STABILISATION DE LACORROSION DE CABLES DE PRECONTRAINTE PAR INJECTION D’INHIBITEURS
DECORROSION UTILISANT LA TECHNOLOGIE DES ULTRASONS DE PUISSANCE – RETOUR D’EXPERIENCE
Ir DUBOIS Pierre-MarieMICHAUX Daniel
Journées Câbles 2012
27-28-Novembre 2012, Nantes
IFSTTAR AFGC
1.- INTRODUCTION
- Retour d’expérience du traitement de stabilisation de la corrosion des câbles de précontrainte d’un grand viaduc composé de poutres précontraintes type VIPP composées de 11 câbles de précontrainte de 12 fils de7 mm- Ce viaduc a été démoli début 2012- On a procédé à une véritable « autopsie » de ces poutres
2.- PATHOLOGIE DE LA PRECONTRAINTE MISE 2.- PATHOLOGIE DE LA PRECONTRAINTE MISE EN EVIDENCE EN 1990EN EVIDENCE EN 1990
• Nombreuses fissures le long des câblesNombreuses fissures le long des câbles
• Exsudation calcaires le long des câbles avec passage d’eauExsudation calcaires le long des câbles avec passage d’eau
• Injection mal remplie et absence d’injectionInjection mal remplie et absence d’injection
• Corrosion parfois avancée sans rupture de filsCorrosion parfois avancée sans rupture de fils
3- RAPPEL DE LA METHODOLOGIE DU TRAITEMENT DE LA CORROSION DES CABLES
DE PRECONTRAINTE ADHERENTE
• Le traitement de ces câbles se heurte à de nombreuses difficultés. En effet, ils sont noyés dans la masse de béton des poutres. Ils sont donc peu accessibles
• Etant enfilés dans une gaine métallique, même en négligeant le risque de fragilisation, aucune intervention du type protection électrochimique ne peut être envisagée
• Un développement récent a imaginé de suivre la voie qui consiste à saturer le coulis de ciment d’injection de protection par un inhibiteur de corrosion spécifique et ensuite de réinjecter un microcoulis de ciment dans les défauts d’injection trouvés.
La technique est basé sur l’utilisation d’une pompe alternative à ultrasons de puissance qui se dilate et se contracte en créant des surpressions et des dépressions alternatives à la fréquence ultrasonore
MISE EN ŒUVRE
• Des trous sont percés jusqu’à la gaine
• Une buse d’injection est collée dans chaque trou
• Une pompe ultrasonore est positionnée sur la buse d’injection
• La vérification de la progression du liquide est effectuée par les trous situés de part et d’autre du trou d’injection
• L’action des ultrasons induit principalement un état de cavitation en phase vapeur du liquide inhibiteur. L’énergie ainsi libérée permet de dégager efficacement les entrées des macropores du coulis en contact avec le câble de précontrainte favorisant ainsi la pénétration de la solution et l’imprégnation du milieu.
PROGRESSION DES INJECTIONS D’INHIBITEUR CARTOGRAPHIE DES DEFAUTS D’INJECTION DU COULIS
EXISTANT
• Le temps que met l’inhibiteur pour passer de proche en proche d’un injecteur à l’autre est reporté sur un graphe
• Ce graphe est l’image des défauts d’injection de coulis d’injection existant. Il constitue donc la cartographie des défauts d’injection
<= 15 mn<= 30 mn<= 60 mn<= 120 mn60 mn <
30 mn <15 mn <
120 mn <
REINJECTION FINALE AU MICRO COULIS DE CIMENT
• Les défauts sont ensuite réinjectés par des microcoulis très fluides de façon à rétablir une qualité d’injection qui est celle qui aurait dû exister depuis la construction
• La cartographie donne la localisation des défauts d’injection
INHIBITEUR DE CORROSION
• L’ inhibiteurs de corrosion utilisés est le nitrite de calcium qui a la propriété de transformer les oxydes ferreux qui sont perméables en oxydes ferriques qui sont imperméables restaurant ainsi la couche de passivation naturelle de l’acier dans un béton sain.
VALIDATION DU PROCEDE
• Le procédé a été appliqué pour la première fois en 1994 à titre de test sur une travée du viaduc de Lultzhausen .
• Le procédé a été validé par le Centre Scientifique de la Construction (CSTC) en Belgique
• Il fait l’objet d’une communications détaillées dans le bulletin du SETRA n°59 de novembre 2008.
4 - OBSERVATIONS EFFECTUEES DE 1994 A 2012 SUR LE COMPORTEMENT DE LA TRAVEE TRAITEE
• L’obturation des fissures apparentes longeant la précontrainte par le microcoulis injecté depuis l’intérieur des câbles constituait un excellent témoin de fissuration en cas de reprise de la corrosion.
• Il n’en a rien été car l’état est resté immuable jusqu’au moment de la démolition de l’ouvrage.
• Une inspection intrusive a été réalisée en 2005. Aucune reprise de corrosion n’a été constatée
5 - OBSERVATIONS EFFECTUEES EN 2012 SUR LES ELEMENTS DE POUTRE DECONSTRUITS -
5.1 - Déconstruction soignée de la travée traitée en 1994
• Démolition par sciage• Le choix du tronçon de poutre conservé pour analyse a été
fait en fonction du souci de disposer d’une longueur suffisante de câbles de précontrainte longitudinale traitée ainsi que de câbles de précontrainte transversale non traités en 1994
5 .2 Observations effectuées in situ après démolition en 2012
• La réinjection au microcoulis de ciment est excellente. • La bonne qualité de la réinjection est attestée par la similitude du
réancrage en zone de coulis ancien ou en zone de microcoulis récent • L’action des nitrites n’a en rien altéré l’adhérence entre les aciers de
précontrainte et les coulis anciens. Donc pas de modification de l’ELU.
• Absence de reprise de corrosion des câbles de précontrainte.
5 .3 - Prise d’échantillons pour analyse
Des carottes ont été prélevées sur l’élément test en vue d’analyses en laboratoire.Constatation: La réinjection au microcoulis de ciment est excellente.
5 .4 – Programme d’essais sur les échantillons prélevés
• Un programme d’essais a été confié au Laboratoire des Matériaux de Construction de l’Université de Liège.
• Le rapport final de ces essais a été déposé le 30 octobre 2012 sous l’identification GMC/12/027.
• Ce rapport volumineux pourrait faire à lui seul l’objet d’un exposé.
Les principales conclusions sont consignées ci-après: • Teneur en chlorures: Il n’y a pas eu de pollution significative par les
chlorures. Ces mesures sont cohérentes avec le fait que l’ouvrage se trouve en zone protégée en principe sans salage en période hivernale.
• Teneur en ciment: Probablement: Probablement ciment type Portland (environ 80%)
• Teneur en nitrite– La comparaison des câbles traités de la précontrainte longitudinale
et des câbles non traités de la précontrainte transversale, démontre l’efficacité de l’action des nitrites et la durabilité du procédé.
– Teneur en nitrite mesurée par la méthode colorimétrique – Après vingt ans, il reste une quantité importante de nitrite encore
disponible
Observations microscopiques
L’Université de Liège conclu:. • Macroscopiquement,
- l’échantillon non traité est enrobé de rouille tandis que l’échantillon traité ne montre pas de rouille ; - le test aux nitrites réagit sur l’échantillon traité, qui est caractérisé par la présence d’une croûte blanche.
• Microscopiquement, la complexité des phases rencontrées tant pour la corrosion que pour la passivation requiert des études plus poussées.
7 - ACTION DU PROCEDE EN PRESENCE DE CHLORURES
• Il est exceptionnel que les câbles de précontrainte ne soient pas pollués par des chlorures.
• La présence de chlorures aggrave considérablement la vitesse des corrosions et la gravité des corrosions même si le pH environnant les câbles reste aux alentours de 11 à 12, valeurs qui sont en principe suffisantes pour inhiber les corrosions en l’absence de chlorures.
• La particularité des nitrites est d’avoir une action inhibitrice de corrosion particulièrement efficace en présence de chlorures à conditions d’être présents en quantité suffisante. Ce point important est satisfait par l’application du procédé car il imprègne à saturation le milieu environnant les câbles de précontrainte.
• Pour rappel, l’emploi des nitrites dans les bétons a été développé dans les années 1970 comme agents inhibiteurs en milieu marin.
Exemple d’application: Viaduc d’ Huccorgne de l’autoroute de Wallonie
Avant la réparation Pendant la réparation
8 ans après réparation: Aucune
fissuration de reprise de corrosion
8 – CONCLUSIONS SUR L’EFFICACITE ET LA DURABILITE DU PROCEDE DE STABILISATION DE LA CORROSION DES CABLES DE PRECONTRAINTE
• L’efficacité et la durabilité du procédé sont largement confirmées.
• On dispose maintenant d’un recul de presque 20 années.
• Il s’agit dès lors d’un procédé fiable qui prend place auprès des autres procédés de haute technologie comme la protection cathodique de bétons armés et des autres procédés électrochimiques.
• Le procédé ne nécessite aucun entretien et, en cas de nécessité, il peut être renouvelé ou complété.
• Le procédé s’inscrit dans le contexte du développement durable car il prolonge de manière importante la vie des ouvrages d’art précontraints.
• L’application du procédé se faisant le plus souvent au départ de l’intrados des ponts, il a peu d’influence sur le trafic.
• La mise en œuvre fait appel à un personnel ouvrier peu qualifié mais bien formés et bien encadré.
NOUS VOUS REMERCIONS POUR VOTRE ATTENTION
