La cartographie du potentiel de corrosion est une technique d'essai non destructive sophistiquée qui permet aux ingénieurs, aux professionnels de l'entretien et aux gestionnaires d'actifs d'identifier les zones à l'intérieur de structures métalliques à risque élevé de corrosion. En mesurant et en analysant systématiquement le potentiel électrochimique sur les surfaces métalliques, cette méthode fournit des renseignements critiques qui éclairent les priorités d'inspection, le calendrier d'entretien et les stratégies de réparation.

Comprendre les fondements de la cartographie des risques de corrosion

La cartographie du potentiel de corrosion consiste à mesurer le potentiel électrochimique (potentiel de demi-cellule) pour indiquer qualitativement les niveaux de corrosion de l'acier dans les structures, en donnant des indications sur l'état passif ou actif de la corrosion.Cette méthode est caractérisée par sa nature non destructive et est utile pour identifier les emplacements anodiques et cathodiques, bien qu'elle nécessite un complément avec d'autres techniques d'analyse structurelle complète.

La technique est basée sur des principes d'électrochimie fondamentale. Lorsque le métal corrode, il subit une réaction électrochimique qui crée des différences de potentiel électrique à la surface. La corrosion de l'acier de renforcement est un processus électrochimique et le comportement de l'acier peut être caractérisé par la mesure de son potentiel de demi-cellule. Plus le potentiel est élevé, plus le risque de corrosion est élevé.

La mesure du potentiel de corrosion consiste à enregistrer le potentiel de corrosion, c'est-à-dire la différence potentielle entre le matériau d'installation et une électrode de référence faite à partir d'un matériau tel que le calomel, le chlorure d'argent/argent ou le sulfate de cuivre/ cuivre. Cette mesure fournit un aperçu de l'état électrochimique du métal à des endroits précis, qui, lorsqu'ils sont compilés sur une structure entière, révèlent des tendances de l'activité de corrosion.

La science derrière les mesures du potentiel électrochimique

Pour bien apprécier la cartographie du potentiel de corrosion, il est essentiel de comprendre les processus électrochimiques qui se produisent pendant la corrosion des métaux. La corrosion est fondamentalement une réaction électrochimique impliquant le transfert d'électrons. Lorsque l'acier ou d'autres métaux se corrode, l'oxydation se produit dans des sites anodiques où les atomes de métaux perdent des électrons et se dissout en ions.

Ces réactions simultanées créent des différences de potentiel électrique à la surface du métal. Les zones en corrosion active (régions anodiques) présentent généralement des potentiels plus négatifs que les régions passives ou cathodiques. En mesurant systématiquement ces différences potentielles, la cartographie du potentiel de corrosion peut identifier où la corrosion est active, même avant que des signes visibles tels que la coloration ou la fissuration de la rouille apparaissent à la surface.

Les trois paramètres les plus fréquemment utilisés pour l'évaluation de la corrosion sont: le potentiel de corrosion Ecorr, la résistivité en béton ρ et le taux de corrosion Icorr calculé à partir de la résistance à la polarisation Rp. Dans une structure réelle, la mesure des trois paramètres de corrosion permet d'identifier les zones à risque élevé de dommages.

Essais potentiels de demi-cellules : la méthode principale pour les structures en béton

L'essai de potentiel à demi-cellule est la seule technique de surveillance de la corrosion normalisée dans ASTM C876 – 15: Méthode d'essai standard pour les potentiels de corrosion de l'acier de renforcement non revêtu en béton. Il est utilisé pour déterminer la probabilité de corrosion dans les barres d'armature dans les structures en béton armé.

L'essai de potentiel de demi-cellule pour le béton est une technique normalisée de surveillance de la corrosion utilisée pour évaluer la probabilité de corrosion dans l'acier de renforcement des structures en béton. Cet essai non destructif consiste à mesurer la différence de potentiel électrique entre l'acier de renforcement et une électrode de référence placée sur la surface du béton.

La méthode a été utilisée pour l'inspection des ponts, les garages de stationnement, la surveillance de la corrosion des poutres, des poutres et des jetées en béton armé.

Électrodes de référence et leur rôle

L'électrode de référence préférée pour l'utilisation sur place est le chlorure d'argent/argent dans la solution de chlorure de potassium, bien que l'électrode de cuivre/sulfate de cuivre soit encore largement utilisée. Le choix de l'électrode de référence est essentiel parce qu'elle offre un potentiel stable et connu à l'aide duquel le potentiel de surface métallique peut être mesuré.

Pour ce faire, on utilise une demi-cellule portable (normalement du cuivre ou du sulfate de cuivre) comme électrode de référence standard, qui relie l'extrémité négative à un voltmètre et qui relie l'extrémité positive à l'acier de renforcement. L'électrode de cuivre/sulfate de cuivre (CSE) demeure populaire en raison de sa robustesse, de sa stabilité sur le terrain et de ses longs antécédents d'utilisation qui ont établi des critères d'interprétation bien compris.

Interprétation des lectures potentielles de demi-cellules

L'interprétation du résultat est qualitative et est fondée sur l'électrode de sulfate de cuivre (ECS). Le tableau 1 présente la ligne directrice d'interprétation générale proposée par l'ASTM, où les plages de potentiel mesurées sont classées en trois catégories : plus de 90 % de chances, moins de 10 % de chances ou de risques incertains de corrosion.

Lorsque la mesure du potentiel de demi-cellule est plus négative que -350 mV (électrode CSE), alors le risque d'avoir une corrosion active est supérieur à 90%. Lorsque la valeur mesurée est plus positive que -200 mV, le risque de corrosion active est inférieur à 10%. Pour les valeurs potentielles comprises entre -200 mV et -350 mV, il y a incertitude dans l'interprétation des résultats d'essai.

Il est important de noter que ces valeurs seuils sont probabilistes plutôt qu'absolus. Selon le potentiel de corrosion à demi-cellule mesuré, la probabilité de corrosion active est déterminée. Les facteurs environnementaux, les propriétés du béton et les conditions structurales peuvent tous influencer les lectures, ce qui explique pourquoi l'interprétation et la prise en compte des conditions spécifiques au site sont essentielles.

Procédure détaillée étape par étape pour la réalisation de la cartographie du potentiel de corrosion

La cartographie réussie du potentiel de corrosion exige une planification minutieuse, un équipement adéquat, une collecte systématique de données et une analyse réfléchie. Les sections suivantes décrivent chaque étape du processus pour assurer des résultats exacts et fiables.

Planification et préparation préalables à l'enquête

Avant de commencer les mesures sur le terrain, une préparation approfondie est essentielle.Inspecter visuellement la structure pour identifier les zones de corrosion potentielle et décider de l'espacement de la grille de mesure en fonction de la géométrie structurelle et des régions de corrosion attendues.

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