Chloride attack of reinforced concrete: an overview

Abstract

The mechanism of chloride-induced corrosion of steel embedded in concrete, the ingress of chlorides into the concrete, and the threshold chloride content for corrosion to occur are discussed. The binding of chloride ions by cement compounds and the associated effect of using different cements, both Portland and blended, as well as other factors influencing corrosion, are considered. Tests for the penetrability of concrete to chlorides are described. Finally, the prevention of corrosion is discussed.

Resume

Cet article discute des divers facteurs qui sont responsables de nombreux cas de détérioration des structures en béton armé. L'acier dans le béton est protégé par une pellicule autogène d'oxyde de fer qui adhère à l'acier. Cette pellicule est détruite par les ions chlorure. Cependant, les ions chlorure sont régénérés d'une manière telle que la réaction d'oxydation de l'acier continue à l'anode à condition que de l'oxygène et de l'eau soient présents à la cathode. Les produits de cette réaction font éclater le béton et causent typiquement des fissures le long des armatures. La teneur en chlorure du béton est rigoureusement limitée par les codes nationaux; cependant, la quantité d'ions chlorure est tantôt exprimée en terme d'ions solubles dans l'eau, tantôt en terme d'ions solubles dans l'acide. En pratique, les ions proviennent de l'extérieur du béton: de l'eau de mer, des embruns, si bien que des particules de sel sont déposées sur le béton et mouillées par la rosée. Des bétons situés jusqu'à 2 km au-delà des côtes peuvent être affectés.

Les ions chlorure pénètrent le béton par diffusion ionique dans l'eau et par absorption. Les cycles de séchage et de mouillage augmentent leur pénétration: elle est plus profonde quand le séchage dure longtemps et qu'il est suivi par une humidification rapide par l'eau de mer. C'est le cas de certaines surfaces horizontales mouillées de temps en temps. Il n'y a pas, à proprement parler, de seuil de nocivité des ions chlorure dans le béton parce que les ions chlorure peuvent être fixés par le C₃A mais une certaine quantité d'ions reste toujours dans l'eau des pores dans la pâte de ciment. La carbonatation de la pâte libère les ions fixés et augmente ainsi le progrès de la corrosion. L'humidité optimale pour développer la corrosion des aciers est supérieure à celle qui est nécessaire pour développer la carbonatation de la pâte de ciment. Ainsi, les deux phénomènes ne peuvent coexister.

Les matériaux cimentaires tels que les cendres volantes, les laitiers de hauts fourneaux et la fumée de silice réduisent tous la pénétrabilité du béton par les ions chlorure. Un mûrissement humide pendant une période assez longue réduit les risques de corrosion, mais une hausse de la température les augmente. L'épaisseur de recouvrement des armatures doit être adéquate, mais pas excessive, afin d'éviter qu'une couche de béton ne se retrouve privée d'armature.

L'article traite des essais de pénétration d'ions chlorure dans le béton et des possibilitiés de désalinisation du béton. Pour limiter la corrosion des armatures, on peut utiliser des inhibiteurs de corrosion, des barres d'armature recouvertes d'époxy; cependant, c'est la prise en compte du problème de corrosion qui permet de construire des structures qui résistent à la corrosion.