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La '''corrosion des aciers dans le béton''' est un phénomène électrochimique de [[corrosion]] des [[Armature (technique)|barres d'armature]] utilisées dans le béton pour la construction d'infrastructures. Cette corrosion est souvent considéré comme le phénomène principal de la dégradation prématurée des structures et représente un coût très élevé, aussi bien au niveau du suivi des infrastructures que sur leur maintenance.
La '''corrosion des aciers dans le béton''' est un phénomène électrochimique de [[corrosion]] des [[Armature (technique)|barres d'armature]] utilisées dans le béton pour la construction d'infrastructures<ref name=":0">{{Ouvrage|langue=en|prénom1=Luca|nom1=Bertolini|prénom2=Bernhard|nom2=Elsener|prénom3=Pietro|nom3=Pedeferri|prénom4=Rob B.|nom4=Polder|titre=Corrosion of Steel in Concrete|éditeur=Wiley|date=2003-12-17|isbn=978-3-527-30800-2|isbn2=978-3-527-60337-4|doi=10.1002/3527603379|lire en ligne=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/3527603379|consulté le=2021-04-11}}</ref><ref>{{Lien web |langue=en |titre=Corrosion and its Consequences for Reinforced Concrete Structures {{!}} ScienceDirect |url=https://www.sciencedirect.com/book/9781785482342/corrosion-and-its-consequences-for-reinforced-concrete-structures#:~:text=The%20corrosion%20of%20reinforcements%20leads,the%20corrosion%20cracks:%20these%20two |site=www.sciencedirect.com |consulté le=2021-04-11}}</ref>. Cette corrosion est souvent considéré comme le phénomène principal de la dégradation prématurée des structures et représente un coût très élevé, aussi bien au niveau du suivi des infrastructures que sur leur maintenance<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Ueli M. |nom1=Angst |titre=Challenges and opportunities in corrosion of steel in concrete |périodique=Materials and Structures |volume=51 |numéro=1 |date=2018-01-04 |issn=1871-6873 |doi=10.1617/s11527-017-1131-6 |lire en ligne=https://doi.org/10.1617/s11527-017-1131-6 |consulté le=2021-04-11 |pages=4 }}</ref>.


== Composition des structures en béton armé ==
== Composition des structures en béton armé ==
Le [[béton armé]] est un [[matériau composite]] constitué de [[béton]] (mélange de [[ciment]], de [[granulats]], d'[[eau]] et d'[[adjuvants]]) et de barres d'[[acier]] ([[armature]]). Cette association permet d'allier la bonne résistance à la compression du béton à la bonne résistance à la traction de l'acier. Egalement, le pH alcalin du béton entraîne la formation d'une couche de passivation de quelques nanomètres en surface de l'acier, ce qui diminue très fortement la vitesse de corrosion du fer ; le fer est alors dans le domaine de passivation.
Le [[béton armé]] est un [[matériau composite]] constitué de [[béton]] (mélange de [[ciment]], de [[granulats]], d'[[eau]] et d'[[adjuvants]]) et de barres d'[[acier]] ([[armature]])<ref>{{Ouvrage|langue=en|prénom1=Ph D.|nom1=P. Kumar Mehta|prénom2=Ph D.|nom2=Paulo J. M. Monteiro|titre=Concrete: Microstructure, Properties, and Materials, Fourth Edition|éditeur=McGraw-Hill Education|date=2014|isbn=978-0-07-179787-0|lire en ligne=https://www.accessengineeringlibrary.com/content/book/9780071797870|consulté le=2021-04-11}}</ref>. Cette association permet d'allier la bonne résistance à la compression du béton à la bonne résistance à la traction de l'acier. Egalement, le pH alcalin du béton entraîne la formation d'une couche de passivation de quelques nanomètres en surface de l'acier, ce qui diminue très fortement la vitesse de corrosion du fer ; le fer est alors dans le domaine de passivation<ref name=":1">{{Article |langue=en |prénom1=Romain |nom1=Rodrigues |prénom2=Stéphane |nom2=Gaboreau |prénom3=Julien |nom3=Gance |prénom4=Ioannis |nom4=Ignatiadis |titre=Indirect Galvanostatic Pulse in Wenner Configuration: Numerical Insights into Its Physical Aspect and Its Ability to Locate Highly Corroding Areas in Macrocell Corrosion of Steel in Concrete |périodique=Corrosion and Materials Degradation |volume=1 |numéro=3 |date=2020/12 |doi=10.3390/cmd1030018 |lire en ligne=https://www.mdpi.com/2624-5558/1/3/18 |consulté le=2021-04-11 |pages=373–407 }}</ref>.


Le béton armé est un matériau très hétérogène, autant au niveau du béton (porosité, composition et distribution des phases, présence de cale) que de l'acier (microstructure, pré-corrosion, points de soudure). Cette hétérogénéité se retrouve également au niveau de l'interface acier/béton. Il a été montré la formation d'une zone poreuse plus important en-dessous des barres horizontales du fait du saignement du béton.
Le béton armé est un matériau très hétérogène, autant au niveau du béton<ref>{{Article |langue=en |titre=The microstructure of cement paste and concrete––a visual primer |périodique=Cement and Concrete Composites |volume=26 |numéro=8 |date=2004-11-01 |issn=0958-9465 |doi=10.1016/j.cemconcomp.2004.02.028 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0958946504000447 |consulté le=2021-04-11 |pages=919–933 }}</ref> (porosité, composition et distribution des phases, présence de cale pour les barres, etc.) que de l'acier (microstructure, pré-corrosion, points de soudure). Cette hétérogénéité se retrouve également au niveau de l'interface acier/béton, qui est le siège central de la réaction de corrosion<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Ueli M. |nom1=Angst |prénom2=Mette R. |nom2=Geiker |prénom3=Alexander |nom3=Michel |prénom4=Christoph |nom4=Gehlen |titre=The steel–concrete interface |périodique=Materials and Structures |volume=50 |numéro=2 |date=2017-02-27 |issn=1871-6873 |doi=10.1617/s11527-017-1010-1 |lire en ligne=https://doi.org/10.1617/s11527-017-1010-1 |consulté le=2021-04-11 |pages=143 }}</ref>. Il a été montré la formation d'une zone poreuse plus important en-dessous des barres horizontales du fait du saignement du béton<ref>{{Article |langue=en |titre=Statistical relationship between mix properties and the interfacial transition zone around embedded rebar |périodique=Cement and Concrete Composites |volume=60 |date=2015-07-01 |issn=0958-9465 |doi=10.1016/j.cemconcomp.2015.04.002 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S095894651500044X |consulté le=2021-04-11 |pages=82–91 }}</ref><ref>{{Article |langue=en |titre=Characteristics of the steel-concrete interface and their effect on the corrosion of steel bars in concrete |périodique=Construction and Building Materials |volume=253 |date=2020-08-30 |issn=0950-0618 |doi=10.1016/j.conbuildmat.2020.119162 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0950061820311673 |consulté le=2021-04-11 |pages=119162 }}</ref>.


== Mécanisme de corrosion ==
== Mécanisme de corrosion ==
=== Principe électrochimique ===
=== Principe électrochimique ===
La corrosion est une réaction électrochimique faisant intervenir l'oxydation du fer en ions ferreux Fe<sup>2+</sup> (réaction anodique) et, généralement, la réduction du dioxygène en eau (réaction cathodique). Pour que cette réaction ait lieu, un contact électrique (échange d'électrons) et un contact électrolytique (échange d'ions) entre les zones anodiques et cathodiques sont requis. Ainsi, la teneur en eau sur la barre joue un rôle important sur la vitesse de corrosion.
La corrosion est une réaction électrochimique faisant intervenir l'oxydation du fer en ions ferreux Fe<sup>2+</sup> (réaction anodique) et, généralement, la réduction du dioxygène en eau (réaction cathodique)<ref>{{Article |prénom1=D. A. |nom1=Hausmann |titre=STEEL CORROSION IN CONCRETE -- HOW DOES IT OCCUR? |périodique=Materials Protection |date=1967/11/00 |lire en ligne=https://trid.trb.org/view/98137 |consulté le=2021-04-11 }}</ref>. Pour que cette réaction ait lieu, un contact électrique (échange d'électrons) et un contact électrolytique (échange d'ions) entre les zones anodiques et cathodiques sont requis. Ainsi, la teneur en eau sur la barre joue un rôle important sur la vitesse de corrosion<ref>{{Article |langue=en |titre=The mechanism controlling corrosion of steel in carbonated cementitious materials in wetting and drying exposure |périodique=Cement and Concrete Composites |volume=113 |date=2020-10-01 |issn=0958-9465 |doi=10.1016/j.cemconcomp.2020.103717 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0958946520302249 |consulté le=2021-04-11 |pages=103717 }}</ref>.


Bien que le fer soit dans le domaine de passivation dans un béton sain, plusieurs composés peuvent altérer l'intégrité de cette couche de passivation. Généralement, deux phénomènes sont considérés comme responsable de cette accélération de la vitesse de corrosion des structures : la carbonatation et les ions chlorures.
Bien que le fer soit dans le domaine de passivation dans un béton sain, plusieurs composés peuvent altérer l'intégrité de cette couche de passivation. Généralement, deux phénomènes sont considérés comme responsable de cette accélération de la vitesse de corrosion des structures : la carbonatation et les ions chlorures<ref name=":2">{{Article |langue=en |titre=Reinforced concrete structures: A review of corrosion mechanisms and advances in electrical methods for corrosion monitoring |périodique=Construction and Building Materials |volume=269 |date=2021-02-01 |issn=0950-0618 |doi=10.1016/j.conbuildmat.2020.121240 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S095006182033244X |consulté le=2021-04-11 |pages=121240 }}</ref>.


Pour le phénomène de corrosion dans le béton, le mécanisme est généralement divisé en deux étapes : l'étape d'initiation, qui correspond à la pénétration des agents agressifs à travers le béton jusqu'à l'armature, et l'étape de propagation, qui correspond à l'accélération de la corrosion et donc du niveau de détérioration des structures. Durant cette deuxième étape, la vitesse de corrosion n'est pas constante mais est variable selon les paramètres environnementaux, notamment la teneur en eau et la température<ref>{{Article |langue=en |titre=Corrosion rate evolution in concrete structures exposed to the atmosphere |périodique=Cement and Concrete Composites |volume=24 |numéro=1 |date=2002-02-01 |issn=0958-9465 |doi=10.1016/S0958-9465(01)00026-9 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0958946501000269 |consulté le=2021-04-11 |pages=55–64 }}</ref><ref>{{Article |langue=en |titre=Influence of Rapid Changes of Moisture Content in Concrete and Temperature on Corrosion Rate of Reinforcing Steel |périodique=Procedia Engineering |volume=108 |date=2015-01-01 |issn=1877-7058 |doi=10.1016/j.proeng.2015.06.153 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877705815011078 |consulté le=2021-04-11 |pages=316–323 }}</ref><ref>{{Article |prénom1=Véronique |nom1=Bouteiller |prénom2=Jean-François |nom2=Cherrier |prénom3=Valérie |nom3=L’Hostis |prénom4=Nuria |nom4=Rebolledo |titre=Influence of humidity and temperature on the corrosion of reinforced concrete prisms |périodique=European Journal of Environmental and Civil Engineering |volume=16 |numéro=3-4 |date=2012-04-01 |issn=1964-8189 |doi=10.1080/19648189.2012.668004 |lire en ligne=https://doi.org/10.1080/19648189.2012.668004 |consulté le=2021-04-11 |pages=471–480 }}</ref><ref>{{Article |langue=en |titre=Influence of temperature and relative humidity variations on non-uniform corrosion of reinforced concrete |périodique=Structures |volume=19 |date=2019-06-01 |issn=2352-0124 |doi=10.1016/j.istruc.2019.01.016 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352012419300165 |consulté le=2021-04-11 |pages=296–308 }}</ref>.
Pour la corrosion en béton armé, le mécanisme de corrosion est généralement divisé en deux étapes : l'étape d'initiation, qui correspond à la pénétration des agents agressifs à travers le béton jusqu'à l'armature, et l'étape de propagation, qui correspond à l'accélération de la corrosion et donc du niveau de détérioration des structures.


=== Carbonatation ===
=== Carbonatation ===
{{Article détaillé|Carbonatation du béton#Mécanisme de la carbonatation{{!}}Mécanisme de la carbonatation}}
{{Article détaillé|Carbonatation du béton#Mécanisme de la carbonatation{{!}}Mécanisme de la carbonatation}}


La [[carbonatation]] du béton est un phénomène de dégradation naturel du béton en contact avec le [[dioxyde de carbone]] atmosphérique<ref>{{Article |langue=en |titre=Carbonation of cement paste: Understanding, challenges, and opportunities |périodique=Construction and Building Materials |volume=117 |date=2016-08-01 |issn=0950-0618 |doi=10.1016/j.conbuildmat.2016.04.138 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0950061816306936 |consulté le=2021-04-11 |pages=285–301 }}</ref><ref>{{Article |langue=en |titre=Carbonation of cement-based materials: Challenges and opportunities |périodique=Construction and Building Materials |volume=120 |date=2016-09-01 |issn=0950-0618 |doi=10.1016/j.conbuildmat.2016.05.080 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0950061816308054 |consulté le=2021-04-11 |pages=558–570 }}</ref><ref>{{Article |langue=en |prénom1=Stefanie |nom1=von Greve-Dierfeld |prénom2=Barbara |nom2=Lothenbach |prénom3=Anya |nom3=Vollpracht |prénom4=Bei |nom4=Wu |titre=Understanding the carbonation of concrete with supplementary cementitious materials: a critical review by RILEM TC 281-CCC |périodique=Materials and Structures |volume=53 |numéro=6 |date=2020-10-22 |issn=1871-6873 |doi=10.1617/s11527-020-01558-w |lire en ligne=https://doi.org/10.1617/s11527-020-01558-w |consulté le=2021-04-11 |pages=136 }}</ref>. En plus de modifier les phases présentes dans le béton, la carbonatation entraîne une diminution du pH. Ainsi, lorsque le front de carbonatation atteint la barre, la couche de passivation n'est plus stable et le fer se retrouve alors dans le domaine de corrosion. Il est généralement admis que la carbonatation entraîne une dépassivation uniforme de la barre et donc une corrosion uniforme (ou microcell)<ref>{{Article |langue=en |titre=Corrosion of steel in concrete structures |périodique=Corrosion of Steel in Concrete Structures |date=2016-01-01 |doi=10.1016/B978-1-78242-381-2.00002-X |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B978178242381200002X |consulté le=2021-04-11 |pages=19–33 }}</ref>. Toutefois, du fait de l'hétérogénéite du béton, le front de carbonatation est rarement parfaitement uniforme<ref>{{Article |langue=en |titre=Carbonation-induced corrosion: Investigation of the corrosion onset |périodique=Construction and Building Materials |volume=162 |date=2018-02-20 |issn=0950-0618 |doi=10.1016/j.conbuildmat.2017.12.066 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0950061817324716 |consulté le=2021-04-11 |pages=847–856 }}</ref>. De plus, la présence de nombreuses barres d'armature dans les structures réelles suggère que la corrosion est localisée (ou macrocell)<ref>{{Article |langue=en |titre=Influence of steel–concrete interface condition on galvanic corrosion currents in carbonated concrete |périodique=Corrosion Science |volume=52 |numéro=9 |date=2010-09-01 |issn=0010-938X |doi=10.1016/j.corsci.2010.04.037 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0010938X10002246 |consulté le=2021-04-11 |pages=2878–2890 }}</ref><ref>{{Article |langue=en |prénom1=M. G. |nom1=Sohail |prénom2=S. |nom2=Laurens |prénom3=F. |nom3=Deby |prénom4=J. P. |nom4=Balayssac |titre=Significance of macrocell corrosion of reinforcing steel in partially carbonated concrete: numerical and experimental investigation |périodique=Materials and Structures |volume=48 |numéro=1 |date=2015-01-01 |issn=1871-6873 |doi=10.1617/s11527-013-0178-2 |lire en ligne=https://doi.org/10.1617/s11527-013-0178-2 |consulté le=2021-04-11 |pages=217–233 }}</ref>. Ces deux processus sont donc à prendre en compte pour expliquer le mécanisme de corrosion<ref>{{Article |langue=en |titre=Macrocell and microcell corrosion of steel in ordinary Portland cement and high performance concretes |périodique=Cement and Concrete Research |volume=36 |numéro=11 |date=2006-11-01 |issn=0008-8846 |doi=10.1016/j.cemconres.2006.07.005 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S000888460600192X |consulté le=2021-04-11 |pages=2098–2102 }}</ref><ref>{{Article |langue=en |titre=Macrocell corrosion in carbonated Portland and Portland-fly ash concrete - Contribution and mechanism |périodique=Cement and Concrete Research |volume=116 |date=2019-02-01 |issn=0008-8846 |doi=10.1016/j.cemconres.2018.12.005 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0008884618305775 |consulté le=2021-04-11 |pages=273–283 }}</ref>.
La [[carbonatation]] du béton est un phénomène de dégradation naturel du béton en contact avec le [[dioxyde de carbone]] atmosphérique.



L'évolution de la vitesse de corrosion des armatures dans un béton carbonaté exposé à l'atmosphère dépend principalement de la teneur en eau et de la porosité à l'interface acier/béton<ref>{{Article |langue=en |titre=Corrosion rate of carbon steel in carbonated concrete – A critical review |périodique=Cement and Concrete Research |volume=103 |date=2018-01-01 |issn=0008-8846 |doi=10.1016/j.cemconres.2017.10.007 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0008884617306130 |consulté le=2021-04-11 |pages=35–48 }}</ref><ref>{{Article |langue=en |prénom1=Matteo |nom1=Stefanoni |prénom2=Ueli M. |nom2=Angst |prénom3=Bernhard |nom3=Elsener |titre=Electrochemistry and capillary condensation theory reveal the mechanism of corrosion in dense porous media |périodique=Scientific Reports |volume=8 |numéro=1 |date=2018-05-09 |issn=2045-2322 |doi=10.1038/s41598-018-25794-x |lire en ligne=https://www.nature.com/articles/s41598-018-25794-x |consulté le=2021-04-11 |pages=7407 }}</ref><ref>{{Article |langue=en |prénom1=Matteo |nom1=Stefanoni |prénom2=Ueli M. |nom2=Angst |prénom3=Bernhard |nom3=Elsener |titre=Kinetics of electrochemical dissolution of metals in porous media |périodique=Nature Materials |volume=18 |numéro=9 |date=2019-09 |issn=1476-4660 |doi=10.1038/s41563-019-0439-8 |lire en ligne=https://www.nature.com/articles/s41563-019-0439-8 |consulté le=2021-04-11 |pages=942–947 }}</ref>.


=== Chlorures ===
=== Chlorures ===
Bien que les ions chlorures peuvent provenir d'une contamination des agrégats ou de l'eau de gâchage, ils sont généralement issus de l'utilisation de sels de déverglaçage ou d'un environnement maritime. Ils pénètrent à travers le béton par succion capillaire, diffusion et perméation<ref name=":0" />. La vitesse de pénétration dépend de nombreux paramètres, comme de la teneur en eau et de la température, mais aussi de la distribution et interconnectivité des pores ou encore des phénomènes d'adsorption physique et chimique avec certaines phases du ciment<ref>{{Article |langue=en |titre=Thermodynamic modeling of the essential physicochemical interactions between the pore solution and the cement hydrates in chloride-contaminated cement-based materials |périodique=Journal of Colloid and Interface Science |volume=531 |date=2018-12-01 |issn=0021-9797 |doi=10.1016/j.jcis.2018.07.005 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0021979718307616 |consulté le=2021-04-11 |pages=56–63 }}</ref>. Une fois que les ions chlorures atteignent la barre, ils font progressivement affecter l'intégrité de la couche de passivation de l'acier. Toutefois, le mécanisme exact de dépassivation est toujours incertain<ref name=":1" />. Il est généralement admis qu'un seuil minimum de chlorures est requis pour observer cette dépassivation, bien que la valeur de celle-ci ne soit pas bien définie<ref>{{Article |langue=en |titre=Critical chloride content in reinforced concrete — A review |périodique=Cement and Concrete Research |volume=39 |numéro=12 |date=2009-12-01 |issn=0008-8846 |doi=10.1016/j.cemconres.2009.08.006 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0008884609002099 |consulté le=2021-04-11 |pages=1122–1138 }}</ref>. Egalement, la dépassivation n'est pas instantanée et fait intervenir des processus successifs de dépassivation/repassivation jusqu'à observer une dépassivation locale de l'acier<ref>{{Article |langue=en |titre=Chloride induced reinforcement corrosion: Rate limiting step of early pitting corrosion |périodique=Electrochimica Acta |volume=56 |numéro=17 |date=2011-07-01 |issn=0013-4686 |doi=10.1016/j.electacta.2011.04.124 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0013468611006979 |consulté le=2021-04-11 |pages=5877–5889 }}</ref>.
Bien que les ions chlorures peuvent provenir d'une contamination des agrégats ou de l'eau de gâchage, ils sont généralement issus de l'utilisation de sels de déverglaçage ou d'un environnement maritime.



La corrosion par les chlorures entraîne alors une corrosion localisée dite par piqûre, bien la profondeur de la piqûre soit généralement plus faible que pour la corrosion aqueuse<ref>{{Ouvrage|langue=en|titre=Steel Corrosion in Reinforced Concrete|éditeur=Elsevier|date=2018-01-01|isbn=978-1-78548-234-2|lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781785482342500019|consulté le=2021-04-11}}</ref>. La vitesse de corrosion dans ce type de système est généralement très élevée<ref>{{Article |langue=en |prénom1=J. |nom1=Warkus |prénom2=M. |nom2=Raupach |titre=Modelling of reinforcement corrosion – geometrical effects on macrocell corrosion |périodique=Materials and Corrosion |volume=61 |numéro=6 |date=2010 |issn=1521-4176 |doi=10.1002/maco.200905437 |lire en ligne=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/maco.200905437 |consulté le=2021-04-11 |pages=494–504 }}</ref>.


== Contrôle non destructif de la corrosion ==
== Contrôle non destructif de la corrosion ==
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=== Méthodes électriques ===
=== Méthodes électriques ===
La méthode électrochimique la plus utilisée est la mesure du [[potentiel électrochimique]] de l'armature. Ce potentiel est mesuré en connectant la barre et une [[électrode de référence]] placée en surface du béton à un voltmètre. En mesurant le potentiel électrochimique à différents endroits le long de la structure, il est possible d'établir un profil de potentiel. L'analyse de la valeur absolue de ce potentiel, mais surtout l'analyse du gradient de potentiel observé, permet ensuite d'avoir une indication de l'état de corrosion de la base. Cette technique souffre toutefois de plusieurs limitations, la principale étant que la valeur du potentiel électrochimique n'est pas directement lié à la vitesse de corrosion et dépend de nombreux paramètres, comme la température, la teneur en eau et en oxygène ou encore la profondeur de la barre. Ainsi, cette mesure permet uniquement de déterminer la probabilité de corrosion sur la zone investiguée.
La méthode électrochimique la plus utilisée est la mesure du [[potentiel électrochimique]] de l'armature. Ce potentiel est mesuré en connectant la barre et une [[électrode de référence]] placée en surface du béton à un voltmètre<ref name=":1" />. En mesurant le potentiel électrochimique à différents endroits le long de la structure, il est possible d'établir un profil de potentiel. L'analyse de la valeur absolue de ce potentiel, mais surtout l'analyse du gradient de potentiel observé, permet ensuite d'avoir une indication de l'état de corrosion de la barre<ref>{{Article |langue=en |prénom1=B. |nom1=Elsener |prénom2=C. |nom2=Andrade |prénom3=J. |nom3=Gulikers |prénom4=R. |nom4=Polder |titre=Half-cell potential measurements—Potential mapping on reinforced concrete structures |périodique=Materials and Structures |volume=36 |numéro=7 |date=2003-08-01 |issn=1871-6873 |doi=10.1007/BF02481526 |lire en ligne=https://doi.org/10.1007/BF02481526 |consulté le=2021-04-11 |pages=461–471 }}</ref>. Cette technique souffre toutefois de plusieurs limitations, la principale étant que la valeur du potentiel électrochimique n'est pas directement lié à la vitesse de corrosion et dépend de nombreux paramètres, comme la température, la teneur en eau et en oxygène ou encore la profondeur de la barre<ref>{{Article |langue=EN |prénom1=Mohammad |nom1=Pour-Ghaz |prénom2=O. Burkan |nom2=Isgor |prénom3=Pouria |nom3=Ghods |titre=Quantitative Interpretation of Half-Cell Potential Measurements in Concrete Structures |périodique=Journal of Materials in Civil Engineering |volume=21 |numéro=9 |date=2009-09-01 |issn=0899-1561 |doi=10.1061/(ASCE)0899-1561(2009)21:9(467) |lire en ligne=https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%290899-1561%282009%2921%3A9%28467%29 |consulté le=2021-04-11 |pages=467–475 }}</ref><ref>{{Article |langue=en |prénom1=K. |nom1=Reichling |prénom2=M. |nom2=Raupach |prénom3=J. |nom3=Broomfield |prénom4=J. |nom4=Gulikers |titre=Full surface inspection methods regarding reinforcement corrosion of concrete structures |périodique=Materials and Corrosion |volume=64 |numéro=2 |date=2013 |issn=1521-4176 |doi=10.1002/maco.201206625 |lire en ligne=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/maco.201206625 |consulté le=2021-04-11 |pages=116–127 }}</ref>. Ainsi, cette mesure permet uniquement de déterminer la probabilité de corrosion sur la zone investiguée<ref name=":2" />.

La deuxième méthode utilisée est la détermination de la résistivité du béton, qui indique l'habilité du béton à s'opposer à la circulation d'un courant électrique. Elle est généralement mesurée à l'aide d'un dispositif à quatre électrodes disposées en configuration Wenner en surface du béton. La valeur de la résistivité permet de déterminer efficacement la durabilité du béton en termes de teneur en eau et de diffusivité des ions. Egalement, plusieurs études ont montré une bonne corrélation entre la résistivité et la vitesse de corrosion. Toutefois, comme pour le potentiel électrochimique, la résistivité du béton dépend de nombreux paramètres, comme ...

Plus récemment, afin de prendre en compte l'hétérogénéité du béton, des méthodes multi-électrodes sont développées pour effectuer une [[Prospection électrique|tomographie de résistivité électrique]] afin d'obtenir une information plus spatialisée dans le matériau.


La deuxième méthode utilisée est la détermination de la résistivité du béton, qui indique l'habilité du béton à s'opposer à la circulation d'un courant électrique<ref name=":1" />. Sur une infrastructure, elle est généralement mesurée à l'aide d'un dispositif à quatre électrodes disposées en configuration Wenner en surface du béton<ref>{{Lien web |langue=en |prénom=Pejman |nom=Azarsa |prénom2=Rishi |nom2=Gupta |titre=Electrical Resistivity of Concrete for Durability Evaluation: A Review |url=https://www.hindawi.com/journals/amse/2017/8453095/ |site=Advances in Materials Science and Engineering |date=2017-05-31 |consulté le=2021-04-11}}</ref>. Plusieurs études ont montré une bonne corrélation entre la résistivité et la vitesse de corrosion<ref>{{Article |langue=en |titre=Relationship between concrete resistivity and corrosion rate – A literature review |périodique=Cement and Concrete Composites |volume=39 |date=2013-05-01 |issn=0958-9465 |doi=10.1016/j.cemconcomp.2013.03.019 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0958946513000383 |consulté le=2021-04-11 |pages=60–72 }}</ref><ref>{{Article |langue=en |titre=Probabilistic evaluation method for corrosion risk of steel reinforcement based on concrete resistivity |périodique=Construction and Building Materials |volume=138 |date=2017-05-01 |issn=0950-0618 |doi=10.1016/j.conbuildmat.2017.01.100 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0950061817301368 |consulté le=2021-04-11 |pages=101–113 }}</ref>. Toutefois, cette corrélation est indirecte et reflète la dépendance de la résistivité et de la vitesse de corrosion à la teneur en eau<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Ueli |nom1=Angst |prénom2=Fabrizio |nom2=Moro |prénom3=Mette |nom3=Geiker |prénom4=Sylvia |nom4=Kessler |titre=Corrosion of steel in carbonated concrete: mechanisms, practical experience, and research priorities – a critical review by RILEM TC 281-CCC |périodique=RILEM Technical Letters |volume=5 |date=2020-12-14 |issn=2518-0231 |doi=10.21809/rilemtechlett.2020.127 |lire en ligne=https://letters.rilem.net/index.php/rilem/article/view/127 |consulté le=2021-04-11 |pages=85–100 }}</ref>. De plus, la valeur absolue de la résistivité dépend fortement du type de ciment utilisé<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Karla |nom1=Hornbostel |prénom2=Bernhard |nom2=Elsener |prénom3=Ueli M. |nom3=Angst |prénom4=Claus K. |nom4=Larsen |titre=Limitations of the use of concrete bulk resistivity as an indicator for the rate of chloride-induced macro-cell corrosion |périodique=Structural Concrete |volume=18 |numéro=2 |date=2017 |issn=1751-7648 |doi=10.1002/suco.201500141 |lire en ligne=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/suco.201500141 |consulté le=2021-04-11 |pages=326–333 }}</ref>, ce qui rend la détermination d'une corrélation unique difficile. Egalement, la mesure de la résistivité du béton est largement influencée par la présence de l'armature, qu'il est nécessaire de prendre en compte<ref>{{Article |langue=en |titre=Accounting for steel rebar effect on resistivity profiles in view of reinforced concrete structure survey |périodique=Construction and Building Materials |volume=223 |date=2019-10-30 |issn=0950-0618 |doi=10.1016/j.conbuildmat.2019.07.208 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0950061819318860 |consulté le=2021-04-11 |pages=898–909 }}</ref><ref name=":1" />. Ainsi, il est difficile de prévoir le phénomène de corrosion uniquement par la mesure de la résistivité<ref>{{Article |langue=en |titre=On the limitations of predicting the ohmic resistance in a macro-cell in mortar from bulk resistivity measurements |périodique=Cement and Concrete Research |volume=76 |date=2015-10-01 |issn=0008-8846 |doi=10.1016/j.cemconres.2015.05.023 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S000888461500160X |consulté le=2021-04-11 |pages=147–158 }}</ref>. Ce paramètre reste tout de même intéressant car il permet de déterminer efficacement la durabilité du béton en termes de teneur en eau et de diffusivité des ions<ref>{{Article |langue=en |titre=Use of electrical resistivity as an indicator for durability |périodique=Construction and Building Materials |volume=73 |date=2014-12-30 |issn=0950-0618 |doi=10.1016/j.conbuildmat.2014.09.077 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0950061814010939 |consulté le=2021-04-11 |pages=434–441 }}</ref><ref>{{Article |langue=English |prénom1=Mehdi Khanzadeh |nom1=Moradllo |prénom2=Chunyu |nom2=Qiao |prénom3=Burkan |nom3=Isgor |prénom4=Steven |nom4=Reese |titre=Relating Formation Factor of Concrete to Water Absorption |périodique=Materials Journal |volume=115 |numéro=6 |date=2018-11-01 |doi=10.14359/51706844 |lire en ligne=https://www.concrete.org/publications/internationalconcreteabstractsportal.aspx?m=details&i=51706844 |consulté le=2021-04-11 |pages=887–898 }}</ref>. Plus récemment, afin de prendre en compte l'hétérogénéité du béton, des méthodes multi-électrodes sont développées pour effectuer une [[Prospection électrique|tomographie de résistivité électrique]] afin d'obtenir une information plus spatialisée dans le matériau<ref>{{Article |langue=en |titre=Electrical tomography for characterizing transport properties in cement-based materials: A review |périodique=Construction and Building Materials |volume=244 |date=2020-05-30 |issn=0950-0618 |doi=10.1016/j.conbuildmat.2020.118299 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0950061820303044 |consulté le=2021-04-11 |pages=118299 }}</ref>.
Enfin, les dernière techniques sont basées sur la mesure de la résistance de polarisation.


Enfin, les dernière techniques sont basées sur la mesure de la résistance de polarisation<ref name=":1" />. Ces méthodes sont basées sur un dispositif à trois électrodes, dans lequel l'armature sert d'électrode de travail, tandis qu'une électrode de référence sert à mesurer une différence de potentiel et une contre-électrode qui sert à fermer le circuit électrique. La première méthode est la méthode de résistance de polarisation linéaire, qui consiste à appliquer une faible polarisation proche du potentiel de corrosion et de mesurer le courant résultant. La deuxième méthode est l'impulsion galvanostatique, qui consiste à appliquer un courant continu de faible intensité et de mesurer le potentiel résultant. La troisième méthode est la spectroscopie d'impédance électrochimique qui consiste à appliquer un courant ou potentiel alternatif à différentes fréquences et de mesurer le potentiel ou courant résultant. Le principal avantage de ces techniques est qu'elles permettent d'obtenir un paramètre qui peut être lié quantitativement à la vitesse de corrosion par la relation de Stern et Geary<ref>{{Article |langue=en |prénom1=C. |nom1=Andrade |prénom2=C. |nom2=Alonso |titre=Test methods for on-site corrosion rate measurement of steel reinforcement in concrete by means of the polarization resistance method |périodique=Materials and Structures |volume=37 |numéro=9 |date=2004-11-01 |issn=1871-6873 |doi=10.1007/BF02483292 |lire en ligne=https://doi.org/10.1007/BF02483292 |consulté le=2021-04-11 |pages=623–643 }}</ref>. De nombreuses études ont montré la bonne corrélation entre la mesure électrique et la mesure gravimétrique en laboratoire<ref>{{Article |langue=en |prénom1=E. V. |nom1=Pereira |prénom2=M. M. |nom2=Salta |prénom3=I. T. E. |nom3=Fonseca |titre=On the measurement of the polarisation resistance of reinforcing steel with embedded sensors: A comparative study |périodique=Materials and Corrosion |volume=66 |numéro=10 |date=2015 |issn=1521-4176 |doi=10.1002/maco.201407910 |lire en ligne=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/maco.201407910 |consulté le=2021-04-11 |pages=1029–1038 }}</ref><ref>{{Article |langue=en |prénom1=Andrew |nom1=Fahim |prénom2=Pouria |nom2=Ghods |prénom3=O. Burkan |nom3=Isgor |prénom4=Michael D. A. |nom4=Thomas |titre=A critical examination of corrosion rate measurement techniques applied to reinforcing steel in concrete |périodique=Materials and Corrosion |volume=69 |numéro=12 |date=2018 |issn=1521-4176 |doi=10.1002/maco.201810263 |lire en ligne=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/maco.201810263 |consulté le=2021-04-11 |pages=1784–1799 }}</ref>. Toutefois, il est important de noter que cette relation a été développée pour une corrosion uniforme, ce qui n'est pas le cas pour la corrosion dans le béton, notamment sur des vraies infrastructures<ref>{{Article |langue=en |prénom1=U. |nom1=Angst |prénom2=M. |nom2=Büchler |titre=On the applicability of the Stern–Geary relationship to determine instantaneous corrosion rates in macro-cell corrosion |périodique=Materials and Corrosion |volume=66 |numéro=10 |date=2015 |issn=1521-4176 |doi=10.1002/maco.201407997 |lire en ligne=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/maco.201407997 |consulté le=2021-04-11 |pages=1017–1028 }}</ref>. De nouvelles théories sont donc nécessaires pour déterminer une relation qui prend en compte cet aspect localisé<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Ueli |nom1=Angst |prénom2=Markus |nom2=Büchler |titre=A new perspective on measuring the corrosion rate of localized corrosion |périodique=Materials and Corrosion |volume=71 |numéro=5 |date=2020 |issn=1521-4176 |doi=10.1002/maco.201911467 |lire en ligne=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/maco.201911467 |consulté le=2021-04-11 |pages=808–823 }}</ref>.


Ces dernières techniques restent toutefois peu utilisées en pratique du fait qu'elles demandent un équipement et des compétences spécifiques, mais également car elles nécessitent une connexion à l'armature, ce qui implique fréquemment de devoir localement casser le béton. Des techniques de mesure à quatre électrodes, à la manière de la mesure de résistivité du béton, sont alors développées pour déterminer la vitesse de corrosion sans avoir besoin de connexion à l'armature<ref>{{Article |langue=English |prénom1=Jieying |nom1=Zhang |prénom2=Paulo J. M. |nom2=Monteiro |prénom3=H. Frank |nom3=Morrison |titre=Noninvasive Surface Measurement of Corrosion Impedance of Reinforcing Bar in Concrete—Part 1: Experimental Results |périodique=Materials Journal |volume=98 |numéro=2 |date=2001-03-01 |issn=0889-325X |doi=10.14359/10195 |lire en ligne=https://www.concrete.org/publications/internationalconcreteabstractsportal.aspx?m=details&ID=10195 |consulté le=2021-04-11 |pages=116–125 }}</ref><ref name=":2" />. Il est aussi montré que ces méthodes sont adaptées pour prendre en compte l'aspect localisé de la corrosion dans les matériaux cimentaires<ref>{{Article |langue=en |titre=Indirect Impedance for Corrosion Detection of External Post-tensioned Tendons: 2. Multiple Steel Strands |périodique=Corrosion Science |volume=164 |date=2020-03-01 |issn=0010-938X |doi=10.1016/j.corsci.2019.108330 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0010938X19306742 |consulté le=2021-04-11 |pages=108330 }}</ref><ref name=":1" />.


== Mesures de prévention ==
== Mesures de prévention ==
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=== Protection cathodique ===
=== Protection cathodique ===
La [[protection cathodique]] permet de protéger un métal contre la corrosion. Comme pour la corrosion atmosphérique ou aqueuse, on distingue la protection cathodique galvanique, qui consiste à utiliser un métal moins noble que l'acier pour former une pile qui protégera l'acier (anode sacrificielle, généralement constituée d'un alliage de [[zinc]], de [[magnésium]] et/ou d'[[aluminium]]), et la protection par courant imposé, qui consiste à connecter l'armature à un générateur de courant et à y appliquer un courant.
La [[protection cathodique]] permet de protéger un métal contre la corrosion<ref>{{Article |prénom1=Ueli M. |nom1=Angst |titre=A Critical Review of the Science and Engineering of Cathodic Protection of Steel in Soil and Concrete |périodique=Corrosion |volume=75 |numéro=12 |date=2019-10-13 |issn=0010-9312 |doi=10.5006/3355 |lire en ligne=https://doi.org/10.5006/3355 |consulté le=2021-04-11 |pages=1420–1433 }}</ref>. Comme pour la corrosion atmosphérique ou aqueuse, on distingue la protection cathodique galvanique, qui consiste à utiliser un métal moins noble que l'acier pour former une pile qui protégera l'acier (anode sacrificielle, généralement constituée d'un alliage de [[zinc]], de [[magnésium]] et/ou d'[[aluminium]]), et la protection par courant imposé, qui consiste à connecter l'armature à un générateur de courant et à y appliquer un courant.


=== Inhibiteur de corrosion ===
=== Inhibiteur de corrosion ===
{{...}}
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Un [[inhibiteur de corrosion]] est un produit destiné à réduire l'exposition de l'acier pour limiter sa corrosion<ref>{{Article |langue=en |titre=Corrosion inhibitors for increasing the service life of structures |périodique=New Materials in Civil Engineering |date=2020-01-01 |doi=10.1016/B978-0-12-818961-0.00020-X |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B978012818961000020X |consulté le=2021-04-11 |pages=657–676 }}</ref><ref>{{Article |langue=en |prénom1=Chava |nom1=Venkatesh |prénom2=Syed Khaja |nom2=Mohiddin |prénom3=N. |nom3=Ruben |titre=Corrosion Inhibitors Behaviour on Reinforced Concrete—A Review |périodique=Sustainable Construction and Building Materials |série=Lecture Notes in Civil Engineering |éditeur=Springer |date=2019 |isbn=978-981-13-3317-0 |doi=10.1007/978-981-13-3317-0_11 |lire en ligne=https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-981-13-3317-0_11 |consulté le=2021-04-11 |pages=127–134 }}</ref>.
Un [[inhibiteur de corrosion]] est un produit destiné à réduire l'exposition de l'acier pour limiter sa corrosion.


== Références ==
== Références ==

Version du 11 avril 2021 à 23:13

La corrosion des aciers dans le béton est un phénomène électrochimique de corrosion des barres d'armature utilisées dans le béton pour la construction d'infrastructures[1][2]. Cette corrosion est souvent considéré comme le phénomène principal de la dégradation prématurée des structures et représente un coût très élevé, aussi bien au niveau du suivi des infrastructures que sur leur maintenance[3].

Composition des structures en béton armé

Le béton armé est un matériau composite constitué de béton (mélange de ciment, de granulats, d'eau et d'adjuvants) et de barres d'acier (armature)[4]. Cette association permet d'allier la bonne résistance à la compression du béton à la bonne résistance à la traction de l'acier. Egalement, le pH alcalin du béton entraîne la formation d'une couche de passivation de quelques nanomètres en surface de l'acier, ce qui diminue très fortement la vitesse de corrosion du fer ; le fer est alors dans le domaine de passivation[5].

Le béton armé est un matériau très hétérogène, autant au niveau du béton[6] (porosité, composition et distribution des phases, présence de cale pour les barres, etc.) que de l'acier (microstructure, pré-corrosion, points de soudure). Cette hétérogénéité se retrouve également au niveau de l'interface acier/béton, qui est le siège central de la réaction de corrosion[7]. Il a été montré la formation d'une zone poreuse plus important en-dessous des barres horizontales du fait du saignement du béton[8][9].

Mécanisme de corrosion

Principe électrochimique

La corrosion est une réaction électrochimique faisant intervenir l'oxydation du fer en ions ferreux Fe2+ (réaction anodique) et, généralement, la réduction du dioxygène en eau (réaction cathodique)[10]. Pour que cette réaction ait lieu, un contact électrique (échange d'électrons) et un contact électrolytique (échange d'ions) entre les zones anodiques et cathodiques sont requis. Ainsi, la teneur en eau sur la barre joue un rôle important sur la vitesse de corrosion[11].

Bien que le fer soit dans le domaine de passivation dans un béton sain, plusieurs composés peuvent altérer l'intégrité de cette couche de passivation. Généralement, deux phénomènes sont considérés comme responsable de cette accélération de la vitesse de corrosion des structures : la carbonatation et les ions chlorures[12].

Pour le phénomène de corrosion dans le béton, le mécanisme est généralement divisé en deux étapes : l'étape d'initiation, qui correspond à la pénétration des agents agressifs à travers le béton jusqu'à l'armature, et l'étape de propagation, qui correspond à l'accélération de la corrosion et donc du niveau de détérioration des structures. Durant cette deuxième étape, la vitesse de corrosion n'est pas constante mais est variable selon les paramètres environnementaux, notamment la teneur en eau et la température[13][14][15][16].

Carbonatation

Article détaillé : Mécanisme de la carbonatation.

La carbonatation du béton est un phénomène de dégradation naturel du béton en contact avec le dioxyde de carbone atmosphérique[17][18][19]. En plus de modifier les phases présentes dans le béton, la carbonatation entraîne une diminution du pH. Ainsi, lorsque le front de carbonatation atteint la barre, la couche de passivation n'est plus stable et le fer se retrouve alors dans le domaine de corrosion. Il est généralement admis que la carbonatation entraîne une dépassivation uniforme de la barre et donc une corrosion uniforme (ou microcell)[20]. Toutefois, du fait de l'hétérogénéite du béton, le front de carbonatation est rarement parfaitement uniforme[21]. De plus, la présence de nombreuses barres d'armature dans les structures réelles suggère que la corrosion est localisée (ou macrocell)[22][23]. Ces deux processus sont donc à prendre en compte pour expliquer le mécanisme de corrosion[24][25].

L'évolution de la vitesse de corrosion des armatures dans un béton carbonaté exposé à l'atmosphère dépend principalement de la teneur en eau et de la porosité à l'interface acier/béton[26][27][28].

Chlorures

Bien que les ions chlorures peuvent provenir d'une contamination des agrégats ou de l'eau de gâchage, ils sont généralement issus de l'utilisation de sels de déverglaçage ou d'un environnement maritime. Ils pénètrent à travers le béton par succion capillaire, diffusion et perméation[1]. La vitesse de pénétration dépend de nombreux paramètres, comme de la teneur en eau et de la température, mais aussi de la distribution et interconnectivité des pores ou encore des phénomènes d'adsorption physique et chimique avec certaines phases du ciment[29]. Une fois que les ions chlorures atteignent la barre, ils font progressivement affecter l'intégrité de la couche de passivation de l'acier. Toutefois, le mécanisme exact de dépassivation est toujours incertain[5]. Il est généralement admis qu'un seuil minimum de chlorures est requis pour observer cette dépassivation, bien que la valeur de celle-ci ne soit pas bien définie[30]. Egalement, la dépassivation n'est pas instantanée et fait intervenir des processus successifs de dépassivation/repassivation jusqu'à observer une dépassivation locale de l'acier[31].

La corrosion par les chlorures entraîne alors une corrosion localisée dite par piqûre, bien la profondeur de la piqûre soit généralement plus faible que pour la corrosion aqueuse[32]. La vitesse de corrosion dans ce type de système est généralement très élevée[33].

Contrôle non destructif de la corrosion

Le degré de corrosion des armatures des structures existantes est déterminé à l'aide de techniques de contrôle non destructif qui permettent de préserver l'état d'intégrité des structures.

Méthodes électromagnétiques

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Méthodes électriques

La méthode électrochimique la plus utilisée est la mesure du potentiel électrochimique de l'armature. Ce potentiel est mesuré en connectant la barre et une électrode de référence placée en surface du béton à un voltmètre[5]. En mesurant le potentiel électrochimique à différents endroits le long de la structure, il est possible d'établir un profil de potentiel. L'analyse de la valeur absolue de ce potentiel, mais surtout l'analyse du gradient de potentiel observé, permet ensuite d'avoir une indication de l'état de corrosion de la barre[34]. Cette technique souffre toutefois de plusieurs limitations, la principale étant que la valeur du potentiel électrochimique n'est pas directement lié à la vitesse de corrosion et dépend de nombreux paramètres, comme la température, la teneur en eau et en oxygène ou encore la profondeur de la barre[35][36]. Ainsi, cette mesure permet uniquement de déterminer la probabilité de corrosion sur la zone investiguée[12].

La deuxième méthode utilisée est la détermination de la résistivité du béton, qui indique l'habilité du béton à s'opposer à la circulation d'un courant électrique[5]. Sur une infrastructure, elle est généralement mesurée à l'aide d'un dispositif à quatre électrodes disposées en configuration Wenner en surface du béton[37]. Plusieurs études ont montré une bonne corrélation entre la résistivité et la vitesse de corrosion[38][39]. Toutefois, cette corrélation est indirecte et reflète la dépendance de la résistivité et de la vitesse de corrosion à la teneur en eau[40]. De plus, la valeur absolue de la résistivité dépend fortement du type de ciment utilisé[41], ce qui rend la détermination d'une corrélation unique difficile. Egalement, la mesure de la résistivité du béton est largement influencée par la présence de l'armature, qu'il est nécessaire de prendre en compte[42][5]. Ainsi, il est difficile de prévoir le phénomène de corrosion uniquement par la mesure de la résistivité[43]. Ce paramètre reste tout de même intéressant car il permet de déterminer efficacement la durabilité du béton en termes de teneur en eau et de diffusivité des ions[44][45]. Plus récemment, afin de prendre en compte l'hétérogénéité du béton, des méthodes multi-électrodes sont développées pour effectuer une tomographie de résistivité électrique afin d'obtenir une information plus spatialisée dans le matériau[46].

Enfin, les dernière techniques sont basées sur la mesure de la résistance de polarisation[5]. Ces méthodes sont basées sur un dispositif à trois électrodes, dans lequel l'armature sert d'électrode de travail, tandis qu'une électrode de référence sert à mesurer une différence de potentiel et une contre-électrode qui sert à fermer le circuit électrique. La première méthode est la méthode de résistance de polarisation linéaire, qui consiste à appliquer une faible polarisation proche du potentiel de corrosion et de mesurer le courant résultant. La deuxième méthode est l'impulsion galvanostatique, qui consiste à appliquer un courant continu de faible intensité et de mesurer le potentiel résultant. La troisième méthode est la spectroscopie d'impédance électrochimique qui consiste à appliquer un courant ou potentiel alternatif à différentes fréquences et de mesurer le potentiel ou courant résultant. Le principal avantage de ces techniques est qu'elles permettent d'obtenir un paramètre qui peut être lié quantitativement à la vitesse de corrosion par la relation de Stern et Geary[47]. De nombreuses études ont montré la bonne corrélation entre la mesure électrique et la mesure gravimétrique en laboratoire[48][49]. Toutefois, il est important de noter que cette relation a été développée pour une corrosion uniforme, ce qui n'est pas le cas pour la corrosion dans le béton, notamment sur des vraies infrastructures[50]. De nouvelles théories sont donc nécessaires pour déterminer une relation qui prend en compte cet aspect localisé[51].

Ces dernières techniques restent toutefois peu utilisées en pratique du fait qu'elles demandent un équipement et des compétences spécifiques, mais également car elles nécessitent une connexion à l'armature, ce qui implique fréquemment de devoir localement casser le béton. Des techniques de mesure à quatre électrodes, à la manière de la mesure de résistivité du béton, sont alors développées pour déterminer la vitesse de corrosion sans avoir besoin de connexion à l'armature[52][12]. Il est aussi montré que ces méthodes sont adaptées pour prendre en compte l'aspect localisé de la corrosion dans les matériaux cimentaires[53][5].

Mesures de prévention

Plusieurs techniques ont été développées pour limiter la corrosion des armatures afin d'augmenter la durée de vie des structures.

Protection cathodique

La protection cathodique permet de protéger un métal contre la corrosion[54]. Comme pour la corrosion atmosphérique ou aqueuse, on distingue la protection cathodique galvanique, qui consiste à utiliser un métal moins noble que l'acier pour former une pile qui protégera l'acier (anode sacrificielle, généralement constituée d'un alliage de zinc, de magnésium et/ou d'aluminium), et la protection par courant imposé, qui consiste à connecter l'armature à un générateur de courant et à y appliquer un courant.

Inhibiteur de corrosion

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Un inhibiteur de corrosion est un produit destiné à réduire l'exposition de l'acier pour limiter sa corrosion[55][56].

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