Suivi sans contact du front de propagation des chlorures ou de CO2 dans l’enrobage des ouvrages. Mise au point d’un système de capteurs de durabilité orphelins

Résumé

Les chlorures et le CO2 sont les deux principaux agents pathogènes qui, après avoir traversé l’enrobage d’une structure, conduisent à la dépassivation puis à la corrosion des armatures. L’instrumentation par suivi de potentiels nécessite des contacts ou des systèmes filaires pour enregistrer ces fronts, sources d’interfaces indésirables, et conduisant souvent à un constat tardif de la dépassivation des armatures. De plus, la nature du ciment ne permet pas toujours de corréler de manière fiable les chutes de potentiel et l’amorçage de la corrosion des aciers.
Le système présenté ici est conçu pour anticiper la corrosion des aciers. Il consiste à positionner, lors du coulage du béton frais, des lames d’acier orphelines, d’environ 100 µm d’épaisseur et de diamètre centimétrique, entre la surface de l’ouvrage et le premier rang d’armatures. Les lames sont orientées perpendiculairement au front de diffusion. Lors du contact avec les chlorures ou le CO2, les lames s’oxydent, de la même manière qu’une armature.
Le principe consiste à détecter, dans le béton durci, l’état d’oxydation des lames. Le système utilise les propriétés thermiques du fer pour vérifier son état d’oxydation. Lorsque le fer métallique est soumis à une induction magnétique variable, il se crée des courants de surfaces (loi de Lenz) qui conduisent à un échauffement rapide et important de la lame de fer (loi d’Ohm). Les lames sont donc soumises à un échauffement par induction depuis la surface. La réponse thermique des lames est ensuite évaluée grâce à un lecteur infrarouge depuis la surface du béton, et nous renseigne sur l’état des lames, oxydées ou non. En effet, contrairement à une lame saine, une lame oxydée verra sa réponse thermique avec une faible amplitude et une décroissance rapide. Les lames, placées en chevrons à espaces réguliers entre la surface et les armatures, et préalablement repérées sur l’ouvrage, il est ainsi possible de déterminer la position du front de propagation à un instant donné, et d’anticiper une réparation éventuelle avant que les ions chlorures ou le CO2 ne déclenchent la dépassivation des aciers d’enrobage.