Academic literature on the topic 'Ciment – Corrosion'

Comportamiento mecánico y químico de cementos de sulfoaluminato de calcio obtenido a partir de desechos industrialesRESUMENSe sintetizó un clínker de sulfoaluminato de calcio calcinando una mezcla de ceniza volante, fluoryeso, escoria de aluminio y carbonato de calcio a 1250 °C. El clinker fue mezclado con 15, 20 o 25 % e.p. de CaSO4·½H2O. Las pastas se prepararon con relaciones agua/cemento de 0.5. Se evaluó la resistencia a la compresión de cementos curados en agua potable y en medios corrosivos a 40 °C. Los cementos curados en agua potable desarrollaron resistencias a la compresión de 38-39 MPa, los inmersos en medios corrosivos presentaron una disminución en esta propiedad después del ataque químico. La etringita fue el principal producto de hidratación. La degradación de los cementos por ataque químico es debida a una descalcificación y dealuminación de las pastas.Palabras clave: sulfoaluminato de calcio; etringita; resistencia a la compresión; ataque químico Mechanical and chemical behavior of calcium sulfoaluminate cements obtained from industrial wasteABSTRACTA calcium sulfoaluminate clinker was synthesized calcining a mixture of fly ash, fluorogypsum, aluminum slag, and calcium carbonate at 1250 ºC. The clinker was mixed with 15, 20, or 25% e.p. of CaSO4·½H2O. The pastes were prepared with a water/cement ratio of 0.5. Compression resistance of cements cured in potable water and corrosive mediums at 40 ºC was evaluated. The cements cured in potable water developed compressive strengths of 38-39 MPa; those immersed in corrosive mediums showed a decrease in this property after the chemical attack. Ettringite was the main product of hydration. The degradation of the cements by chemical attack was due to a decalcification and dealumination of the pastes.Keywords: calcium sulfoaluminate; ettringite; compressive strength; chemical attack. Comportamento químico e mecânico de cimentos de sulfoaluminato de cálcio obtidos a partir de resíduos industriaisRESUMOFoi produzido um clínquer de sulfoaluminato de cálcio a partir da calcinação a 1250oC de uma mistura de cinza volante, escória de alumínio, carbonato de cálcio e gesso de flúor. Esse clínquer foi misturado com 15%, 20% e 25% e.p. de CaSO4·½H2O. As pastas foram preparadas com relação água/cimento igual a 0,5. Foi avaliada a resistência à compressão das pastas curadas em água potável e em meios corrosivos a 40oC. As pastas curadas em água alcançaram resistências à compressão de 38-39 MPa, enquanto as pastas imersas em meios corrosivos apresentaram uma redução da resistência frente ao ataque químico. A etringita foi o principal produto da hidratação desses cimentos. A degradação dessas pastas de cimento por ataque químico ocorreu devido a uma descalcificação e dealuminização dos produtos hidratados.Palabras-clave: sulfoaluminato de cálcio; etringita; resistência à compressão; ataque químico.

Concretos refratários aluminosos contendo espinélio são amplamente utilizados como revestimentos de panelas siderúrgicas, devido a sua elevada resistência à corrosão. Além do bom desempenho anti-corrosivo, estes materiais devem suportar as variações bruscas de temperatura causadas pela ciclagem térmica, responsáveis pela diminuição da vida útil do revestimento. Neste contexto, a análise da resistência ao dano por choque térmico se torna parâmetro fundamental para a correta seleção do revestimento refratário. Esta propriedade pode ser melhorada por meio da incorporação de mecanismos de tenacificação à estrutura do concreto. Uma fase que auxilia na tenacificação do material é o CA6, que está associada ao cimento de aluminato de cálcio (CAC), matéria-prima usada como ligante. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é caracterizar o efeito do teor de cimento na microestrutura do concreto e suas conseqüências nos danos causados por choque térmico. Os resultados obtidos indicam que concretos com valores intermediários de cimento possuem melhor desempenho em relação ao choque térmico, nas temperaturas de uso das panelas. Dessa forma, o controle do teor de cimento possibilita aumentar a resistência ao dano por choque térmico e, consequentemente, a vida útil do revestimento.

A corrosão é um fenômeno que afeta toda a sociedade, atribuindo-se uma grande importância sócio-econômica aos seus efeitos. Na área da engenharia, existem diversas conseqüências do processo corrosivo, como ocorre no aço de reforço das estruturas de concreto. Na intenção de oferecer segurança e durabilidade às estruturas, empresas do ramo químico e de produtos para construção civil disponibilizam no mercado diferentes formas de proteção à corrosão. Este trabalho apresenta análises de medidas de potencial realizadas em amostras de concreto armado, com diferentes relações água/cimento, produzidos com e sem inibidores de corrosão e expostos a dois ambientes com cloretos: em campo, exposto às intempéries da atmosfera marinha do litoral sul de Santa Catarina; em laboratório, a um processo cíclico de aceleração da corrosão através de imersão parcial (solução contendo cloretos) e secagem em estufa. Nas duas situações, foram mantidas as amostras por um período de 63 dias. A corrosão por cloretos em laboratório mostrou-se o sistema mais agressivo e eficiente para avaliar o potencial de corrosão. Os resultados buscaram caracterizar a eficiência dos inibidores de corrosão utilizados, que foram denominados de inibidor A, inibidor B e inibidor C e, ao fim das análises, foi possível classificá-los quanto ao desempenho em ambientes contaminados por cloretos em: Inibidor B > Inibidor C > Inibidor A. A redução da relação água/cimento (0,45) melhorou o desempenho do concreto de referência e dos três tipos de inibidores de corrosão utilizados. Evidenciou-se modificação das propriedades mecânicas dos concretos com inibidores, o que pode conduzir ao desenvolvimento de concretos mais impermeáveis e duráveis.

O objetivo deste estudo foi analisar os diferentes tipos de cimento (CP II-E, CP IV E CP V) para entender o seu funcionamento durante sua hidratação, visando prevenir patologias em estruturas de concreto, e quantificar um dos agentes de grande poder de corrosão, os íons de cloreto em pasta de cimento. A análise consistiu em testes, em laboratório, de pH em diferentes amostras de cimento, comprovando a alta alcalinidade do mesmo. O teste é feito com a utilização do peagâmetro metrohm, que é colocado o elétrodo na solução já filtrada para a obtenção do valor do pH. Esse pH alto do cimento é maior responsável pela proteção da armadura da estrutura de concreto, pela criação da película protetora de passivação. Foram realizados testes objetivando medir quantitativamente por precipitação o íon cloreto em diferentes tipos de cimento, uma vez que é um dos principais agentes de corrosão, além de São Luís ter presença constante de salinidade, o que contribui para o surgimento de patologias. E, na sequência, fora medida com termômetro a temperatura alcançada por período de tempo da pasta de cimento, visando-se obter a variação da mesma, causada pela hidratação do cimento.marx.5000@gmail.com

O concreto armado tem cada vez mais despertado interesse científico e tecnológico, principalmente no que se refere a sua melhoria e inovação, seja pela utilização de novos materiais ou pelo estudo da corrosão para evitar a deterioração das estruturas. Dessa forma, têm-se intensificado os estudos da corrosão em concreto armado, sendo que a maior dificuldade está em detectar o início da corrosão na armadura. Uma das causas de degradação do concreto armado e sua posterior corrosão da sua armadura é a sua exposição a ambientes industriais. Assim, é necessário melhorar o desempenho das estruturas, prevendo a vida útil e conhecendo as formas de prevenção para minimizar o processo corrosivo. Há métodos de controle da corrosão do aço, como a incorporação de inibidores no concreto, como o molibdato de sódio, que é um inibidor anódico e não poluente tóxico. Nesse trabalho, foi avaliada a eficiência do molibdato de sódio, nas concentrações de 0, 1, 2 e 4% em relação à massa de cimento, empregando espectroscopia de impedância eletroquímica, simulando uma atmosfera ácida como agente agressor. A concentração de 4% do inibidor foi a mais eficiente.

RESUMOA durabilidade das estruturas de concreto armado é resultado da ação protetora do concreto sobre a armadura. Quando a passivação do aço deixa de existir a estrutura torna-se vulnerável ao fenômeno da corrosão, cuja propagação, após iniciada é essencialmente controlada pela resistividade elétrica do concreto. O objetivo deste trabalho foi avaliar a alteração na resistividade elétrica de concretos produzidos com diferentes tipos de cimento, CP II F, CP IV e CP V, submetidos a tratamento superficial com produto obturador dos poros e argamassa polimérica. Para efeito de análise os resultados foram comparados com os mesmos concretos sem aplicação do produto. Esses tratamentos foram realizados em concretos confeccionados com resistências à compressão na idade de 28 dias de 21,6MPa, 26,6 MPa e 31,6 MPa. Para todos os tipos de cimento utilizados e níveis de resistência adotados o tratamento superficial com argamassa polimérica resultou em maiores valores de resistividade elétrica.Palavras chave: Concreto; durabilidade; material de proteção superficial; resistividade elétrica.ABSTRACTThe durability of concrete structures is a result of the protective action of concrete on the reinforcement. When there is no passivation of steel, the structure becomes vulnerable to corrosion, and once corrosion starts its propagation is essentially controlled by the electrical resistivity of concrete. The objective of this study was to evaluate the change in electrical resistivity of concretes produced with different types of cement: CP II F, CP IV and CP V that were surface-treated with pore filler and polymer mortar. For analysis purposes, the results were compared with those of the blanks that were not subjected to surface treatment. These treatments were performed in concretes with the following compressive strengths at the age of 28 days: 21.6 MPa, 26.6 MPa and 31.6 MPa. For all types of cement used and strengths adopted, surface treatment with polymer mortar led to higher electrical resistivity values.Key words: Concrete; durability; surface protection material; electrical resistivity.

O estudo do comportamento do concreto diante ao ataque de íons sulfatos, pode ser descrito por meio de ensaios acelerados que, além do rígido controle das invariáveis intervenientes no processo, no que diz respeito à qualidade dos materiais envolvidos, na dosagem dos agregados e do aglomerante, controle na etapa de cura do concreto, oferece baixo custo e certa velocidade na coleta de dados. Busca-se ao máximo estender a durabilidade das estruturas visando diminuir custos com reparos e manutenções ao longo da vida útil da mesma. Uma boa maneira de se chegar a resultados satisfatórios é na escolha certa dos materiais a serem utilizados buscando as características necessárias para resistir às ações a qual a edificação estará submetida. Neste trabalho, busca-se orientar e propor uma descrição do mecanismo de ataque do agente agressor, para elaboração de projetos, as diferentes formas em que o Sulfato de Magnésio pode entrar em contato com o concreto, e também comprovar a relevância da relação água/cimento (a/c) e comparar a resistividade entre dois tipos de cimento, onde constatou a melhor eficiência do cimento CPIII RS - 40, comparado ao cimento CPII E 32, quando ambos submetidos às mesmas condições de agressividade, em ensaios de corrosão acelerada.

Estruturas de concreto armado estão sujeitas a inúmeras manifestações patológicas, sendo a corrosão iniciada pela difusão de íons cloreto uma das mais agressivas e onerosas. Por isso mesmo, diversos estudos têm sido conduzidos para determinar a vida útil dessas estruturas, mas ainda não há pleno consenso. Nesse sentido, este trabalho objetiva estabelecer um padrão de ensaio para determinar a vida útil de estruturas de concreto armado devido a ação dos íons cloreto, além de analisar a variação do coeficiente de difusão ao se utilizar distintas relações água/cimento. Para alcançar tais objetivos, foram adotadas normativas nacionais e internacionais para orientar as etapas de caracterização dos materiais, além da utilização de equações de modelagens de perfis de penetração de cloretos para determinar o coeficiente de difusão e, por consequência, a vida útil da estrutura. Por fim, pôde-se concluir que ao se diminuir a relação água/cimento, houve diminuição da concentração de cloretos em uma determinada camada, proporcionando assim maior vida útil para o concreto armado. Quanto à analise probabilística, foi possível notar que quanto menor a proporção de água e cimento maior o índice de confiabilidade, uma vez que a probabilidade de falhar também reduz. Palavras-chave: Corrosão, Difusão de Cloreto, Vita Útil.

Les laitiers de haut-fourneaux (LHF) sont utilisés dans les ciments notamment en raison de l'amélioration globale de la durabilité qu'ils confèrent aux matériaux de construction. Cependant, les liants à forte teneur en laitiers présentent une hydratation plus lente et donc un développement de résistances mécaniques moins rapide que les ciments portland (CP). Des solutions existent pour accélérer le durcissement des liants à base de LHF, notamment l'emploi d'activants chimiques à base de chlorures. Les effets de l'activation des systèmes CP/LHF sur les développements de résistances mécaniques sont abordés dans la littérature, mais leur durabilité est assez peu étudiée. Cette thèse a donc pour but d'évaluer les conséquences de l'utilisation d'activants chlorés sur la durabilité des liants contenant 50% de LHF. D'abord, une analyse des indicateurs de durabilité permet de voir comment l'activant modifie les propriétés de transfert du matériau durci ainsi que sur la structuration du réseau poreux. Cela permet de vérifier que l'activation à jeune âge n'hypothèque pas la durabilité des bétons avec laitier à long terme. Ensuite, une étude de l'état de corrosion des aciers dans ces mélanges est entreprise afin d'évaluer l'impact des activants chlorés, reconnus pour créer de la corrosion dans le béton armé. Des essais électrochimiques couplés à de l'observation directe ainsi qu'une étude microstructurale sur le devenir des chlorures au sein de la matrice cimentaire est effectuée. La faculté des mélanges à base de laitier à fixer les chlorures dans les hydrates est notamment étudiée. Enfin, le comportement des chlorures fixés est analysé, dans le cas où la carbonatation viendrait déstabiliser les hydrates. L'impact d'un relargage éventuel de chlorures est évalué à l'aide d'un modèle couplé carbonatation/diffusion des chlorures
Ground granulated blast-furnace slags (GGBS) are used in cements in particular because of the overall improvement in the durability of building materials. However, binders with a high content of GGBS have a slower hydration and thus a development of mechanical strength slower than Portland cements (PC). Solutions exist to accelerate the hardening of GGBS-based binders, including the use of chemical activators based on chlorides. The effects of activation on the mechanical strength developments of PC/GGBS blends are discussed in the literature, but the durability of these systems is not very developed. This thesis aims to evaluate the consequences of the use of chlorides activators on the durability of binders containing 50% of GGBS. Firstly, an analysis of the durability indicators shows how the activator modifies the transfer properties of the hardened material as well as the structuring of the porous network. This allows to verify that the activation at early age does not decrease the long-term durability of concretes with GGBS. Then, a study of the corrosion state of steels in these blends is realized to evaluate the impact of chlorides activators, known to initiate corrosion in reinforced concrete. Electrochemical tests coupled with direct observation as well as a microstructural study on how interact chlorides in the cement matrix are carried out. The ability of GGBS-based blends to bind chlorides in hydrates is studied in particular. Finally, the behavior of binded chlorides is analyzed, in the case where the carbonation would destabilize the hydrates. The impact of a possible release of chlorides is evaluated using a coupled model carbonation / chloride diffusion

Les principaux phenomenes physiques et chimiques, intervenant entre les armatures corrodees et le beton qui les enrobe, sont etudies sur un modele experimental associant acier corrode et pate de ciment et sur des melanges simples entre les produits de corrosion de l'acier et les composants du ciment. La couche des produits de corrosion sur l'acier, en raison de son importance porosite ouverte, absorbe par capillarite une fraction de l'eau de la pate fraiche provoquant la perturbation de l'hydratation du ciment dans une epaisseur trois fois plus importante que celle de la couche de corrosion sur l'acier. L'absorption d'eau s'accompagne par un degagement de l'air occlus dans la couche de corrosion formant des vides a la limite de presence de la pate et creant, ainsi, une zone de faible resistance entre l'acier et la pate. Des les premiers jours de cure, les produits de corrosion de l'acier reagissent avec l'hydroxyde de calcium et l'eau de la pate pour former un ferrite de calcium hydrate hexagonal et un ferrite de calcium hydrate cubique. La presence d'ions carbonates ou chlorures accelere les reactions precedentes et conduit a la formation de carboferrite de calcium hydrate ou de solutions solides entre ferrite et chloroferrite de calcium hydrate. En presence d'ions sulfates, le monosulfoferrite et le trisulfoferrite de calcium hydrate se forment. La cristallisation de ces produits dans la zone de transition entre l'acier corrode et la pate de ciment se traduit par une amelioration locale des proprietes mecaniques de la liaison

Dans la foulée de la mondialisation, le développement agricole a été axé selon un seul critère, celui de l’intensification des facteurs de production. Ce qui est responsable du paradigme de l’agriculture intensive au détriment des considérations environnementales. Les effluents stockés dans des ouvrages de rétention en béton subissent des transformations sous l’action des bactéries et sont le siège de la production d’acide organique, agents potentiellement agressifs pour la matrice cimentaire. Ce travail avait pour vocation principale la détermination de la formulation adéquate du liant résistant en milieu agricole. L’ensemble des essais réalisés vise à décortiquer les paramètres contrôlant la durabilité de la matrice cimentaire face à l’agressivité des acides organiques des effluents d’élevage. À cette fin, des échantillons de pâtes et/ou mortiers de liants ordinaires et spéciaux ont été immergés dans une solution d’acide acétique simulant l’agressivité des effluents d’élevage. L’influence des ajouts cimentaires suivants : laitier, métakaolin, fumée de silice et cendre volant, a été mis en œuvre. Des essais de lixiviation et d’immersion ont été réalisés. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la résistance chimique des pâtes tout en décortiquant les mécanismes de dégradation des matrices cimentaires. Des analyses par porosimétrie au mercure, absorption atomique, diffraction des rayons-x (DRX) ont été réalisées. Les résultats montrent que l’attaque se traduit par une zonation chimique et minéralogique. La durabilité des liants ordinaires ainsi que du ciment alumineux est limitée sachant que l’effet de la durée de cure s’avère primordiale surtout pour les liants à hydratation latente. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à la quantification des phases anhydres et des hydrates des liants présentant les meilleures performances chimiques. La quantification des anhydres a été réalisée par dissolution chimique, résonance magnétique nucléaire (R.M.N.) et traitement d’images. Par contre, la quantification des hydrates a été réalisée par thermogravimétrie (T.G.A.). Les résultats montrent que la stabilité des phases est dépendante des leurs compositions chimiques. L’évaluation de la résistance à la compression de cubes de mortiers sains et dégradés en solution acide a montré une amélioration nette principalement du mortier contenant du métakaolin par rapport au mortier ordinaire. Le suivi du temps d’initiation de la corrosion des armatures des mortiers au laitier et des mortiers au métakaolin a été réalisé par des mesures électrochimiques non-destructives (potentiel de corrosion, polarisation linéaire). Les mortiers au métakaolin présentent les temps d’initiation les plus longs contrairement à ceux au laitier où la forte porosité des échantillons favorisant des chemins de percolation de la solution agressive même à des cures avancées, rend l’initiation de la corrosion des armatures presque immédiate.
In the wake of the globalization, agricultural development has focused on a single criterion, the intensification of production factors. Therfore, the paradigm of intensive agriculture at the expense of environmental considerations was founded. Effluent stored in concrete retention structures are transformed under the action of bacteria to organic acids, potentially aggressive agents to the cement matrix. This work was mainly designed to determine the adequate formulation of the resistant binder in an agricultural environment. All the realized tests aim to define parameters that control the durability of the cement matrix submitted to the aggressiveness of organic acid of manure. Cement pastes and/or mortars samples of ordinary and special binders was immersed in an acetic acid solution simulating the aggressiveness of manure. The influence of mineral additions include: slag, metakaolin, silica fume and fly ash has been implemented. Leaching and immersion tests have been achieved. Initially, we were interested on the chemical resistance of pastes by analyzing the degradation mechanisms of cement matrix. The analyses were performed by mercury intrusion porosimetry, atomic absorption and x-ray diffraction (XRD). The results show that acidic attack results in a chemical and mineralogical zonation. The durability of ordinary binders and alumina cement is limited given that the effect of the curing period is essential especially for binders having a latent hydration. We were also interested to the quantification of the anhydrous and hydrate phases for binders having the best chemical performance. The quantification of the anhydrous phases was realized by chemical dissolution, nuclear magnetic resonance (NMR) and image processing. However, the quantification of the hydrates was realized by thermogravimetry (T.G.A.). The results show that stability of phases is dependent on their chemical compositions. The evaluation of the compressive strength of sound and altered mortar cubes showed a marked improvement mainly for mortar containing metakaolin compared to the ordinary mortar. The evolution of corrosion of reinforced mortars containing slag or metakaolin was followed by non-destructive electrochemical measurements (corrosion potential and linear polarization). Metakaolin mortars present the best resistance to initiation of corrosion. However, the high porosity of samples containing slag, favoring paths of percolation of acid solution even in advanced cured time, makes the initiation of reinforcement corrosion almost immediately.

Une dès causes les plus importantes de dégradation des ouvrages en béton armé est la corrosion des armatures. Cette dernière est aggravé par la présence d'agents agressifs tels que les chlorures,les acides. Notre recherche concerne l'étude de la possibilité de corrosion des aciers placés dans des mortiers réalisés avec divers types de liants. Le liant de référence est le ciment ÇPA_55,. . Les six autres liants – son des mélanges de 70% de CPA55 et de 30% de pouzzolanes rtificielles. Les éprouvettes sont conservées dans de l'eau permutée ou dans une solution contenant 5% de MgC12. Deux méthodes d'étude de la corrosion sont utilisées: la voltampérométrie et la chronopotentiométrie : L'ensemble des paramètres de ces méthodes a été ajusté par des essais préliminaires effectués sur des éprouvettes en mortier. Afin de mieux interpréter les résultats électrochimiques, l'évolution de la microstructure est étudiée par analyse thermique différentielle et spectrométrie infrarouge. Le facteur de porosité et la distribution poreuse des mortiers sont également présentés. La méthode chronopotentiométrique fournit de meilleurs renseignements sur la corrosion des aciers. Dans la solution contenant le MgC12, seul le liant contenant 30% de métakaolin ne conduit pas à la dépassivation de l'acier
One of the most important damages of reinforced concrete constructions is the corrosion of steel reinforcement ; this last is aggravated by the presence of aggressive agents: acids, chlorides… Our research concern the study of corrosion possibility of steel reinforcement in motars made with different types of binders. We used artificial protland cement (CPA 55) as reference and the others binders are mixture of 70% CPA55 and 30 % of artificial pouzzolanic materials mainly calcined clay, fly ash, metakaolin, and slag. The specimens are cured in water or in solution containing 5% of MgCl 2 in order to study the influence of chlorides. Two methods are used to study the corrosion: voltamperometrical and chronopotentiometrical methods. In order to interpret electrochemical results, the evolution of microstructure is studied with physico chemical methods (ATD,IR, porosimetry. ) Chronopotentiometrical method give better informations with regard to steel corrosion in mortar. In solution containing MgC12, only the binder with 30% of metakaolin don't depassivate the reinforcement

Ce travail s'inscrit dans la problématique de la dégradation des prothèses de hanche cimentées par fretting corrosion. L'endommagement de l'acier inoxydable 316L, alliage constituant la tige fémorale, par frottement contre du polyméthacrylate de méthyle (PMMA), composé modèle du ciment chirurgical, a été particulièrement étudié. Deux types d'expériences ont été envisagées : à sec et en solution de Ringer voisine, par sa teneur en chlorures, de la composition du liquide physiologique. Dans un premier temps, à partir des conditions expérimentales choisies de déplacement et de force normale, la carte de fretting a été tracée pour le contact 316L/PMMA permettant de fixer des conditions reproductibles de glissement total pour un déplacement sinusoïdal de demi-amplitude égale à 40 μm et des forces normales comprises entre 42,5 N et 170 N. Ensuite, l'étude, à sec, du fretting entre l'acier inoxydable et du PMMA a permis de quantifier le volume d'usure du PMMA, seul matériau à se dégrader, en fonction de l'énergie dissipée. Le phénomène de stick-slip a été nettement mis en évidence lors du glissement et augmente en fonction de la force normale de contact. Grâce à la transparence du PMMA, la production et l'évolution des débris ont pu être isolées et commentées en cours de fretting. De plus, les analyses infrarouges des débris de PMMA, à la surface de l'acier inoxydable, ont amené des informations sur le changement de configuration au cours du processus de dégradation. En solution de Ringer, milieu corrosif, l'acier inoxydable se dégrade d'une manière très significative pendant le fretting contre du PMMA et du ciment chirurgical. Au cours du processus de dissolution à potentiel libre, la réaction de réduction des ions oxoniums semble s'ajouter à la réduction du dioxygène. L'acier inoxydable 316L présente une forme particulière d'usure en ‘W'. Un effet de crevasse permet de proposer un mécanisme d'endommagement assisté par le fretting. De plus, l'énergie dissipée varie en fonction du potentiel imposé. Une analyse des courants a montré l'existence d'une réaction cathodique supplémentaire. Enfin, les expériences effectuées à l'air ambiant et en solution de Ringer ont fourni des données quantitatives d'usure du PMMA et du 316L.

La pénétration des ions chlorures dans les bétons provoque la corrosion des armatures. L'objectif de ce travail est la modélisation de l'électrodiffusion des ions chlorures au travers des matériaux cimentaires, en régime transitoire, selon une approche multi-espèces intégrant les phénomènes de double couche électrique se développant aux interfaces du milieu poreux. Les équations de transport, issues de la théorie des processus irréversibles, sont résolues par une méthode numérique afin de simuler l'évolution du courant électrique enregistré lors d'un essai accéléré. La confrontation entre courant simulé et courant expérimental, obtenu sur des mortiers, montre une très nette amélioration par rapport à un modèle se basant sur la notion de diffusibilité. Le recouvrement important des couches diffuses chargées négativement, dans les pores de faible diamètre, est à l'origine d'un effet retardateur dans l'évolution du courant, rapprochant ainsi courant électrique simulé et mesuré
Chloride penetration in concrete initiates corrosion of the reinforcement. The aim of this work is to model the chloride ion transport in cement based-materials in non-steady state, according to a multi-species approach, and integrating electrical double layer phenomena occurring at the interfaces of the porous media. Equations of transfer, obtained by the thermodynamic theory of irreversible processes are solved by a numerical method in order to simulate the electrical current evolution recorded during an accelerated test. Comparison between simulated and experimental currents obtained on mortars shows a great improvement compared to a purely geometrical model, based on the concept of diffusibility. A significant overlapping of negatively charged diffuse layers within the small pores is the cause of a slowing effect of the electrical current evolution

L'objectif principal du travail présenté est la compréhension de la relation liant le flux de chlorures mesuré expérimentalement en régime stationnaire lors d'un essai de diffusion-migration à travers un échantillon de mortier, à la valeur de courant associé. Une approche expérimentale, basée sur un protocole d'essai spécifique, a permis de comparer les courbes de chrono-ampérométries obtenues lors d'essais de diffusion-migration pour des mortiers d'épaisseurs différentes préparés à partir de différents dosages en eau. Tous les essais ont montré que la densité surfacique de courant évoluait en deux phases après ajout d'une solution contenant le chlorure de sodium : 1. Une diminution malgré la présence d'une solution plus conductrice. 2. Une augmentation, malgré un flux constant, d'autant plus importante que les pores sont d'un rayon moyen plus important. Un protocole de mesure de l'impédance électro-chimique des échantillons soumis au test de diffusion-migration a fait apparaître une modification des caractéristiques électriques de ces derniers lors des polarisations en présence de chlorures de sodium. La mesure d'impédance électrochimique du matériau a permis d'accéder au taux de surface d'échange solide-liquide. Ces observations ont conduit au développement d'un modèle théorique nouveau qui permet le calcul d'un coefficient de diffusion apparent en prenant en considération les phénomènes de double couche à l'interface solide-solution, la géométrie de la matrice poreuse, les interactions ioniques, et les cinétiques de réactions hétérogènes. La confrontation des résultats théoriques aux mesures expérimentales valide les hypothèses retenues dans le modèle et souligne la prépondérance des effets électro-capillaires sur la valeur de ce coefficient de diffusion apparent.

Ce travail porte sur le conditionnement de déchets radioactifs dans une matrice cimentaire. Il vise plus particulièrement à évaluer la compatibilité chimique entre un mortier à base de ciment phospho-magnésien et l’aluminium métallique. Dans un premier temps, les processus physico-chimiques responsables de la prise et du durcissement du ciment phospho-magnésien sont étudiés : la diffraction des rayons X (DRX), la thermogravimétrie (ATG) et la résonance magnétique nucléaire (RMN-MAS du 31P et 11B) permettent d’identifier les phases solides précipitant au cours de l’hydratation du ciment ; la spectroscopie à plasma à couplage inductif (ICP-AES), la conductimétrie et la pH-métrie apportent des informations sur la composition de la solution porale. Dans un second temps, la corrosion de l’aluminium dans des mortiers phospho-magnésiens est étudiée par suivi du potentiel d’équilibre (OCP) et par spectroscopie d’impédance électrochimique (SIE).Le ciment phospho-magnésien est préparé à partir d’oxyde de magnésium (MgO) et de dihydrogénophosphate de potassium (KH2PO4). En présence d’eau, il s’hydrate selon un processus de dissolution / précipitation. La dissolution des réactifs conduit principalement à la formation de K-struvite (MgKPO4.6H2O), précédée par celle de deux hydrates intermédiaires : la phosphorrösslerite (MgHPO4.7H2O) et la phase Mg2KH(PO4)2.15H2O. L’acide borique retarde l’hydratation du ciment en ralentissant la formation des hydrates. La précipitation initiale d’un ou plusieurs composés boratés et phosphatés amorphes ou très mal cristallisés ainsi que la stabilisation des cations en solution (magnésium, potassium) pourraient en être la cause. Par comparaison avec une matrice à base de ciment Portland, la corrosion de l’aluminium dans le mortier phospho-magnésien est fortement limitée.Le pH de la solution interstitielle, proche de la neutralité, est en effet situé dans le domaine de passivation de l’aluminium. La corrosion dépend de plusieurs paramètres : elle est favorisée pour un rapport massique eau/ciment (e/c) très supérieur à la demande chimique en eau du liant (e/c = 0.51) ainsi que par la présence d’acide borique. Au contraire, le nitrate de lithium ajouté à l’eau de gâchage agit comme un inhibiteur de corrosion. Un mécanisme de corrosion en 4 étapes permet de modéliser les diagrammes d’impédance. L’évolution de la vitesse de corrosion et de la production de dihydrogène qui lui est associée peut alors être calculée au cours du temps. Les résultats obtenus sont en bon accord avec les mesures expérimentales du dihydrogène relâché par des plaques d’aluminium enrobées dans un mortier phospho-magnésien
This work deals with the stabilization / solidification of radioactive waste using cement.More particularly, it aims at assessing the chemical compatibility between metallic aluminum and mortars based on magnesium phosphate cement. The physical and chemical processes leading to setting and hardening of the cement are first investigated. X-ray diffraction (XRD), thermogravimetry (TGA) and nuclear magnetic resonance spectroscopy (31P and11B MAS-NMR) arefirst used to characterize the solid phases formed during hydration, while inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy analysis (ICP-AES), electrical conductimetry and pH measurementsprovide information on the pore solution composition. Then,the corrosion of metallic aluminum in magnesium phosphate mortars is studied by monitoring the equilibrium potential and by electrochemical impedance spectroscopy (EIS).Magnesium phosphate cement is prepared from a mix of magnesium oxide (MgO) and potassium dihydrogen orthophosphate (KH2PO4). In the presence of water, hydration occurs according to a dissolution – precipitation process. The main hydrate is K-struvite (MgKPO4.6H2O). Its precipitation is preceded by that of two transient phases: phosphorrösslerite (MgHPO4.7H2O) and Mg2KH(PO4)2.15H2O. Boric acid retards cement hydration by delaying theformation of cement hydrates. Two processes may be involved in this retardation: the initial precipitation of amorphous or poorly crystallized minerals containing boron and phosphorus atoms, and/or the stabilization of cations (Mg2+, K+) in solution.As compared with a Portland cement-based matrix, corrosion of aluminum is strongly limited in magnesium phosphate mortar. The pore solution pH is close to neutrality and falls within the passivation domain of aluminum. Corrosion depends on several parameters: it is promoted by a water-to-cement ratio (w/c) significantly higher than the chemical water demand of cement (w/c = 0.51), and by the addition of boric acid. On the contrary, lithium nitrate, dissolved in the mixing solution, acts as a corrosion inhibitor.A 4-step mechanism makes it possible to model the impedance diagrams. The evolution of the corrosion rate and of the amount of dihydrogen released with ongoing hydration is then calculated The results are in good agreement with the experimental determination of the H2 production by aluminum sheets embedded in magnesium phosphate mortar

La technique de précontrainte permet de réaliser les architectures les plus audacieuses, tout en garantissant leurs solidités. Cependant, au fil des années d’exploitation des ouvrages en béton précontraint, certaines structures ont présenté des fragilités, au niveau des gaines contenant les torons, dans lesquelles du coulis de ciment avait été injecté pour les protéger de la corrosion, pouvant conduire à la rupture de torons. Les expertises réalisées sur des câbles rompus sur site ont mis en évidence que le phénomène de corrosion sous contrainte était responsable de ces ruptures. Dans le cadre de notre travail, le couple métal-milieu d’étude est constitué d’un acier de précontrainte et d’un coulis de ciment siège d’une ségrégation entraînant un pH élevé. Après l’étude du comportement en termes de corrosion de ce milieu vis-à-vis de l’acier, celui-ci a été assimilé à une solution de soude. L’étude de la susceptibilité de l’acier de précontrainte a été déterminée à l’aide de deux méthodes électrochimiques, précisément Parkins et méthode de Fang & Staehle. Le travail a été réalisé dans des milieux de concentration différente en soude afin d’observer l’influence du pH de la solution de corrosion. Le rôle des paramètres métallurgiques de l’acier comme l’état de surface, la microstructure a également été étudié, ainsi que l’influence de la température. Le traitement des résultats des essais a montré qu’à partir de 0,96 mol/kg, il y a un risque de CSC et au-dessus de 4 mol/kg la corrosion généralisée est prépondérante. Pour des solutions de concentration inférieure à 0,07 mol/kg, les critères des méthodes prédictives ne sont pas adaptés pour déterminer une susceptibilité à la CSC.

Le béton est le matériau le plus utilisé dans le monde. Son succès vient de son accessibilité et ses performances mécaniques, surtout lorsqu'il est renforcé par de l'acier. Dans le béton, l'acier doux est naturellement protégé par la formation d'une couche d'oxyde protectrice. Ceci est possible avec l'alcalinité du béton résultant de l'hydratation du ciment Portland.Cependant, la fabrication du ciment Portland est responsable de 5 à 7% des émissions anthropiques mondiales de CO2. Le développement du ciment Belite-Ye'elimite-Ferrite (BYF) comme liant alternatif est une solution prometteuse avec une diminution de 20 à 30% des émissions de CO2 par rapport à la production de ciment Portland. Les propriétés sont en cours d'évaluation et la possibilité d'utiliser l’acier doux en renfort sans corroder en fait partie.Cette thèse traite de la corrosion de l'acier incorporé dans des matériaux à base de ciment BYF sous différents angles. Tout d'abord, une étude d'hydratation détaillée a été effectuée pour comprendre l'évolution de l'électrolyte, c'est-à-dire de la solution interstitielle et de l'assemblage de phases. Ensuite, la passivation des barres d'armature d'acier ordinaire intégrées dans des mortiers renforcés a été étudiée. De plus, des analyses ont été effectuées avec des échantillons d'acier immergés dans des extraits aqueux de pâtes de ciment équivalentes pour caractériser la structure et l'épaisseur du film passif. Enfin, l'impact des chlorures initiaux sur la corrosion des mortiers renforcés a été évalué.L'hydratation a été caractérisée par plusieurs techniques, au jeune âge et pendant un an, avec des techniques telles que la calorimétrie isotherme, la spectroscopie d'émission optique par plasma à couplage inductif, la thermogravimétrie, la diffraction des rayons X et la porosimétrie par intrusion au mercure. L'évolution de l'acier dans les mortiers a été évaluée avec des techniques électrochimiques. L'applicabilité des techniques non destructives courantes (potentiel de demi-cellule, résistance à la polarisation linéaire, et l'impédance électrochimique) a été validée par des mesures de polarisation potentiodynamique large et une inspection visuelle. Le film passif formé dans des extraits aqueux des mortiers a été caractérisé par des techniques électrochimiques couplées aux mesures de spectroscopie de photoélectrons aux rayons X. Une fois que la passivation établi, l'impact des chlorures initiaux sur les mortiers renforcés a été évalué.Pour le BYF, le processus d'hydratation et les assemblages de phases hydratées sont différents du ciment Portland, mais la solution interstitielle est finalement très basique après un jour (pH de 13). La principale différence est le pH qui est inférieur (10.6) avant la prise. Les mesures ont montré que l'acier se passive avec le même niveau de protection qu’avec le ciment Portland. La différence est le temps nécessaire pour atteindre le meilleur niveau de protection (28 jours avec le ciment BYF au lieu de 7 jours avec le ciment Portland). Les échantillons d’acier immergés dans des extraits aqueux de ciment Portland et BYF après 28 jours d’hydratation ont présenté une épaisseur et une composition similaires, indiquant que le milieu BYF est aussi protecteur que celui de Portland. L'acier passive dans les mortiers BYF (E/C = 0.5) contenant 0.4% de chlorures par masse de ciment, ce qui ne remet pas en question, pour ce nouveau ciment, la limite imposée par la norme européenne EN-206 aux bétons armés
Concrete is the most widely used material in the world. The success lies on its affordability and mechanical performance, especially when reinforced with steel. Once embedded in the concrete, mild steel is naturally protected by the formation of a protecting oxide layer. This is possible thanks to the alkalinity of the concrete which results from the hydration of the Portland cement.However, Portland cement manufacturing is responsible of about 5 to 7% of the global anthropogenic CO2 emissions. The development of Belite-Ye’elimite-Ferrite (BYF) cement as alternative binder is a promising solution with a decrease of 20 to 30% in CO2 emissions compared to Portland production. The properties are being evaluated and the possibility of using mild steel reinforcement without corroding is part of it.This thesis approaches the corrosion of steel embedded in BYF cement based materials from various angles. First, a detailed hydration study was performed to understand the evolution of the “electrolyte”, i.e. of the pore solution and of the phase assemblage. Second, the passivation of ordinary steel rebar embedded in reinforced mortars was investigated. In addition, analyzes were carried out with steel samples immersed in aqueous extracts of equivalent cement pastes to characterize the structure and the thickness of the passive film. Finally, the impact of the initial chlorides on corrosion of reinforced mortars was evaluated.The hydration was characterized by several techniques, at early-age and then over one year, with techniques such as isothermal calorimetry, inductively coupled plasma optical emission spectroscopy, thermogravimetry, X-ray diffraction and mercury intrusion porosimetry. The evolution of steel embedded in mortars was evaluated with several electrochemical techniques. The applicability of current non-destructive techniques (half-cell potential readings, linear polarization resistance and electrochemical impedance spectroscopy) has been validated by large potentiodynamic polarizations and visual inspection. The passive film formed in aqueous extracts of the mortars was characterized with electrochemical techniques coupled to X-ray photoelectron spectroscopy measurements. Once the passivation understood, the impact of the initial chlorides on the reinforced mortars was evaluated.For the BYF, the hydration process and the hydrated phase assemblages are different from Portland cement, but the interstitial solution is finally very basic after one day (pH of 13). The main difference is the pH that is lower (10.6) before setting. The measurements showed that steel was effectively passivated in BYF mortars with the same level of protection as with Portland cement. The difference between the BYF and Portland cement is the time required that to reach the greatest level of protection (28 days instead of 7 days), probably because of initial lower pH value. The steel immersed in Portland and BYF aqueous extracts obtained after 28 days of hydration exhibited similar thickness and composition of protective layer, indicating that BYF media was as protective as Portland ones. Steel passivates in BYF mortars (W/C = 0.5) containing 0.4% chlorides by cement mass which is in agreement with the limit imposed by the European Standard EN-206 to reinforced Portland concretes

O concreto simples possui um comportamento frágil, sofrendo ruptura com pequenas deformações ao ser submetido a esforços de tração ou compressão. Quanto maior o valor da resistência à compressão do concreto, mais frágil é sua matriz cimentícia, com a fratura ocorrendo de forma catastrófica. Esta deficiência pode ser minimizada com a adição de fibras ao concreto, o que promove um aumento da ductilidade do compósito, sendo ainda mais relevante em concretos com elevada resistência. Desta forma, o concreto reforçado com fibras, composto principalmente por cimento hidráulico, agregados, água e fibras descontínuas, já é realidade em diversos tipos de obras: pisos industriais, pavimentos de concreto, revestimento de túneis, pré-moldados, entre outros. As fibras de aço, cujo módulo de elasticidade é da ordem de 200 GPa, são tradicionalmente utilizadas como reforço primário do concreto, enquanto as fibras sintéticas, de menor rigidez, estão mais direcionadas ao controle da fissuração por retração no compósito. Recentemente, macrofibras poliméricas vêm sendo utilizadas no reforço primário do concreto, assim como as fibras metálicas, possuindo como vantagens não sofrer corrosão com redução do pH do concreto em ambientes agressivos e afetar em menor grau a trabalhabilidade da mistura. Porém, o comportamento da macrofibra polimérica como elemento de reforço no concreto estrutural ainda precisa ser melhor analisado para que haja uma utilização adequada deste material. Assim, o presente artigo se trata de um estudo experimental, no qual são adicionadas fibras de aço e macrofibras poliméricas em teores de 1,0% e 2,0%, em volume, em um concreto com resistência característica à compressão de 80 MPa, mantendo-se a mesma consistência para todas as misturas. Após os ensaios envolvendo a caracterização dos materiais, é feito um estudo de dosagem e, posteriormente, o comportamento mecânico dos concretos é avaliado por meio dos ensaios de resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral e resistência à tração na flexão. Com isto, é verificada a influência do teor e do tipo de fibra nas principais propriedades mecânicas de um concreto de alta resistência.DOI: http://dx.doi.org/10.4995/HAC2018.2018.5313