Profil de teneur en chlorure

La teneur en chlorure à diverses profondeurs (profil) dans le béton après un certain temps de contact est illustré par la figure a. Il s'agit, le plus souvent, de chlorures dissous dans l'eau.

Lorsque le béton subit alternativement une humidification et un séchage, la solution qui contient des chlorures peut pénétrer avec une convection de vitesse b. Ce cas correspond essentiellement aux constructions exposées aux embruns. Dans la loi de Fick

où C est la teneur en chlorure à une profondeur x et à l'instant t et D le coefficient de diffusion, le flux ^dC/_dt est simplement diminué de la quantité b. ^dC/_dx .

Par ailleurs, lorsque l'humidité relative de l'atmosphère autour du béton fluctue, la teneur en eau dans le béton n'est ni homogène, ni stable. Ainsi, le cœur du matériau reste saturé d'eau, alors même que sa teneur en eau varie dans l'espace (gradient) et dans le temps. Ce fait influe sur la pénétration des chlorures dissous dans l'eau.

Plus précisément, au cours d'un séchage du béton, l'eau s'évapore et les chlorures restent dans le matériau soit sous forme adsorbée sur les parois des pores, soit en formant des cristaux de sel. Si par la suite ce béton est ré-humidifié, ces sels sont de nouveau dissous dans l'eau entrante. Le profil de teneur en chlorure peut ainsi différer de ce qui correspond à une pénétration de chlorures en immersion constante (figure b).

 Prévision de la pénétration

La pénétration des chlorures est un processus de diffusion, lorsque le béton est saturé d'eau et que le ciment ne réagit pas trop avec ces sels. Les armatures sont dans un béton pratiquement saturé d'eau, lorsque leur enrobage est assez épais et se dessèche peu (cas des structures en sites maritimes ou montagneux).

Ainsi, la prévision de la pénétration des chlorures dans le béton, utilise les lois de la diffusion (de FICK) qui nécessite la connaissance de la diffusivité D (ou coefficient de diffusion).

Ce coefficient de diffusion D des chlorures dans le béton varie, en toute rigueur, au fur et à mesure que ce matériau vieillit. Mais, du point de vue pratique, cette grandeur peut être considérée comme constante, surtout lorsque le béton est âgé de plus de six mois.

Pour une structure en service, le coefficient D est déterminé en utilisant le profil expérimental de teneur en chlorure (dans la partie assez éloignée du parement).

Mais il est également possible de prélever des échantillons (carottages) de béton dans de telles structures et, comme pour une structure qui reste à construire, le coefficient D est déterminé par des essais. Il s'agit d'essais de diffusion, en régime stationnaire (figure a) ou non (figure b) ou d'essais de migration des chlorures sous champ électrique (figure c). En fait, lorsque les chlorures pénètrent dans le béton, sans le traverser, la diffusion est fortement perturbée par leurs fixations (adsorption, réactions chimiques) sur le ciment durci. Le régime n'est pas stationnaire. Lorsque les chlorures traversent l'éprouvette de béton et que le régime de diffusion est stationnaire, les essais de diffusion (a) et de migration (c) donnent des résultats équivalents. Il est à noter que dans ce cas, le coefficient D est inversement proportionnel à la résistivité électrique de l'éprouvette de béton.