Protocole expérimental pour déterminer la valeur de seuil de chlorure pour la Corrosion dans les échantillons prélevés sur des Structures en béton armé

1. prélèvement d’échantillons sur la Structure d’ingénierie sélectionnez les zones de test dans la structure de béton en tenant compte de la remarque ci-dessous. Remarque : Une zone d’essai est la zone d’où plusieurs échantillons seront prélevés. Une zone de test devrait être situé dans un élément de structure (probablement à partir d’un lot de béton) et présentent une exposition homogène à l’environnement (par exemple, éviter des différences significatives dans l’échantillonnage de hauteur dans des colonnes ou des murs). Ainsi, plusieurs zones de test peuvent être choisis au sein d’une structure d’ingénierie. Comme une exigence supplémentaire, la zone d’essai doit être exempt de dommages de corrosion. Ceci peut être vérifié selon les résultats des méthodes d’inspection établies, y compris les essais non destructifs comme potentiel cartographie 16 , 17 , 18. Notez que la pénétration de chlorure est déjà survenu dans la charpente à l’examen. Cela n’affecte pas la validité de la méthode d’essai décrite ici, mais peut influencer le temps nécessaire à la corrosion, essais en laboratoire. Dans chaque zone d’essai sur la structure, choisissez des emplacements d’échantillonnage (sites d’échantillonnage). Choisissez des emplacements d’échantillonnage sont exempts de nids d’abeille, fissures, écaillage ou d’autres signes de qualité localement mauvaise couverture de béton ou de détérioration. Localiser barres de l’acier d’armature dans le béton au moyen d’un dispositif de balayage non destructive, poche, communément appelé " renfort acier détecteur " 19. Déplacez le détecteur en acier à la fois horizontal et verticales directions sur le béton de surface dans la zone d’essai et marquent (à l’aide de craie) chaque armature acier barre temporairement sur la surface du béton (forme de grille). Emplacements de select pour carottage des noyaux d’un diamètre d’au moins 150 mm ; Marquer et marquez-les sur la surface du béton (à l’aide de la craie). Évitez les intersections d’échantillonnage des barres dans le cœur d’armature. Sélectionnez les emplacements de telle sorte que les barres d’armature en acier sera aussi centralement situé que possible dans la carotte. Remarque : Veillez à sélectionner les barres d’acier qui présentent un intérêt pour l’évaluation de la structure (généralement la couche avec la profondeur de la couverture plus bas) ; Il est particulièrement important de faire la distinction entre barres orientés verticalement et horizontalement que cela ait une influence sur la corrosion de rendement 20. Pour tenir compte de la variabilité inhérente à C crit et être en mesure de fournir des données statistiques, sélectionnez un minimum de 5 sites (idéalement 10) pour l’échantillonnage dans une zone d’essai. Prendre en considération des conséquences structurelles en ce qui concerne le nombre et la position des noyaux forés à partir de la structure afin d’éviter tout affaiblissement critique de la structure due à l’échantillonnage. Documenter la position de tous les échantillons dans la charpente avec précision avant l’échantillonnage (photographies, croquis montrant les distances aux bords, etc.) Remarque : Ceci peut également inclure la documentation des paramètres mesurés sur place aux emplacements correspondants tels que les potentiels électrochimiques acier 16 , 17 , 18 , couvrir les mesures de profondeur 19 ou autres résultats de tests non destructifs tels que béton résistivité. Les béton carottes de forage (diamètre minimum de 150 mm) contenant le segment de renfort en acier selon les normes et procédures communes 21. Pour éviter d’endommager l’interface acier-béton, effectuer le carottage avec soin (refroidi à l’eau de forage, sharp, perçage, outils, etc.) régler la profondeur de carottage selon la qualité du béton et la profondeur de la couverture de la acier d’armature. Remarque : en règle générale, la longueur de la carotte doit être au moins 2 – 3 fois l’épaisseur. Normalement, cela permet de briser le cœur de la structure sans nuire à l’interface acier-béton. Enlever l’eau liquide à la surface du noyau en béton. Étiquetez clairement le noyau avec un marqueur craie imperméable à l’eau. Envelopper le noyau dans une feuille étanche de diffusion afin de préserver les conditions d’humidité pendant le transport au laboratoire. 2. Préparation en laboratoire des échantillons Remarque : appliquez ces étapes pour chaque échantillon (core) provenant de la structure afin des pour préparer pour les tests de laboratoire corrosion. Cette modification vise à accélérer l’essai de corrosion (réduction de la couverture de béton), tout en préservant les conditions dans le noyau et offrent une protection contre les fin-les effets indésirables (p. ex., corrosion caverneuse). Ajuster la couverture de béton sur l’avant et l’arrière de l’avant-trou. Réduire la couverture de béton à la face avant (qui est le côté exposé à l’origine) par la taille du diamant refroidi à l’eau afin d’obtenir une épaisseur de l’enrobage final de l’échantillon de l’ordre de 15-20 mm ( Figure 1 un -b). S’assurer que l’épaisseur de l’enrobage est uniforme sur le côté à être exposés. Mesurer la couverture de béton aux deux extrémités de l’armature en acier bar (c’est-à-dire à la face latérale du noyau), avec un pied à coulisse. Si nécessaire, utilisez coupe ou outils de polissage afin d’éliminer toutes les différences d’épaisseur de couverture supérieure à 1 mm. Mesurer l’épaisseur du béton derrière l’armature en acier avec un pied à coulisse ou un dirigeant à la face latérale du noyau et s’assurer qu’il est ~ 30-50 mm ( Figure 1 b). Si nécessaire, couper le noyau avec la taille du diamant refroidi à l’eau. Remarque : Aucun polissage n’est nécessaire sur ce côté-ci. Établir une connexion par câble et de protéger la barre extrémités en acier d’armature de l’initiation de la corrosion faux lors de l’exposition par la procédure suivante Figure 1 c. Utiliser un foret de carottage avec un diamètre intérieur légèrement plus grand (de 2 à 4 mm) que le diamètre de la barre d’armature en acier pour enlever le béton directement autour de l’acier à chaque mesure fin sur une longueur de maximum 10 mm. Scratch les restes de ciment coller adhérant à la surface de l’acier avec l’aide des outils adéquats (spatule métallique, petit ciseau, etc.) percer un petit trou dans une des extrémités des barres en acier et un métallique vis auto-taraudeuse permet de fixer une cosse de câble (connectée à un câble en cuivre) à la barre en acier. Assurez-vous que la cosse est fermement appuyée contre l’acier d’armature. Remarque : Le diamètre de la vis doit être légèrement plus grand (par exemple, de 0,1 – 0,2 mm) que celui du trou percé dans l’acier afin de garantir une connexion solide et serrée. Placer le filetage de la vis dans l’acier d’armature et faire en sorte qu’il ne dépasse pas l’élément de renfort en acier à n’importe quel endroit que cela affectera probablement les mesures électrochimiques et le comportement à la corrosion. Remarque : Ceci peut être assurée à l’aide de vis courtes et en prêtant attention à la direction du perçage du trou (parallèle à l’axe de l’acier). Il est plus facile de percer parallèlement à l’axe de la barre en acier si la face de la barre en acier de coupe est perpendiculaire à la barre d’axe. Il est donc important que les barres d’armature sont centralement situés dans le noyau, dans le cas contraire, la face de coupe en acier n’est pas perpendiculaire à l’acier bar axe. Ne pas utiliser de brasage, soudage par points ou des techniques similaires pour établir la connexion de câble électrique, car le chauffage peut-être influencer l’acier ou l’interface acier-béton dans l’échantillon. Combler le vide créé around que les deux acier bar se termine avec un pâte/mortier/coulis de ciment dense en versant délicatement la boue dans les trous. Aussi enduire la vis et la cosse du câble. Produit à base de ciment utiliser un polymère modifié pour cela afin d’assurer la bonne protection d’adhésion et à la fin. Remarque : Il existe une gamme de produits commerciaux commercialisés comme les mortiers de réparation ou similaires (voir Table des matières). Il est important que le produit ne contient pas un inhibiteur de corrosion ou d’autres substances qui affectent le comportement électrochimique de l’acier. S’assurer que cette pâte/mortier/coulis de ciment est appliquée et guéri correctement, c’est-à-dire, selon le fournisseur ' instructions de s. Appliquer un revêtement époxy afin de limiter la surface exposée. Avant l’application de l’enduit, laisser la surface du béton a quelques jours de séchage à température ambiante et le climat intérieur. Éviter agressif (par exemple, dans le four) ou longue (plus d’un 1-2 semaines) car cela peut changer la microstructure du béton (fissures) et ainsi influer sur les résultats des essais de séchage du noyau. Enduire la surface latérale du noyau avec une résine époxy. Aussi enrober la barre se termine et le branchement du câble (vis, cosse de câble, etc.) en acier d’armature (c – D de la Figure 1). Avec la résine époxy, également enduire les parties de la fin de la surface de béton apparentes sur le côté du noyau, qui était auparavant plus proche de la surface de béton structurale ( Figure 1 d). Laissez une longueur (non enrobée) exposée le long de la barre en acier de ce côté-ci de 60-80 mm. Quitter la face béton supérieure non couchée (c’est-à-dire, du côté opposé du côté exposé, comparez Figure 1 d). Remarque : La résine époxyde utilisée doit être appropriée pour application sur béton (stable dans des conditions alcalines, faciles à étaler, par exemple, avec un pinceau, etc.) appliquer l’enduit, de sorte qu’il forme une barrière étanche de diffusion vers l’exposition ultérieure pour le chlorure contenant la solution. Assurez-vous que l’épaisseur du revêtement est au moins 2 mm. vérification qu’aucun pores et trous ne sont visibles dans le revêtement. Si nécessaire, appliquer plusieurs couches de la résine. Le protocole peut être suspendu ici ; envelopper l’échantillon à nouveau dans une feuille étanche diffusion. 3. Essai de corrosion Prepare le le programme d’installation pour l’exposition à la solution. Place tous les échantillons dans un réservoir, avec le côté de l’échantillon présentant 15 à 20 mm de béton couvrent épaisseur vers le bas. Monter les échantillons sur des petites entretoises permettant l’exposition de la solution aux échantillons par leur dessous ( Figure 2). Choisir un réservoir avec des dimensions permettant une distance entre les échantillons de béton et entre les échantillons et les parois du réservoir d’au moins 4 cm ; la hauteur de la cuve est idéalement de l’ordre de 15-30 cm. Préparer l’instrumentation pour enregistrement de données. Place une électrode de référence dans la solution d’exposition ( Figure 2). Remarque : Pour une électrode de référence, tout type d’électrode de référence stable adapté pour une immersion dans la solution d’exposition peut être utilisé (par exemple une Ag/AgCl/KCl sat électrode de référence). Mesures spéciales peuvent être nécessaires pour éviter la contamination de la solution de l’exposition de l’électrolyte de l’électrode de référence et vice versa. Se connecter tous les échantillons à un enregistreur de données automatisé, ce qui permet de mesurer individuellement les potentiels de l’armature barres d’acier vs l’électrode de référence commun ( Figure 2). Utiliser un enregistreur de données avec une impédance d’entrée supérieure à 10 7 Ohm. Définir l’intervalle de mesure de l’enregistreur de données au moins 4 mesures par jour pour chaque échantillon ; de préférence, utiliser un intervalle de 1 h pour chaque échantillon. Commencer à une exposition à une solution sans chlorure. Remarque : Le début de l’exposition à la solution correspond au temps t 0 = t = 0, pour chaque échantillon. Remplissez le réservoir avec de l’eau (pH de 6.5 à 8.0, sans chlorure, qualité de l’eau potable). S’assurer que le niveau d’eau est telle que tous les côtés inférieurs des carottes sont en contact avec la solution, mais qu’ils sont pas totalement immergé (c’est-à-dire, avec le visage d’échantillon supérieure au-dessus du niveau de l’eau). Maintenir le contact entre la solution électrode et l’exposition de référence ( Figure 2). Immédiatement démarrer la journalisation des données, c’est-à-dire les potentiels de tous les échantillons par rapport à l’électrode de référence de mesure. Suivre les potentiels pendant plus de 1-2 semaines et considèrent que les potentiels devraient atteindre des valeurs stables, dans une gamme indiquant acier passivité. Remarque : En général, c’est autour de -100 à + 200 mV vs Ag/AgCl/KCl sat 1. Dans certains cas, les exemples supposent des potentiels nettement plus négatif à -100 ; immédiatement inspecter les échantillons plus en détail (voir section 5). Effectuez cette étape également si le potentiel varie considérablement au cours de l’exposition à la solution sans chlorure. Commencer exposition aux chlorures. Après 1 – 2 semaines dans une solution sans chlorure, remplacer la solution d’exposition avec une solution préparée de 3,5 % NaCl en poids. L’eau déminéralisée permet de préparer cette solution de chlorure. Utiliser un volume de solution de chlorure égale à la solution initiale sans chlorure (même profondeur d’immersion). Fermer le réservoir de l’exposition avec un couvercle (recommandé) pour limiter l’évaporation de la solution et les changements connexes dans la concentration de chlorure. Pendant l’exposition de chlorure, régulièrement (au moins une fois par 2 semaines), vérifier le niveau d’eau en ce qui concerne les échantillons. Si nécessaire, ajoutez de l’eau désionisée. Limite de renouveler la solution de toute exposition à un minimum, car cela favorise le lessivage du béton. Continuer à surveiller les potentiels des échantillons et régulièrement (à chaque fois par semaine) vérifie l’état de corrosion de chaque échantillon en évaluant l’évolution enregistrée des potentiels au fil du temps de chaque échantillon et en examinant le critère pour l’initiation de la corrosion sens de l’article 3.5. Après 60 jours, augmenter la concentration de NaCl dans la solution à 7 % en poids. Après 120 jours, augmenter la concentration de NaCl dans la solution à 10 % en poids. Après cela, maintenir à ce niveau, la concentration de chlorures. Évaluer les potentiels surveillés au fil du temps afin de détecter l’initiation de la corrosion. Remarque : Pendant l’exposition, les échantillons présentent généralement relativement stables potentiels au sein d’environ +/-30 mV des valeurs initiales de l’exposition à l’eau sans chlorure. Cette aire de répartition potentielle sera considérée comme une " niveau passif " ci-après ( Figure 3). Il peut être différent pour chaque échantillon individuel. Lorsqu’on évalue les potentiels en acier enregistrés pendant l’exposition, utilisez le suivant critère pour l’initiation de la corrosion pour vérifier l’état de corrosion de chaque spécimen. Les deux conditions suivantes doivent être remplies pour l’initiation de la corrosion ( Figure 3) : vérifier si le potentiel diminue de plus de 150 mV de la passive niveau dans un délai de 5 jours ou moins. Pendant les 10 jours suivants, cocher si le potentiel reste au box sur le niveau atteint négatif, diminue encore, ou récupère un maximum de 50 mV. Remarque : Pour plus d’informations informations sur ce critère pour la détection de l’initiation de la corrosion Voir la Discussion. Une fois ce critère pour l’initiation de la corrosion est convaincu, immédiatement retirer l’échantillon de la solution de l’exposition et procédez comme décrit dans la section 4. Le document de l’époque à l’initiation de la corrosion (t ini) de cet exemple ( Figure 3). Continuer l’essai d’exposition avec les échantillons restants. Si la diminution potentielle du niveau passif est inférieur à 150 mV, observer de près l’échantillon au cours de la durée d’exposition qui viennent. Si le potentiel diminue encore et atteint un niveau stable, considérez ceci comme un changement d’état de corrosion. Accorder une attention particulière à ces échantillons en vérifiant l’état de corrosion avec des mesures alternatives (par exemple, mesurer la résistance de polarisation linéaire 22) ou par leur analyse enfin tel que décrit à l’article 4. Si le temps de l’initiation de la corrosion ne peut clairement être attribué, rejeter l’exemple. Si la chute de tension est prononcée (dépassant 150 mV en quelques jours), mais suivie d’une augmentation de potentiel au cours des jours suivants vers le niveau initial passif ( Figure 3), laisser l’échantillon dans l’exposition solution de surveillance plus. Une attention particulière aux situations où tous les potentiels des échantillons exposés dans la même cuve exposition subissent des modifications simultanées en potentiel. Dans ce cas, immédiatement vérifier l’électrode de référence et corrigez-le ou remplacez-le par un neuf si nécessaire. NOTE : Échanger la solution ou augmentation de la concentration de chlorure en général conduit à des changements dans le potentiel. Cela peut être lié à l’établissement des potentiels de diffusion différentes aux deux jonctions de l’électrode de référence/solution d’exposition ou l’exposition solution/béton échantillon 23. Ces modifications affectent tous les échantillons exposés de la même façon dans le même réservoir. Ils n’indiquent pas de changements dans l’état de corrosion. Remarque : Si l’électrode de référence est instable ou s’infiltre dans la solution, il exposera une dérive. En conséquence, tous les potentiels en acier surveillés affichera la même tendance au fil du temps. Cela n’indique pas de changements dans l’état de corrosion. 4. Analyse de l’échantillon après l’Initiation de la Corrosion Split l’échantillon pour supprimer la barre d’acier. Après le retrait d’un échantillon de la solution de l’exposition, divisée (comme au point 4.1.2), le noyau en béton pour approfondir les analyses et l’examen visuel de la surface de l’acier et du béton à l’interface acier-béton. Couper le noyau en béton de sa face arrière (celui non exposé à la solution) avec une lame à diamant refroidi à l’eau ( Figure 4). Assurez-vous que la section est perpendiculaire à la surface arrière et aligné parallèlement à la barre d’armature en acier. Pour éviter d’endommager la barre en acier s’assurer que la profondeur de coupe est inférieure (d’environ 10 mm) à l’épaisseur de l’enrobage de ce côté-ci. Insérer un ciseau ou un outil similaire et diviser le noyau en béton en deux moitiés ; cela divisera le béton autour de la barre d’acier. Retirer délicatement l’armature en acier du concret, cela laisse les deux moitiés de l’échantillon de béton avec les empreintes de l’acier barre ( Figure 5 a). Examiner visuellement l’interface acier-béton. Immédiatement les document (photographies, dessins, etc.), l’aspect visuel de l’interface acier-béton en examinant aussi bien la surface de l’acier et la barre en acier empreintes dans le béton. Faites attention à ce qui suit. Documenter l’emplacement et la morphologie de la corrosion. Remarque : L’ou les lieux de l’initiation de la corrosion peut généralement être facilement identifié par les produits de corrosion précipité ( Figure 5 a). Marquer le nombre et la position de ces taches. La couleur des produits contre la corrosion est également intéressant. En général, à la Division des cellules, ils sont noir/noir/vert. Lorsqu’il est exposé à l’air, ils deviennent brun/rouge Vérifier le spécimen pour l’initiation de la corrosion faux, c’est-à-dire la corrosion qui a initié à ou près de la barre en acier se termine. Si c’est le cas, rejeter l’échantillon et notez qu’aucun C crit peut être déterminée. Remarque : La Corrosion qui initie pendant l’essai à ou près de la barre en acier se termine, c’est-à-dire au sein de 15 mm d’acier bar se termine, est considéré comme initiation de la corrosion faux. C’est peut-être en raison de situations de crevasse, barre (p. ex., remplissage de mortier pauvre ou époxy poreux), des mesures de protection d’extrémité d’acier insuffisante, soit parce que le métallique à vis pour le branchement du câble dépasse l’acier bar (sections 2.2 et 2.3). Document vides ou les pores du béton. Prendre note de la question de savoir si l’emplacement de vides ou de pores coïncide avec l’emplacement de l’initiation de la corrosion. Document tout signes distinctifs tels que fissures, nids d’abeille, agrégats grossiers, corps étrangers, de nouer les fils, entretoises, etc.., dans le béton et leur position à l’égard de l’emplacement de l’initiation de la corrosion. Mesurer la profondeur de carbonatation. Documentation immédiatement après, vaporisez les surfaces de béton split avec solution de phénolphtaléine et déterminer la profondeur de carbonatation 24. Remarque : Il est essentiel de noter que la profondeur de carbonatation atteint la surface de l’acier et sinon, ce que la distance de la profondeur de carbonatation à la barre en acier. Cela doit être déclarée ainsi que les résultats. Effectuer des analyses de chlorure et déterminer C crit. Sur les deux moitiés de la carotte de béton, enlever les parties qui ont été recouvert de résine époxyde par le biais de refroidi à l’eau diamant coupe ( Figure 6 a). De prismes obtenus, enlever le béton dans la zone de couverture au moyen de la taille du diamant refroidi à l’eau jusqu’à 2 mm pour l’acier bar ( Figure 6 b). Sécher le béton à 105 ° C pendant la nuit. Par la suite, moudre le béton et recueillir la poudre abrasive ; l’épaisseur de cette étape de broyage est de 4 mm ( Figure 6 c). Cela donne, chacun la moitié du noyau en béton, un échantillon de béton en poudre à la profondeur de la barre en acier de +/-2 mm. Sécher les échantillons de poudre de béton obtenue à 105 ° C jusqu’à masse constante. Analyser la concentration de chlorures solubles dans l’acide dans la poudre séchée de béton selon normes 7 , 8. Calculer la moyenne des deux valeurs. Remarque : Le résultat est la teneur en chlorure sous forme de pourcentage en poids du béton. Si la teneur en ciment du béton dans l’échantillon spécifique utilisé pour l’analyse du chlorure peut être déterminée (par exemple, par le biais de méthodes adaptées 25 , 26 , 27), convertir la teneur en chlorures en pourcentage en poids de ciment. Le résultat de l’analyse de chlorure, qui est la teneur en chlorures critique C crit pour l’échantillon spécifique du document . N’oubliez pas d’indiquer si la valeur est exprimée en pourcentage en masse de béton ou en poids de ciment. De consigner les résultats dans un rapport de test pour chacun exemple. Signaler tous les effets documentés de l’inspection visuelle (section 4.2), ainsi que les résultats de test (potentiels enregistrés dans le temps, des temps d’initiation de la corrosion, la profondeur de carbonatation et C crit). 5. Gestion des Situations spéciales si potentiels négatifs avant l’exposition au chlorure sont observés, par exemple, si l’acier potentiel devienne clairement négatif au cours de l’exposition initiale à la solution sans chlorure (section 3.3), porter une attention particulière à ce qui suit. Envisager un événement d’initiation de la corrosion faux. Verify initiation de la corrosion faux en enlevant la barre en acier se termine par une coupe à chaque barre en acier fin du béton de l’échantillon (taille du diamant refroidi à l’eau). Retirer jusqu’à ~ 20 mm de béton de chaque côté. Mesurer à nouveau le potentiel de l’acier en plaçant une électrode de référence à l’aide d’une éponge mouillée sur la surface exposée du béton et en contactant électriquement la face de coupe de la barre d’acier. Si le potentiel est encore relativement négatif, rejeter l’exemple. Si le potentiel est de l’ordre des niveaux passives des autres échantillons de la même série, envisager de ré-utilisation de l’échantillon pour déterminer C crit. Dans ce cas, passez à l’étape 2.2 du protocole. Quand on fait état des résultats, indiquent que cet échantillon était plus petit (plus courts exposés en acier longueur de barre) que les autres. Si l’initiation de la corrosion faux peut être exclue, vérifier si le béton à la profondeur en acier était déjà gazéifié et examiner la détermination de la concentration de chlorure à la profondeur en acier. Si carbonatation ou une concentration très élevée en chlorure explique l’initiation de la corrosion sur le mouillage, documenter cela dans le rapport du test et notez qu’aucun C crit peut être déterminé en l’espèce. Remarque : Ceci peut se produire si le béton à la profondeur en acier était déjà gazeuses et/ou contenue une quantité suffisante de chlorure sur le mouillage par la corrosion. Cela peut être le cas lorsque les échantillons ont été prélevés à partir d’une structure dans une période sèche, c’est-à-dire, lorsque aucune corrosion active ne se déroulait dans la structure et par conséquent, aucune corrosion pouvait être détecté au moyen de méthodes d’inspection visées à l’article 1.