Laboratoire des Sciences de l’Ingénieur pour l’Environnement (LaSIE) - UMR CNRS 7356

Résumé
La première cause de dégradation des ouvrages en béton armé est la corrosion des armatures provoquées par les agents agressifs du milieu extérieur comme le dioxyde de carbone et les ions chlorures. Maîtriser la durée de vie des ouvrages signifie donc contrôler dès la conception le risque de corrosion. L’enjeu est bien sûr économique car la maintenance d’un patrimoine bâti vieillissant coûte cher aux maîtres d’ouvrages français. Il est aussi environnemental car l’utilisation du béton a un impact non négligeable à l’échelle de la planète (8% des émissions de gaz à effet de serre) ou à une échelle locale (consommation des ressources en granulats).
Dans la réglementation actuelle, la maîtrise de la durée de vie passe par une obligation de moyens. Les normes imposent par exemple un enrobage minimal des armatures ou un dosage minimal en ciment dans la composition du béton. A cette méthode de conception va se substituer petit à petit dans les prochaines années une approche dite performantielle qui consiste à considérer les performances réelles de la structure. Dans le cas du béton, il est possible d’évaluer ses performances à l’aide d’essais de vieillissement accéléré ou d’indicateurs de durabilité. En France, il existe depuis peu des méthodes d’application d’une approche performantielle de la durabilité. Un projet national, PERFDUB en cours de montage, doit rassembler la plupart des acteurs de la construction pour asseoir ces méthodes.
Une approche performantielle basée uniquement sur des essais ou des indicateurs de durabilité n’est a priori pas suffisante. La maîtrise de la corrosion doit s’appuyer aussi sur des outils de modélisation permettant de prédire le comportement à long terme des structures en béton armé. En outre, des modèles de comportement peuvent servir à éprouver la fiabilité des indicateurs et des essais de vieillissement. L’objectif du projet MODEVIE est de proposer de tels modèles applicables par les acteurs de la construction dans le cadre de l’approche performantielle.
Ces dernières années ont vu beaucoup de progrès dans la modélisation des phénomènes physico-chimiques et mécaniques agissant sur la durabilité du béton armé. Néanmoins, les modèles actuels sont bien souvent focalisés sur une seule des phases du processus de corrosion, par exemple sur la phase de pénétration des agents agressifs ou sur la phase de propagation de la corrosion. L’ambition du projet MODEVIE est de regrouper ces différentes étapes de la vie d’un ouvrage en chainant les modèles de comportement, du transfert des espèces jusqu’à la corrosion et aux dégradations mécaniques associées. Le projet MODEVIE doit aussi permettre une meilleure compréhension des paramètres favorables à la dépassivation des aciers et à la propagation de la corrosion. Il s’agit ainsi de définir de manière rationnelle des états limites associés à la corrosion des armatures.
Organisé en 6 tâches, le projet associera modélisation et expérimentations. Ces dernières permettront de prendre en compte des paramètres tels que la mise en œuvre, la nature des granulats et la nature du liant. Seront ainsi étudiés des matériaux potentiellement qualifiés par l’approche performantielle (bétons à teneur élevée en addition minérale ou en granulats recyclés). Le projet aboutira à la définition d’un modèle de calcul type « ingénieur » de la durée de vie pour un type d’état-limite défini (correspondant à un stade de corrosion acceptable) en fonction des paramètres de formulation, de mise en œuvre, des conditions d’environnement et exploitable par les utilisateurs finaux à partir de données accessibles par des essais normalisés.
L’un des points forts du projet MODEVIE est de réunir des partenaires spécialistes dans les phénomènes de transfert et de corrosion, tous impliqués dans la mise en œuvre de l’approche performantielle, qu’ils s’agissent de laboratoires universitaires (LaSIE, GeM, LMDC), de laboratoires publics (IFSTTAR) ou privés (LAFARGE, EUROVIA, VINCI Construction France, CERIB).