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Protection d`acier de construction vis-à

1. 838 2 168 0801 0 1528 1965 76 36 L exploitation de ces cyclovoltamogrammes a permis le trac des courbes de Tafel Figure 23 qui montre un d placement du potentiel de corrosion vers des valeurs moins 55 ChapitrelV R ultatse discussion en milieu Smulant l eau interstitidle du b t on n gatives et une diminution des courants de dissolution Pour Cinib 10 M I inhibition est maximale tinhib 97 86 H H Logi A cm 10 M de Compos 10 M de Compos 10 M de Compos 1009 RU 309 LE aw Potentiel mV 0Mde Compose 10 M de Compos A 08M CI A 08MCI A A A 08MCI 0 8 MCI 0 8 MCT Figure 23 Courbes de Tafel de l acier F10 en pr sence de 0 8 M en ions chlorures et de diff rentes concentrations en compos A L volution de la vitesse de corrosion en fonction du temps d immersion en absence et en pr sence de diff rentes concentrations en compos A Tableau 9 montre que l addition du compos A fait diminuer la dissolution de cet acier dans ce milieu Tableau 9 Evolution de la densit du courant de corrosion i uA Cm en fonction du temps d immersion diff rentes concentrations du compos A en pr sence de 0 8 M de CT i LA Cm Concentration de compos 0 7 14 21 28 A M Jours Jours Jours Jours Jours 0 8 M CIl 0 11 4477 127 0 336 6 485
2. s inscrit notre contribution de recherche L objectif de ce travail est la synth se caract risation et l tude du pouvoir inhibiteur de deux compos s organiques bases de Schiff vis vis de la corrosion d un acier de Introdu ction construction dans un milieu basique simulant l eau interstitielle du b ton par voltam trie cyclique Dans un premier temps nous avons effectu la synth se et la caract risation physico chimique des deux compos s organiques le 1 2 dehydroac tic acide thyl ne diamine symbolis compos A et le 3 amino 2 Naphtol dehydroac tic acide symbolis compos B qui ont le m me radical ald hyde le dehydroac tic acide DHA Apres on a tudi le comportement lectrochimique d un acier ordinaire de construction F10 dans une solution simulant l eau interstitielle du b ton arm en absence et en pr sence des ions chlorures a diff rents temps d immersion Dans la troisi me partie du travail nous avons examin l efficacit inhibitrice des deux compos s organiques A et B en fonction de leur concentration du temps d immersion et en fonction de la temp rature dans les m mes conditions Le m moire se compose de quatre chapitres Le premier d crit des g n ralit s et des rappels bibliographiques sur la corrosion et la protection des aciers particuli rement dans le b ton Le second comporte les principes des techniques exp rimentales utilis es et des
3. Figure 19 montre bien que l acier est prot g lorsque le temps d immersion augmente 2 05 Temps Jours Figure 19 Evolution du courant de corrosion en fonction du temps d immersion en absence des ions chlorures IV 2 Etude du comportement lectrochimique de l acier en pr sence d inhibiteur IV 2 1 Etude de l efficacit inhibitrice du compos A en absence et en pr sence des ions agressifs Apr s avoir tudi la corrosion de l acier de construction dans une solution simulant l eau interstitielle du b ton pH 13 5 en pr sence et absence des ions chlorures nous avons tudi l efficacit inhibitrice du compos A dans les m mes conditions IV 2 1 1 En absence des ions agressifs timm 28 jours L exploitation des courbes de polarisation a permis de tracer les courbes de Tafel Figure 20 et de d terminer les diff rents param tres lectrochimiques Tableau 7 52 ChapitrelV R sultatse discussion en milieu dmulant l eau interstitidle du b t on OM de compos A log i uAtem 10 M de compos A 10 M de compos A 10 M de compos A 10 M de compos A Figure 20 Courbes de Tafel de l acier F10 en pr sence de diff rentes concentrations en COMPOS A timm 28 jours Tableau 7 Caract ristiques lectrochimiques relatives l acier de construction dans l eau interstitielle du b ton en pr sence de diff rentes concentratio
4. adsorption passivation pr cipitation limination de l agent corrosif Schema 2 Classement des inhibiteurs de corrosion 1 7 2 Protection par les inhibiteurs organiques Les compos s organiques susceptible d inhiber la corrosion contiennent en principe un centre actif N O S P susceptible d changer des lectrons avec le m tal Amines et aminoalcools Les inhibiteurs organiques utilis s pour la protection de l acier dans le b ton sont souvent des amines des aminoalcools AMA et leurs sels avec des acides organiques et inorganiques Certaines tudes en utilisant la spectroscopie de masse ionique 31 32 rapportent que les aminoalcools et les radicaux associ s forment une couche sur la surface en acier qui couvre compl tement tous les sites anodiques et les sites cathodiques et donc ils sont des inhibiteurs mixtes D autres tudes par polarisation potentiodynamique 33 34 sugg rent que les inhibiteurs d AMA agissent principalement sur la r action anodique et causent une augmentation du potentiel de corrosion m me si cette augmentation n est pas tr s marqu e Gaidis 35 rapporte que les thanolamines H2N CH2 CH2 OH et le dimethylethanolamine CH3 2N CH2 CH2 OH peuvent commander la corrosion en attaquant les sites cathodiques o l oxyg ne est r duit en hydroxyle 21 Chapitrel Rappas bibliographiques amp g n ralit s Cependant il y a beaucoup de r sultats au sujet d
5. 33 HE Jamil S A R Boulif C Bastos M F Montemor M G S Herreira Electrochemical behaviour of amino alcohol based inhibitor used to control corrosion of reinforcing steel Electrochim Acta 49 53 2004 34 H E Jamil A Shriri R Boulif M F Montemor M G S Ferreire Corrosion behaviour of reinforcing steel exposed to an amino alcohol based corrosion inhibitor Cem Concr Com 27 6 2005 35 J M Gaidis Chemistry of corrosion inhibitors Cem Concr Com 26 181 2004 36 A Welle JD Liao K Kaiser M Grunze Interactions of N NO dimethylaminoethanol with steel surfaces in alkaline and chlorine containing solution Appl Surf Sci 119 185 1997 37 H E Jamil M F Montemor R Boulif A Shriri M G S Ferreire An electrochemical and analytical approach to the inhibition mechanism of an amino alcohol based corrosion inhibitor for reinforced concrete Electrochim Acta 48 18 2003 38 JR Morlidge D J Bigland G Sergi S Badger A localised electrochemical investigation into the adsorption of amino alcohol corrosion inhibitors to the surface of mild steel under 80 R f rences bibliographiques simulated concrete pore solution conditions International congress on advanced materials their processes and applications Munich Germany 2000 39 J K Buffenbarger M A Miltenberger B D Miller H L Casal Long term performance of an organic corrosion inhibitor a decade of mechanism study and its impact
6. 48 D gradation des mat riaux Corrosion cole de technologie sup rieur Universit de Qu bec chapitre 8 324 49 J Allen D Carxy R Fulkner Elecrochimie Principes M thodes et application 1969 50 G Milazzu Electrochimie tome 1 Dunod Paris 1969 81 R f rences bibliographiques 51 Jean Jaques Lamoureux Pr cis de la corrosion Ed Beauchemin 1994 52 O Radovico fhe European symposium on corrosion inhibitors Italy 330 1991 53 M Lebrini Synth ses et etudes phisicochimiques de nouveaux thiadiazoles inhibiteurs de corrosion de l acier en milieu acide th se de doctorat Universit des Sciences et Technologies de Lille 2006 54 A R Mendoza Corrosion of Reinforcing Steel in Loaded Cracked Concrete exposed to de icing Salts University of Waterloo Ontario Canada 126 2000 55 A Raharinaivo G Arliguie T Chaussadent La corrosion et la protection des aciers dans le b ton Paris 39 1998 56 La corrosion des m taux dans la construction s minaire tenu a Saint R my France 1975 57 C Fiaud C Lemaitre N P b re Corrosion et anticorrosion Lavoisier Paris 2002 58 NACE Glossary of corrosion Terms Materials Protection 4 79 1965 59 D Landolt Corrosion et chimie de surfaces des m taux Presses polytechniques et Universitaires Romandes Lausanne 1997 60 G Trabanelli V Carassiti Corrosion Science and Technology Ple
7. 5 J Jocelyne R habilitation du b ton arm d grad par la corrosion Documents scientifiques et techniques 2003 6 A Guettala A Abibsi Corrosion degradation and repair of a concrete bridge Materials and Structures 39 2006 7 B Normad B Balland pr vention et lutte contre la corrosion une approche scientifique et technique presses polytechniques 2004 8 P J Broomfielo Corrosion of steel in concrete E amp FN Spon London and New York 5 1997 9 P K Metha Concrete Structures Properties and Materials Prentice Hall New Jersey 449 1986 10 Cudeville A Recycler le b ton archive Pour la Science Octobre 17 2011 11 Document Technique R glementaire DTR BE 2 1 R gle d ex cution des travaux de construction d ouvrages en b ton arm Alger 1990 12 R G Patel L J Parrot and D C Killoh Gradients of microstructure and diffusion properties in cement pastes caused by drying Cement and Concrete Research 15 334 1985 13 V T Ngala C L Page Effects of carbonation on pore structures and diffusional properties of hydrated cement pastes Cement and Concrete Research 27 995 1997 14 K Tuutti Corrosion of steel in concrete Swedish cement and concrete institute Stockholm 747 1997 15 A Blankwoll History of the gimsoystraumen bridge repair project International 78 R f rences bibliographiques Conference Repair of C
8. Les Figures 37et 38 illustrent la variation du logarithme de la densit de courants de corrosion en fonction de l inverse de la temp rature absolue Cette variation de 71 ChapitrelV R sultatse discussion en milieu Smulant l eau interstitidle du b t on Ln korr f 1 T tant une droite pour une concentration de 10 M de compos A sans et avec 0 8 M de CI nous permet donc de calculer les nergies d activation partir de la relation d Arrhenius Les nergies d activation sont donn es au Tableau 18 Nous constatons 1 une augmentation des nergies d activation pour l inh1b A par rapport au t moin 0 8M NaCl Cette augmentation nous montre que nous avons une physisorption ou adsorption physique de cet inhibiteur sur la surface de l acier tudi 2 Une diminution des nergies d activation pour l inhib A par rapport au t moin solution m re seule milieu interstitiel du b ton sans agent agressif nous montre qu il s agit d une chimisorption li e des interactions reelles liaison fortes entre les mol cules de l inhibiteur A riche en densit lectronique et le m tal charg 0 7 0 6 0 5 Uni pA Cm w 0 2 Compos A 0 8 M CI 0 1 o HSM 0 8 M CI 2 9 3 3 1 3 2 3 3 3 4 0 1 108 T KT Figure 37 Droites d Arrhenius trac es partir de la densit du courant de corrosion de l acier de construction dans 0 8 M CT sans et avec 10 M d
9. analyse de surface effectu e de deux chantillons immerg s pendant 8 mois dans des solutions contenant 0 8M CT en pr sence et en absence de 10 M en compos A montre que les produits d pos s sur la surface de l acier tudi sont diff rents 58 ChapitrelV R sultatse discussion en milieu dmulant l eau interstitidle du b t on WD WD E i Wte 9 2 mm 10 2 mm En absence d inhibiteur en pr sence d inhibiteur A 10 M IV 2 2 Etude de l efficacit inhibitrice du compos B en absence et en pr sence des ions agressifs Afin de comparer l efficacit inhibitrice du compos A en absence et en pr sence des ions chlorures celle du compos B l tude du pouvoir inhibiteur de ce dernier est r alis e dans les m mes conditions IV 2 2 1 En absence des ions agressifs timm 28 jours L exploitation des courbes de polarisation obtenues ont permis de d terminer les diff rents param tres lectrochimiques Tableau10 Tableau 10 Caract ristiques lectrochimiques relatives l acier de construction dans l eau interstitielle du b ton en pr sence de diff rentes concentrations en compos B timm 28 jours et en absence de chlorures Concentration Eeorr corr Rp Teorr Tinhib de compos B mV uA em KOhm cm um an M 0 392 5 1 7764 14 72 20 77 10 496 7 1 4623 17 00 17 10 17 68 10 489 6 1 4455 16 13 16 90
10. l intensit I du courant lectrique d finie comme tant la quantit d lectricit que d bite un courant continu pendant l unit de temps I dq dt n F v 19 Avec n nombre d lectrons chang s F nombre de Faraday 96500 C v vitesse de la r action de transfert de charge I L I 20 Avec Il n F v et k n F v2 21 Le courant total s exprime par la relation I n F v v 22 v et v tant les vitesses de r action anodique et cathodique Les r actions math matiques traduisant les intensit s de courant sont I n f Cox Kox exp anFE R T 23 I n f Crea Krea exp BnFE R T 24 a B coefficients de transfert respectivement anodique et cathodique 30 Chapitrell Description des m thodes utilis es et conditions op ratoires Cox concentration de l esp ce qui s oxyde Crea concentration de l esp ce qui se r duit Kox K exp AG RT 25 Krea K exp AGred RT 26 K et K constantes de vitesse des r actions anodique et cathodique AG nergie d activation T temp rature Les ph nom nes de corrosion tant principalement d termin s par des r actions de transfert de charge toutes les m thodes lectrochimiques de mesure de la vitesse de corrosion sont bas es sur la relation de BUTLER VOLMER qui donne l expression du courant globale pour un couple Redox I Ip exp anF n R T exp BnF 1 R T 27 Ip cou
11. lt 024 1 0 4 D o6 us compos B T 30 C hes compos B T 40 C 124 compos B T 50 C 1 44 compos B a T 60 C T T T T T T T T T T T 500 480 460 440 420 400 380 360 340 320 300 potentiel m V Figure 33 Effet de la temp rature sur les courbes de polarisation de l acier en solution simulant le milieu interstitiel du b ton 10 M de compos B timm 28 jours Tableau 16 Influence de la temp rature sur les param tres lectrochimique de l acier en solution simulant le milieu interstitiel du b ton 10 M de compos B timm 28 jours Temp rature C Ecorr mV ECS icorr LA Cm T inhibition 30 393 8 1 7636 24 54 40 393 8 2 0248 28 81 50 393 3 2 2049 27 24 La dissolution est plus forte et s effectue bien avant si la temp rature croit l inhibiteur perd ses propri t s protectrices IV 4 4 Effet de la temp rature sur l acier immerg dans une solution simulant le milieu interstitiel du b ton 0 8 M cl et en pr sence des compos s A et B L ajout des chlorures provoque une dissolution de l acier activ e par l augmentation de la temp rature Figure 34 et Tableau 17 En pr sence des inhibiteurs A et B les courants sont plus faibles qu en leur absence et on note un anoblissement des potentiels Figures 35 36 68 ChapitrelV R sultatse discussion en mi
12. op ration cl pour le d placement de l quilibre vers la droite vers la formation de la base de Schiff Ainsi d autres m thodes de synth se ont t rapport es par DAY AGI et DEGANI 46 Les imines comme dans les compos s carbonyl s poss dent une double liaison polaris e elles peuvent donc donner des r actions d addition Compte tenu de l aptitude de ces compos s former des liaisons de coordination notamment avec les m taux de transition ils peuvent tre class s selon leurs nombres de sites de ch lation Dans la litt rature les bases de Schiff ont des activit s biologiques antibact riens anti tumeur anti inflammatoires elles sont utilis es aussi comme des agents de complexation et inhibiteurs de corrosion surtout en milieux acides 47 23 Chapitrell Description des m thodes utilis es et conditions op ratoires IL 1 Description des m thodes utilis es IL 1 1 Chromatographie sur couche mince CCM La chromatographie est une technique physique de s paration L chantillon contenant une ou plusieurs esp ces est entra n par un courant de phase mobile liquide gaz ou fluide supercritique le long d une phase stationnaire papier g latine silice polym re silice greff e etc Chaque esp ce se d place une vitesse propre d pendant de ses caract ristiques et de celles des deux phases Apr s que l chantillon ait t d pos sur la phase stationnaire les substan
13. 12 C4 C5 1 370 2 C4 C3 C8 118 67 13 C5 C6 1 404 2 C5 C4 C3 120 81 14 C6 C7 1 373 2 C4 C5 C6 120 43 14 C7 C8 1 4185 19 C7 C6 C5 120 48 14 C8 C9 1 4164 19 C6 C7 C8 120 44 14 C9 C10 1 3705 19 C9 C8 C7 121 47 13 C10 N1 1 4182 17 C9 C8 C3 119 36 12 C11 N1 1 3271 17 C7 C8 C3 119 14 13 C11 C13 1 4346 19 C10 C9 C8 120 76 13 C11 C12 1 4927 19 C9 C10 N1 125 87 12 C13 C17 1 4396 19 C9 C10 C1 119 77 12 C13 C14 1 443 2 N1 C10C1 114 07 11 C14 O2 1 2129 18 N1 C11 C13 117 07 12 C14 03 1 3991 17 N1 C11 C12 119 41 12 C15 C16 1 334 2 C13 C11 C12 123 39 12 C15 03 1 3631 18 C11 C13 C17 121 38 12 C15 C18 1 491 2 C11 C13 C14 119 31 12 C16 C17 1 4364 19 C17 C13 C14 119 27 13 C17 04 1 2677 17 O2 C14 03 113 98 13 N1 HIN 0 962 19 O2 C14 C13 128 46 14 O1 H1 0 91 2 03 C14 C13 117 55 12 C16 C15 03 122 17 13 C16 C15 C18 125 34 15 03 C15 C18 112 48 13 C15 C16 C17 120 86 14 O4 C17 C16 119 02 13 04 C17 C13 123 16 13 C16 C17 C13 117 81 13 C11 N1 C10 131 60 12 C11 N1 HIN 107 9 12 C10 N1 HIN 120 3 12 C1 O1 H1 113 1 13 C15 03 C14 122 01 12 45 Chapitrelll Synthese chimique des compos s organiques tudi s amp leurs caract risations phy sco chimiques Le H2L est configur en quatre mol cules dans sa maille cristallographique comme le montre bien sa pr sentation sur le plan c Figure 15 Figure 15 Configuration de H2L sur le plan c 46 ChapitrelV R sultatse discussion en mi
14. 3 710 9 10 7 4795 29 9969 20 6508 17 1459 15 2048 10 gt 9 2670 30 0338 47 1436 70 2998 73 1441 10 8 4447 55 10 68 3886 80 1767 86 6198 10 1 4289 40 3676 117 8138 224 7 168 0801 56 ChapitrelV R ultatse discussion en milieu dmulant l eau interstitidle du b t on L volution de la vitesse de corrosion en fonction du temps d immersion en absence et en pr sence de diff rentes concentrations en compos A Figure 24 montre que la vitesse de corrosion de l acier est toujours inf rieure celle de l acier plong dans une solution contenant seulement des ions chlorures 0M de compos A 0 8 MC 10 M de compos A 0 8 M C17 10 M de compos A 0 8 MCI 10 M de compos A 0 8 MCI 10 M de compos A 0 8 M C17 Densit du courant i enr Temps Jours Figure 24 Evolution de la vitesse de corrosion en fonction du temps d immersion en pr sence de 0 8 M en ions chlorures et de diff rentes concentrations en Compos A L volution du taux d inhibition en fonction de la concentration en compos A et en pr sence de 0 8 M en ions chlorures confirme l action inhibitrice tr s importante de ce compos Les courbes repr sentant les taux d inhibition du compos A en pr sence de 0 8 M en ions chlorures en fonction du temps d immersion montrent que l ajout imm diat de ce dernier provoque une inhibi
15. ci est souvent mise sous la forme n atfB log I 32 Avec Ba coefficient pente anodique de Tafel 2 3 R T an F n lt lt 0 I kor exp BnF E Ecorr R T 33 Ln I Ln kor BnF Eorr R T On a alors E Ecorr Ln I Ln kor RT BnF La relation 33 montre une variation lin aire Ln I f E qui correspond la loi de Tafel celle ci est souvent mise sous la forme n b e log I 32 Chapitrell Description des m thodes utilis es et conditions op ratoires Avec Be coefficient pente cathodique de Tatel 2 3 R T Bn F L extrapolation de ces droites au potentiel de corrosion Egor o elles se coupent figure10 nous donne le courant de corrosion Ieor pour n 0 nous avons I Lo g Loi de Stern et Geary mesure de la r sistance de polarisation La loi de Stern et Geary utilis une propri t particuli re de la courbe I f E au voisinage de potentiel de corrosion En effet lorsque le potentiel appliqu est tel que Er 10mV lt E lt Ex 10mV on a Ps E Beare AE y 0 Un d veloppement limit au premier ordre de l quation 31 aboutit la relation de Stern et Geary I Korr Ecorr Ba E Ecorr Bel 34 AI korr 1 2 3AE B 1 2 3AE B 35 AVAE 2 3 Teorr 1 Ba 1 Be 36 AI AE correspond a une r sistance appel e r sistance de polarisation Ry 1 2 3 Lorr Ba Be Ba Be 37 L expression 37 tab
16. d adsorption Ga par l quation suivante 1 555 a ex A EF 54 La valeur 55 5 est la concentration de l eau en solution mol T 57 d apres J Flis et T Zakroczymski nergie libre standard d adsorption AG aas peut tre donc calcul e L enthalpie standard d adsorption AH L entropie standard d adsorption AS peut tre calcul e par l quation suivante AG eas AH gae TAS j 55 L volution de AG sas en fonction de la temp rature est lin aire Les donn es thermodynamiques obtenues pour le compos A en utilisant l isotherme d adsorption sont donn es dans le Tableau 19 Les valeurs n gatives de AG gas indiquent la spontan it du processus d adsorption et la stabilit de la double couche adsorb e sur la surface m tallique G n ralement les valeurs de AG 4 voisines de 20 kJ mol ou inf rieures sont li es des interactions lectrostatiques entre les mol cules charg es et le m tal charg adsorption physique alors que celles proches de 40 kJ mol ou sup rieures impliquent un transfert de charges entre les mol cules organiques et la surface m tallique chimisorption 58 59 2 2 1 2 Les valeurs de AG aas calcul es sont sup rieures 40 kJ mol dans le cas de compos A montrant qu il est chimisorb sur la surface m tallique Tableau 19 75 ChapitrelV R sultatse discussion en milieu dm
17. dans des r gions d finies du spectre LR IL 1 4 Analyse l mentaire Elle permet de d terminer les diff rents pourcentages des l ments simples qui forment le corps ou le compos organique La technique est dite combustion contr l e ou m thode de LIEBIG 1823 Compos organique CH O N 0 exc s YO CO H O N Cu 0 14 7 00 C IL 1 5 Spectrom trie de masse La spectrom trie de masse est une technique physique d analyse permettant de d tecter et d identifier des mol cules d int r t par mesure de leur masse et de caract riser leur structure chimique Son principe r side dans la s paration en phase gazeuse de mol cules charg es ions en fonction de leur rapport masse charge m z La spectrom trie de masse est utilis e dans pratiquement tous les domaines scientifiques physique astrophysique chimie en phase gazeuse chimie organique dosages biologie m decine 11 1 6 Diffraction des rayons X La diffractom trie de rayons X est une m thode d analyse physico chimique bas e sur la diffraction des rayons X sur la mati re Cette technique est utilis e pour caract riser la mati re Cela concerne la recherche lorsque l on cr e un nouveau mat riau que l on veut conna tre le r sultat d une r action chimique ou physique par exemple en m tallurgie pour reconna tre les produits de corrosion ou savoir quel type d acier on a fabriqu en g ologie g ochimie pour reconna
18. de diff rentes phases cristallines et amorphe d oxyde et de d hydroxydes de fer et dont la st chiom trie ne correspond qu approximativement la formule globale FeOOH Les trois composants principaux de la rouille sont respectivement e La l pidocrocide y FeOOH de structure rhombo drique e La goethite FeOOH de structure rhombo drique e La magn tite Fe 0 de structure cubique La composition de la rouille varie en fonction des conditions climatiques et la dur e d exposition Elle varie de plus entre l int rieure et l ext rieure de la couche La partie ext rieure est la plus souvent poreuse et principalement constitu e de go thite et de l pidocrocite Chapitrel Rappds bibliographiques amp g n ralit s La partie int rieure adjacente au m tal est en g n rale relativement dense et form e de magn tite et de phases amorphes de FeOOH Lorsque l on expose une surface d acier humide a l atmosph re elle se recouvre rapidement d un film mince de produits de corrosion Cette r action de formation de la rouille est d autant plus rapide que la surface est contamin e par des polluants comme les ions sulfates L 2 3 Corrosion Galvanique piles 3 Ce type de corrosion est d au contact de deux m taux diff rents il est souvent appel pile Des r gles sont respecter lorsque des mat riaux m talliques de natures diff rentes sont pr sents dans une installation ou assembl s
19. du b ton arm 18 EO l Dechloruration tients acss ss code nn Ales wenae eel aa cece ae ea oh aes ses 18 L 6 2R alealinisationiv ses ns law oes eek ARE GR anne nn le An San Goes 18 1 6 3 Rev tement organique sur armature ssdhuuesaseenibiin etienne restau 19 L Armatutes sp ciales en ne andere nine dade 19 1 6 5 Protection CamOdique En Nes ee es AR Re Ne 19 I 7 Protection par les inhibiteurs de corrosion 2er eles ceded A sa Pe ised ove nade nn aus 19 1 7 1 M thodes principales d application 20 1 7 2 Protection par les inhibiteurs organiques 21 PS Bases de SORTE RS LS ASS NE LR See gee Seve aa es ioe ga cee eee eae 23 Chapitre II Description des m thodes utilis es et conditions op ratoires 24 I 1 Description des m thodes utilis es ners yavaneseaiendvwawensewadaiventsgaxncnkeresssvauereiekete 24 IL 1 1 Chromatographie sur couche mince CCM 24 II 1 2 Spectrophotom tre ultraviolet visible UV VIS 24 I 1 3 Spectroscopie infrarouge LR tisser titan tannins brie 26 ITA Analyse l M NTAITS sue ess ee pe beens nn weep ped rev dar bs 0e 26 11 15 Spectrom trie d MASSE unies rene unter ba ens ore van er One ere rt ten 26 M 1 6 Dilfraction des TayOns Ke asset SN NN Rene SUN ET nn 2
20. en milieu dmulant l eau interstitidle du b t on P Resistance de polarisation R Kehm cn Temps Jours Figure 18 Evolution de la r sistance de polarisation R en fonction du temps d immersion en pr sence des ions chlorures IV 1 2 Etude du comportement lectrochimique de l acier en solution simulant le milieu interstitiel du b ton seul Les param tres lectrochimiques obtenus dans ce milieu sont regroup s au Tableau 6 Tableau 6 Caract ristiques lectrochimiques relative l acier de construction dans une solution simulant l eau interstitielle du b ton en absence des ions chlorures Temps Ecorr icorr Rp Teorr d immersion mV uA cm kOhm cm um an jours 0 471 3 2 0279 12 47 23 71 7 405 9 1 8861 16 09 22 05 14 405 7 1 8359 14 07 21 47 21 424 3 1 8090 15 01 21 15 28 392 5 1 7764 14 72 20 77 D apr s le Tableau6 et la Figure 19 nous constatons un d placement du potentiel de corrosion vers des valeurs plus positives avec une diminution de la vitesse et du taux de corrosion et une augmentation de la r sistance de polarisation en fonction du temps 51 ChapitrelV R sultatset discusion en milieu dmulant l eau intestitidle du b t on d immersion Ceci est l indice d une passivation de l acier dans ces conditions Notons que les courants sont tr s faibles compar s ceux trouv s en pr sence des chlorures Le trac de icor f timm
21. entre eux Figure2 Figure 2 Fissuration pile locale due un d faut de d p t de Sn sur le fer Les conditions pour qu une telle pile fonctionne dans la r alit sont les suivantes a Pr sence et contact lectrique de deux m taux diff rents proches l un de l autre b Pr sence d un lectrolyte conducteur c Existence d une diff rence de potentiel suffisante entre ces deux m taux Le potentiel pris par un m tal dans une solution est un potentiel d abandon diff rent du potentiel d quilibre Diff rentes tables donnent des potentiels de dissolution En g n ral on se r f re une solution de chlorure de sodium ou d eau de mer Les potentiels pris par le m tal peuvent toutefois diff rer d un milieu l autre d Rapport de surface entre les deux m taux tel que petite anode grande cathode Lorsque les deux m taux ne sont pas en contact ils se corrodent chacun de mani re ind pendante Chapitrel Rappds bibliographiques amp g n ralit s 1 2 4 Corrosion Bact rienne La corrosion biologique bact rienne se manifeste souvent sous forme de tubercules tumeur tr s rapproch es qui provoquent ventuellement des corrosions caverneuses L amas assemblage tuberculiforme feuillet est tr s souvent creux l int rieur et contient parfois une masse fluide noir tre Figure3 Figure 3 Exemple d un tube d un circuit de refroidissemenrt attaqu par la corrosio
22. inverse de la temp rature est une droite Figure 39 avec une pente de AH 4 R et une ordonn e l origine gale Ln R Nh AS ads R Nous pouvons donc calculer les valeurs de AH aqs et AS aas Les valeurs des enthalpies AH et des entropies AS 4 sont donn es dans le Tableau 19 Les signes positifs des enthalpies AH qs refl tent la nature endothermique du processus de dissolution de l acier Les valeurs lev es et n gatives de l entropie AS aas impliquent que le complexe activ dans l tape d terminante de la vitesse repr sente une association plut t qu une dissociation signifiant qu il y a diminution du d sordre lors de la transformation des r actifs en complexe activ 55 56 74 ChapitrelV R sultatse discussion en milieu dmulant l eau interstitidle du b t on Tableau 19 Param tres thermodynamiques du compos A en milieu corrosif pour diff rentes temp ratures Temp rature K R AG ads AH ads AS ads C mol KJmol KJmol Jmor 30 6457802 13 0 9234 49 62 40 7537672 23 51 66 50 8714284 06 53 70 12 27 204 27 60 10023315 25 55 75 Le coefficient R3 a t utilis pour choisir l isotherme convenable Tableau 19 On constate que le coefficient de corr lation est le m me et gale 1 Les valeurs de K ont t calcul es aussi Tableau19 La constante d adsorption K est li e l nergie libre standard
23. le choix de la vitesse de balayage peut tre rigoureux D apr s la litt rature nous avons opt pour une vitesse de 10 mV s cette derni re nous permet une bonne reproductibilit des r sultats 36 Chapitrell Description des m thodes utilis es et conditions op ratoires II 2 6 Conditions de polarisation Le trac de ces courbes a t effectu dans un domaine de potentiel allant de 1000 mV Hgmgo 0 MV H HL0 pour la partie cathodique et de 0 MV yepigo 1200 MV HyHL0 pour la partie anodique le d coupage des voltamp rogrammes cycliques s av re tr s utile pour nos essais pour illustrer les pics d oxydation 37 Chapitrelll Synthese chimique des compos s organiques tudi s amp leurs caract risations phy sco chimiques II 1 Synth se chimique et caract risation des compos s organiques A et B IIL 1 1 Synth se chimique et caract risation du compos A IIL 1 1 1 Synth se du compos A La synth se de H2L nomm compos A est une r action de condensation d une mole d thyl ne diamine et deux moles de dehydroac tic acide DHA CH3 CH3 EE I 0 CN NC D i 0 C CH3 HN NH 2 Th a wo o 2 HO 40 gt T 65 C N CH3 CH3 1 s s 1 HL On dissout 336 3 mg de DHA quivalent 2 mmole dans 10 ml de m thanol absolu dans un petit b cher sur une plaque chauffante sous l effet de la temp rature et de l agitation puis on le verse dans un ball
24. mol cules de l inhibiteur et les orbitales vacantes d de la surface du m tal permettant de former des liaisons de coordination Le transfert d lectrons se fait avec les orbitales des 73 ChapitrelV R sultatse discussion en milieu dmulant l eau interstitidle du b t on mol cules organiques ayant des lectrons non liants comme il peut se produire avec des mol cules ayant des liaisons multiples ou des noyaux aromatiques poss dant des lectrons x Les inhibiteurs organiques sont des compos s poss dant au moins un groupement fonctionnel consid r comme le centre actif de la chimisorption Dans le cas de compos s aromatiques la densit lectronique sera affect e par l introduction de substituant ce qui augmente ou diminue l efficacit inhibitrice de la corrosion 52 In i T pA Cm2 K Compos A 0 8M CI m SM 0 8 M CI 107 T1 K1 Figure 39 Variation de Ln icorr T en fonction de l inverse de temp rature de l acier de construction dans 0 8 M CI sans et avec 10 M de compos A D apr s une formule alternative de l quation d Arrhenius nous pouvons d terminer l enthalpie et l entropie selon I quation 53 54 T exp gt exp AH R Icon RT Nh 53 O h Constante de Plank N Nombre d Avogadro AH as Enthalpie d activation et AS ads Enthropie d activation La variation du In Icorr T en fonction de l
25. moyenne de corrosion d termin e par gravim trie ne permet donc pas d appr cier l importance d une telle corrosion Pour cette raison on caract rise le degr d attaque par le coefficient de piq ration Fp pitting factor d fini par By Dae Lay 3 O Lmax d signe la profondeur maximum de p n tration mesur e normalement l aide d un microscope optique et Lay la profondeur moyenne de dissolution d termin e par perte de poids I 3 Principaux facteur de corrosion 1 3 1 Facteurs m tallurgiques gt Composition Les l ments d addition qui entrent dans la composition d un alliage peuvent am liorer certaines propri t s caract ristiques m caniques fragilit sans am liorer la tenue la corrosion 5 gt Traitements thermiques Les traitements thermiques mis en solution trempe et revenue qui concernent plus particuli rement les alliages durcissement structural provoquent des changements dans la r partition des constituants m talliques en pr sence des alliages Ils ont une incidence tr s importante sur la sensibilit de ces alliages certaines forment la corrosion sous contrainte 5 gt Traitements m caniques Lors d un traitement m canique de surface les couches superficielles sont d form es plastiquement sous l effet de fortes pressions locales Cette action m canique modifie la fois la forme la rugosit les contraintes et la duret de la surface 6 Les d form
26. ont t galement employ s b Cathodiques Les inhibiteurs cathodiques agissent sur la r action de l oxyg ne sur la surface en acier et ils r duisent le taux de corrosion par une diminution de potentiel de corrosion Les inhibiteurs cathodiques les plus g n ralement utilis s sont l hydroxyde de sodium et carbonate de sodium qui sont cens s augmenter le pH pr s de l acier et r duire le transport de l oxyg ne en couvrant la surface en acier Des phosphates polyphosphates et silicates sont galement employ s c mixtes Les inhibiteurs mixtes agissent sur les sites anodiques et cathodiques en m me temps Ils r duisent le taux de corrosion sans changement du potentiel de corrosion G n ralement ils agissent par l adsorption ext rieure au dessus de la surface de l acier en contact avec l inhibiteur et forment par cons quent une couche protectrice mince Les inhibiteurs mixtes avec les groupements hydrophobes qui ont les groupes polaires tels que N S OH sont efficaces Des compos s organiques de polym re tels que l amine et l aminoalcool AMA sont galement employ s 30 Les inhibiteurs connus sont class s selon l organigramme suivant Schema 2 20 Chapitrel Rappds bibliographiques amp g n ralit s milieu acide milieu neutre peinture phases gazeuses etc par r action partielle par dommaine d application CLASSEMENT DES INHIBITEURS par m canisme r actionnel
27. r action alors que la polarisation par concentration contr le le taux de corrosion aux taux lev de r action On trouve habituellement ces deux types simultan ment et la polarisation r sultante est gale la somme alg brique de chacune d elles Lorsque le milieu contient une teneur lev en ions agressifs la polarisation par activation est d terminante Par contre si la teneur en ions actifs dans le milieu est faible la polarisation par concentration devient alors pr pond rante Le ralentissement de la r action d oxydor duction peut provenir soit de la lenteur de la r action elle m me soit du d lai d arriv e des ions agressifs la surface 51 d Le taux de corrosion Le taux de corrosion se d finit comme une perte de poids par unit de surface et de temps Ce taux de corrosion s exprime par l quation suivante T 534 W DTA 18 Avec T e taux de corrosion en milli me de puce de p n tration par ann e mpa 29 Chapitrell Description des m thodes utilis es et conditions op ratoires W perte de poids en milligramme D densit de l chantillon en g cm A surface de l chantillon en puce carr e T temps d exposition en heures e La vitesse de corrosion La d termination de la vitesse de corrosion est essentielle pour mieux comprendre le comportement d un m tal dans des conditions sp cifiques En lectrochimie cette vitesse est associ e
28. se produit principalement par l action de deux agents le dioxyde de carbone CO et les chlorures qui p n trent travers les pores et les fissures causant ainsi la d passivation de l acier et l acidification de l eau interstitielle du b ton qui devient tr s corrosive La fissuration des structures est les r sultats du gonflement du b ton suite la formation des sels de Condlot action des sulfates sur la portlandite et de la rouille en grandes quantit s On peut ralentir ces ph nom nes en pr voyant des paisseurs de recouvrement suffisantes et en choisissant une formule de b ton permettant de diminuer sa perm abilit eau gaz Pour rem dier aux probl mes de corrosion des armatures du b ton tr s ennuyeux des pr cautions sont prisent afin d arr ter ou ralentir la vitesse de destruction La protection cathodique ou anodique la r alcanisation et la d chloruration sont des m thodes largement utilis es pour luter contre ce ph nom ne de corrosion L ajout des inhibiteurs min raux au b ton frais ou aux mortiers de r paration s av re un moyen tr s efficace pour la protection des armatures contre la corrosion Ils sont aussi appliqu s sur la surface du b ton durci pour traitement ext rieur N anmoins des alt rations nuisibles du b ton lui m me peuvent tre engendr es R cemment l emploi d inhibiteurs organiques de diff rentes familles a donn satisfaction C est dans cette perspective que
29. tre la roche pr lev e un endroit 26 Chapitrell Description des m thodes utilis es et conditions op ratoires pour le suivi de production dans une usine contr le de la qualit du produit dans les cimenteries les fabriques de c ramiques L industrie pharmaceutique en recherche les nouvelles mol cules sont cristallis es et les cristaux sont tudi s par diffractom trie de rayons X en production cela sert notamment v rifier que l on n a pas fabriqu une autre mol cule de m me formule mais de forme diff rente Les directions dans lesquelles les interf rences sont constructives appel es pics de diffraction peuvent tre d termin es tr s simplement par la formule suivante dite loi de Bragg A 2 d sinO 15 Ou est longueur d onde du faisceau de rayon X 0 est angle entre le faisceau incident et le r seau de plan d est l espacement entre deux plans parall les successifs du r seau cristallin IL 1 7 La microscopie lectronique balayage MEB La microscopie balayage lectronique MEB est une technique de caract risation texturale et chimique locale de mat riaux massifs bas e sur l interaction de ces mat riaux avec un faisceau d lectrons focalis d nergie comprise entre 0 5 et 0 35 KV Les diff rents rayonnements mis sous l impact du faisceau d lectrons lectrons secondaires lectrons r trodiffus s et rayons X so
30. 18 62 107 489 9 1 6189 15 35 18 93 8 86 10 466 7 1 6681 16 39 19 51 6 09 59 ChapitrelV R ultatse discussion en milieu dmulant l eau interstitidle du b t on Nous remarquons un d placement du potentiel de corrosion vers des valeurs plus n gatives avec une diminution de la vitesse et du taux de corrosion surtout pour des faibles concentrations L attaque dans ces conditions est tr s faible et les taux d inhibition sont peu significatifs Les trac s des courbes repr sentants le taux d inhibition en fonction du temps d immersion de l acier montrent que la meilleure inhibition est obtenue pour une concentration de compos 10 et 10 M tinhi 18 On remarque que celle ci est croissante en fonction du temps d immersion Figure 26 dinhibition Taux a 10 65 woe compos 5 Figure 26 Evolution du taux d inhibition pour C 10 Men compos B en fonction du temps d immersion IV 2 2 2 En pr sence des ions chlorures timm 28 jours L analyse des courbes de polarisation obtenues Figure 27 pour l acier F10 immerg dans une solution simulant l eau interstitielle du b ton en pr sence de 0 8 M en ions chlorures et en pr sence de diff rentes concentrations en compos B montre que l addition de ce dernier fait diminuer l intensit du courant de corrosion 60 ChapitrelV R sultatse disusion en milieu Smulant l eau interstitidle du b t on Densit de Cou
31. 28 jours 64 ChapitrelV R ultatse discussion en milieu Smulant l eau interstitidle du b t on Tinhib Concentration Compos A Compos B Compos A Compos B M 0 8 M Cr 0 8 M Cr 10 3 8 6 09 76 36 98 86 10 11 35 8 86 87 82 98 17 10 24 78 18 62 89 71 98 8 10 28 13 17 68 97 86 98 74 IV 4 Effet de la temp rature La temp rature est l un des facteurs susceptible de modifier le comportement d un mat riau dans un milieu corrosif Elle peut modifier I interaction m tal inhibiteur dans un milieu donn Pour d terminer l effet de ce facteur sur le pouvoir inhibiteur de ces deux compos s A et B nous avons effectu une tude dans un domaine de temp rature de 30 C 60 C IV 4 1 Effet de la temp rature sur l acier immerg dans une solution simulant le milieu interstitiel du b ton Apres 28 jours d immersion de l acier dans le milieu d tude Les courbes obtenues pour diff rentes temp ratures sont pr sent es Figure 31 et les param tres de corrosion au Tableau 14 Il ressort que L augmentation de la temp rature provoque un accroissement de 1 dans le milieu sans addition du compos s A et B Dans la gamme de temp rature 30 C 60 C apr s timm 28 jours on observe une variation de potentiel de corrosion vers des valeurs plus positives 65 ChapitrelV R sultatse discussion en milie
32. 35 Effet de la temp rature sur les courbes de polarisation de l acier en solution simulant le milieu interstitiel du b ton 10 M de compos A 0 8 M Cr timm 28 jours 1 0 0 5 4 a 0 04 E q 054 p 3 4 10 4 D J 13 compos B 0 8 M CF T 30 C compos B 0 8 M CI T 40 C 0 compos B 0 8 M CT T 50 C 25 compos B 0 8 M CI a T 60 C Lot to th he EE Poo oh ar EL 980 960 940 920 900 880 860 840 820 800 780 760 740 7 potentiel m V Figure 36 Effet de la temp rature sur les courbes de polarisation de l acier en solution simulant le milieu interstitiel du b ton 10 M de compos B 0 8 M CI timm 28 jours On constate que sans ajout des ions chlorures agents agressifs le taux d inhibition augmente lorsque la temp rature augmente ce qui implique que la vitesse de formation du film chimisorb augmente plus vite que sa vitesse de destruction 52 Par contre en pr sence de l agent agressif on remarque une diminution du taux d inhibition pour le compos A la 70 ChapitrelV R sultatse discussion en milieu dmulant l eau interstitidle du b t on vitesse de formation du film protecteur est faible compar e a celle de sa vitesse de destruction Le compos B ne pr sente aucune inhibition en augmentant la temp rature Pour cela nous nous sommes int ress s l tude du ty
33. 6 1 1 7 La microscopie lectronique balayage MEB 27 178 M thode lectrochimique surement er ianenrenntientinnrleseates 28 a VOltamperome tie CV COME rc en oil ce acts es E eines ds EE 28 b Principe de la voltamp rom trie cyclique 28 c L polarisation mossi sense ne at a bee e eh ed ns deteste de 29 d 6 taux de COPOSlON 2248 4 TT ne See so ade ee ee dca ch Bade eae dea ns tac Een 30 e Ca vitesse de Corrosion sesane Aa a elie rege E tiedoas E dunes sue 30 Py LOG kare leraren N ENE vem NO aa eae EN N E S O 32 g Lorde Stem t Geary Sins isorine k EEEE et EEEE cus eat ee savage ene 33 I2 Conditions exp rimentale Sesera neeo E E AEN EEEE EEEE E ora EEES 34 21 Mode op ratote seinan iee sis tA ETRE PET NE TETEE A 34 T 2 2 Cellule de mesure t lectrodes sce cise ccvcscecteessevesccedeeseevessesdueevovevecsdeese sve S 35 IL 2 3 Pr paration de la Suriace sia ccnecvaiics ooesevdweiin cent asetar ames EE ERE S 36 1524 Produits chimiques WOlMSeS csccbssavens tages ea ehosuwewsahsphobaunees nee eee sees 36 II 2 5 Choix de la vitesse de DATA entente QE ner 36 M26 Conditions de polarisation sasson rre e cave es s TEE RA 37 Chapitre III Synth se chimique des compos s organiques tudi s et leurs caract risations physico chimiques 38 IL 1 Synth se chimique et car
34. Ferhat ABBAS Dr D HAFFAR Ma tre de conf rences l universit Ferhat ABBAS de S tif pour avoir accept es de juger ce travail et de participer au jury Je voudrais exprimer tous mes remerciements au Dr K OUARI Dr F BENGHANEM pour ses aides et ses conseils dans la partie de synth se organique et l tude lectrochimique En fin je tiens remercier mes amies et coll gues de promotion pour leur collaboration et pour les bons moments partag s tout au long de notre formation Je ne peux oublier mes parents qui ont tout fait pour moi pour que ce travail soit achev avec succ s Qu ils soient gracieusement et sinc rement remerci s pour leur d vouements Youcef SOMMAIRE INTRODUCTION GENERALE ii iniisioraxmesdinersnpernepenennniens nero tee 1 Chapitre I Rappels bibliographiques et g n ralit s 3 I Rappels bibliographiques et g n ralit s sur la corrosion 3 TT Demon eraio eee de oles ees Sete dee RR eee 3 I2 L s differents types d Comrosion srecni nse raa TR E E E E E A ee a 4 T21 Corrosion Benieralisee sus LS A EAE RER E E E AARO eee it eas i 4 1 2 2 Corrosion atmosph rique e EEEE EEEE A nana nant re 5 1 2 3 Corrosion Galvanique Pucs cic cco ervesauvinwes sae touiewas cappsauuioes haves ecuners ebpeaaeaued 6 1 2 4 Corrosion Bacterienne s as nn Rte Te a a Ne diane Sule eee helio 7 125 COMOSI
35. K Gouda Corrosion and corrosion inhibition of reinforcing steel British Corrosion Journal 198 1970 25 J Baron J P Ollivier La durabilit des b tons Presses de l cole Nationale des Ponts et Chauss es Paris 453 1992 26 J P Broomfield Assessing Corrosion Damage on Reinforced Concrete Structures Corrosion and Protection of Steel in Concrete Edited by Narayan Swamy Sheffield Academic Press 1994 79 R f rences bibliographiques 27 Cresson R Gudin T et Tache G Corrosion et protection des m taux dans le b timent CATED Publications Techniques Construction 120 1998 28 Y Houst carbonatation du b ton et corrosion des armatures cronique des mat riaux de construction 15 569 1984 29 L Dhouibi E Triki M Salta P Rodrigues Studies on corrosion inhibition of steel reinforcement by phosphate and nitrite Materials and Structures Materiaux et Constructions 530 2003 30 T A Soylev M G Richardson Corrosion inhibitors for steel in concrete State of the art report Construction and Building Materials 22 609 2008 31 U Maeder A new class of corrosion inhibitors for reinforced concrete Proceedings of the CANMET ACTI international conference on concrete in marine environment Canada St Andrews by the Sea 1996 32 F Wombacher U Maeder B Marazzani Aminoalcohol based mixed corrosion inhibitors Cem Concr Com 26 209 2004
36. M de compos B 0 8 MCI 10 Mde compos B 0 8 MCI 10 M de compos B 0 8 MCI Figure 30 Evolution du taux d inhibition en fonction du temps d immersion en pr sence de 0 8 M en ions chlorures et de diff rentes concentrations en compos B IV 3 Comparaison de l action protectrice des deux compos s L examen du Tableau 13 donnant le taux d inhibition en fonction de la concentration des compos s A et B en absence et en pr sence des ions agressifs apr s 28 jours d immersion permet de voir que les deux compos s organiques inhibent mieux en pr sence des ions chlorures qu en leur absence On constate que les deux compos s A et B pr sentent peu pr s le m me taux d inhibition en absence des ions chlorures et que le compos B a un taux d inhibition plus lev que le compos A en pr sence des ions chlorures Ceci peut tre expliqu par l interaction plus lev e du compos B avec le m tal dissous probablement que le groupement naphtol augmente la densit lectronique sur la fonction amine plus que l acide hydro ac tique Les meilleurs taux d inhibition 798 sont obtenus en pr sence de 10 M de compos s A et B et 0 8 M en ions chlorures Ces r sultats sont tr s promoteurs Tableau 13 Evolution du taux d inhibition en fonction de diff rentes concentrations en compos s A et B en pr sence et en absence des ions agressifs timm
37. ON pat PIQUER Lane nets ces TEE EEEE E NE ER MNT LASS ieee 8 I 3 Principaux facteur de corrosion sssssssssssrrrrssessssesrrrrreresrresssererrrreeeeeseeseserere 9 Dol Pacteurs Metal Wr ques ne ts na TEE aye Deel AE ne Ua ann 9 1 3 2 Facteurs li s aux conditions d emplois sise cncvacdasessendve ads nore deswaadsnsevenannads 10 1 3 3 Facteurs d pendant d r a tif escon ts teres een EEE ua Sees eae eee ns 10 1 4 G n ralit s sur le b ton arm et la corrosion des armatures m talliques dans le b ton 11 TAs ee b toine mieren onr e E EEE EERE AET ETET EEE ET sae 11 4 2 Le Ciment ee a or E E eos EE e A a mayer a Eo 11 14 3 Eau de pachageaicece ey ar leud Na sees pad caver dees dede ans das detente see het bes 12 1 4 4 Granulats les cailloux eee eee E EEE Eee e en EEE EEE Ea 12 LAS AC OV ARS sen had diel bh ee Steele A ete ne 12 I 5 M canisme de corrosion des armatures du b ton 13 A C R ALES LE Re RE A M Dee ToS Uh Ae CCE 13 b Carbo niatations 20 toe feta aise tee he te Ne haie Me OS pr in M ba See Bilas LE 13 c Roledes ehlorureS is iris at ete cc te Sates Se sd a ea ne eed ese ae AE de 15 d Vitesse de COTOSIONS be snd sees nn eid oats ek ada ee a ee ee em a 16 e Teneur critique en ions CHIOKES siawvavsntsyeosisweces ceyesnseenaesepsenas ees says peansons taperseuegeeeed 17 1 6 M thodes de protection de corrosion des armatures
38. REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE FERHAT ABBAS SETIF FACULTE DE TECHNOLOGIE DEPARTEMENT DE GENIE DES PROCEDES MEMOIRE Pr sent par BELLAL YOUCEF En vue de l obtention du dipl me de MAGISTER Option G nie Electrochimie Th me Protection d acier de construction vis vis de la corrosion par des d riv s iminiques Soutenu le 2011 Devant le jury Pr sident A OURARI professeur U F A S S tif Examinateurs D ABDI Professeur U F A S S tif D HAFFAR Maitre de conf rences U F A S S tif Rapporteur S KERAGHEL Maitre de conf rences U F A S S tif R enganats Cette tude est r alis e par collaboration avec le professeur A OURARI du laboratoire d lectrochimie d ing nierie mol culaire et catalyse redox L E M I C R de LU F A de S tif sous la direction de Madame S KERAGHEL Maitre de conf rences l universit Ferhat ABBAS qui j exprime ma profonde reconnaissance pour l honneur qu elle m a fait en acceptant de proposer et de diriger ce travail Mes remerciements s adressent galement Monsieur le Professeur AAOURARI pour sa disponibilit ses orientations et pour l honneur qu il me fait d avoir accept d tre examinateur et de pr sider le jury de ce travail Je remercie galement les membres de jury Pr D ABDI Professeur l universit
39. V R ultatse discussion en milieu dmulant l eau interstitidle du b t on Les vitesses de corrosion sont plus basses qu en absences d inhibiteurs L efficacit croit avec la temp rature Mais elle reste tr s inferieure pour B par rapport celle de A log i uA cm Oo D compos compos compos compos T 30 C T 40 C T 50 C T 60 C gt gt gt 2 2 Figure 32 Effet de la temp rature sur les courbes de polarisation de l acier en solution ED ELSE SL SL SL SE SL SL SL SL GL GL ES 500 480 460 440 420 400 380 360 340 320 300 280 260 240 Potentiel mV simulant le milieu interstitiel du b ton 10 M de compos A Tableau 15 Influence de la temp rature sur les param tres lectrochimique de l acier en timm 28 jours solution simulant le milieu interstitiel du b ton 10 M de compos A timm 28 jours Temp rature C Ecorr MV ECS icorr HA CM T inhibition 0 30 398 4 1 7056 27 40 387 6 1 5723 44 72 50 364 7 1 6596 45 23 60 346 0 1 5662 50 13 IV 4 3 Effet de la temp rature sur l acier immerg dans une solution simulant le milieu interstitiel du b ton 10 M de compos B 67 ChapitrelV R sultatse discussion en milieu dmulant l eau interstitidle du b t on 1 24 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 f 5 oo
40. act risation des compos s organiques A et B 38 IL 1 1 Synth se chimique et caract risation du compos A 38 THA Gal Synthese du COMPOS A een rdn en een nent 38 IIL 1 1 2 Caract risation physico chimique 39 a Chromatographie sur couche mince 39 b Caract risation par spectrophotom trie UV Visible 39 c Caract risation par spectroscopie infrarouge LR 39 dy Analyse l mentaire oia nt Se Ne te 40 e SPECIFOSCODICG de masse ohare AM nr ent fn ee M Rent ey nn ee 40 11 2 2 Synth se chimique et caract risation du compos B 41 II 2 2 1 Synth se du compos B 5 15 Rn immense nain 41 IL 2 2 2 Caract risation physico chimique du compos B 42 a Chromatographie sur couche mince essesssseseerrrrrerrereresessssererssssse 42 b Caract risation par spectroscopie infrarouge LR 42 Analyse Clememtaire Less ins iea E EE uaa EATR E 42 d Difir tion destayons Ne erise ashe eS ee tee 43 Chapitre IV R sultats Et Discussion En Milieu Simulant L Eau oR 48 IV 1 Etude du comportement lectrochimique de l acier en absence d inhibiteur 48 IV 1 1 E
41. ans l eau d pend de la concentration de certains l ments qui y sont dissous comme les chlorures les sulfates Vv L oxyg ne La vitesse et la forme de la corrosion de certains m taux sont fortement influenc es par la teneur en oxyg ne du liquide avec lequel ils sont en contact yY Le pH Le pH est un facteur tr s important de la tenue a la corrosion des m taux et de leurs alliages dans la solution aqueuse Il est bien connu que l acier r siste mal dans les milieux acides Il est donc indispensable de conna tre le pH du milieu dans lequel on envisage l utilisation du m tal 10 Chapitrel Rappas bibliographiques amp g n ralit s 1 4 G n ralit s sur le b ton arm et la corrosion des armatures m talliques dans le b ton 1 4 1 Le b ton 10 Le b ton est le deuxi me produit le plus utilis mondialement par la soci t apr s l eau potable 1 m par an et par habitant Le b ton est un mat riau de construction composite fabriqu partir de granulats naturels sable gravier agglom r s par un liant Le liant peut tre qualifi d hydrique lorsque sa prise se fait par hydratation Ce liant est appel couramment ciment on obtient dans ce cas un b ton de ciment un des plus souvent utilis s On peut aussi utiliser un liant hydrocarbon bitume ce qui conduit la fabrication du b ton bitumineux Le coulis est un m lange tr s fluide de cim
42. armatures ou entre une armature et un bord du coffrage souvent cette distance est de 2 5 cm 1 4 5 Adjuvants 11 Les adjuvants sont des produits d addition ajout s en faible quantit aux mortiers et b tons au d but de leur malaxage et destin s en modifier certains caract res L utilisation des adjuvants doit faire l objet de justifications sp ciales ainsi que d un accord du ma tre de l uvre Le mode d emploi et le dosage doivent tre prescrits par le ma tre de l uvre et strictement respect s Des pr cautions doivent tre prises pour assurer une r partition uniforme du produit dans le m lange 12 Chapitrel Rappas bibliographiques amp g n ralit s On distingue principalement e Les plastifiants et fluidifiants Ces produits permettent de r duire la quantit d eau de g chage pour une m me plasticit ou d accroitre la plasticit pour une meilleure ouvrabilit sans augmentation de l eau de g chage e Les contraintes d air Ces produits parfois m lang s pr alablement au ciment provoquent l inclusion dans la masse de b ton de bulles d air nombreuses mais tr s fines qui conf rent au b ton frais une plus grande plasticit et au b ton durci une meilleure r sistance au gel e Les retardateurs de prise Ces produits peuvent tre n cessaires lorsque la prise du b ton doit tre retard e I 5 M canisme de corrosion des armatures du b ton a G n ralit
43. ations faites dans le domaine lastique peuvent galement favoriser la naissance du ph nom ne de corrosion 7 gt Traitement de surface et rev tement Les traitements de surface ont pour but de pr parer la surface m tallique recevoir un rev tement et donner cette surface un aspect agr able l 1l Un bon rev tement prot ge le m tal de la corrosion On peut citer d autres facteurs qui sont li s aux conditions d emploi tels que la forme de la pi ce les proc d s d assemblages rivets clous soudures Chapitrel Rappas bibliographiques amp g n ralit s L 3 2 Facteurs li s aux conditions d emplois 8 gt Temp rature d utilisation Elle favorisera ou aggravera la tenue la corrosion suivant le cas gt Proc d s d assemblage Le rivage le boulonnage et le fondage fait dans des mauvaises conditions entra ne rapidement la corrosion des pi ces finies gt Sollicitation m canique Il s agit d un ph nom ne particuli rement important fragilisation par des forces ext rieures not dans le cas des aciers inoxydables ou des aciers tr s haute limite lastique gt Etat de surface Etant un aspect important de la tenue la corrosion on a toujours int r t bien sauvegarder l tat de surface du m tal dans les op rations de mise en forme pour viter les bavures griffures L 3 3 Facteurs d pendant du r actif 9 y La concentration La vitesse de corrosion d
44. bage phase C En pratique on doit donc faire en sorte que la p riode d amor age soit la plus longue possible On peut allonger cette tape en pr voyant des paisseurs de recouvrement suffisantes et en choisissant une formule de b ton permettant de diminuer sa perm abilit eau gaz d faillance Volume des produits de corrosion 4 we Temps an Initiation Propagation Domage y Temps de service Figure 6 Cin tique du comportement des armatures et du b ton d enrobage 10 14 Chapitrel Rappas bibliographiques amp g n ralit s c R le des chlorures Les chlorures peuvent exister dans le b ton selon les trois formes suivantes v libres et dissous dans la solution interstitielle v absorb s physiquement sur les parois des pores du b ton y chimiquement li s principalement sous la forme de chloroaluminates r sultant des r actions chimiques entre les chlorures et des phases du ciment hydrat Ces trois formes sont en quilibre et leurs proportions respectives varient en fonction de nombreux facteurs tels que la teneur globale en chlorures la nature du ciment la composition et humidit du b ton son ge ou la temp rature D un point de vue de la corrosion des armatures ce sont les chlorures libres dissous la premi re forme qui participent au ph nom ne de corrosion Les chlorures pr sents dans le b ton peuvent avoir t introduits lors du g chage ou avoir p n tr pa
45. bourg UMR 7177 CNRS ULP Le spectre nous montre un pic d intensit bien d termin e d une masse molaire gale 361 139 g mole qui r f re notre ligand Figure 12 244 nA Source Type ESI Capillary 4500 V Nebulizer 0 3 Bar Corona lon Polarity Positive Set Capillary Exit 100 0 V Dry Gas 4 0Vmin Set Hexapole RF 150 v Scan Range n a Set Skimmer 1 50 0 V Dry Heater 250 C APCI Heater 517 C Intens 2500 361 139 2000 1500 1000 500 362 143 363 145 SS SS SS 358 359 360 361 362 363 364 365 m z Figure 12 spectre de masse du ligand H2L 40 Chapitrelll Synthese chimique des compos s organiques tudi s amp leurs caract risations phy sco chimiques IIL 2 2 Synth se chimique et caract risation du compos B IIL 2 2 1 Synth se du compos B La synth se de H2L2 nomm compos B est une r action de condensation d une mole de 3 amino 2 naphtol et une mole de dehydroac tic acide D D a JL t 24H K CH 0 Pe Oy ST aus RS Nh we ja T 65 C Nz NY 9 i HOT 7 Ch OH P OH HO Neh S 8 s 1 H2L2 On dissout 168 15 mg de DHA quivalent 1 mmole dans 10 ml de m thanol absolu dans un petit b cher en chauffant et sous agitation On verse la solution dans un ballon de double col de 100 ml de volume On fixe le ballon au dessus d un bain d huile a T 65 C avec un support On dissout 159 19 mg 1m mole de 3 amino 2 naphtol dans 10 ml de m thanol puis on
46. carboxylique est rapidement converti dans le b ton en sel insoluble de calcium d acide gras Les acides gras cr s et leurs sels de calcium fournissent un enduit hydrophobe dans les pores Cependant une autre tude de recherche par Elsener et coll 41 a indiqu que la perm abilit des chlorures n est pas affect e par l acide carboxylique Les inhibiteurs base d AMA ont deux composants Comme les inhibiteurs amine ester le composant principal est aminoalcool volatil et l autre composant est un acide qui forme un sel avec de I aminoalcool 41 42 Un inhibiteur organique appliqu sur la surface examin e dans une tude de recherche 41 se compose de 95 d une hydroxylamine volatile principalement DMEA et d acides carboniques principalement acide benzoique CsHsCOOH partie non volatile L efficacit d inhibition de ces deux composants s est av r e tr s basse quand ils ont t examin s s par ment 41 La p n tration insuffisante du composant non volatile 42 peut r duire l efficacit de l inhibiteur qui peut tre un grand probl me quand l inhibiteur est appliqu sur la surface du b ton durci Apr s la pr cipitation des acides carboxyliques carboxylates de calcium 39 43 L inhibition est impossible 41 22 Chapitrel Rappas bibliographiques amp g n ralit s l vaporation de la partie volatile peut galement tre un facteur pour r duire l efficacit L inhibition insuffisante par un comp
47. ces migrent une vitesse qui d pend de leur nature et de celle du solvant avec un rapport frontal Rs qui est d fini par le rapport suivant Rf dsubstance dsolvant 10 Dans le quel dgup Distance parcourue par le compos mesur e au centre de la tache doi Distance parcourue par le front du solvant Cette technique d analyse chimique peut tre coupl e a un d tecteur en vue d une analyse qualitative ou quantitative du milieu La chromatographie analytique est utilis e pour identifier ou doser les compos s chimiques d un m lange et d terminer leur concentration La chromatographie pr parative est utilis e pour purifier les produits et collecter des fractions IL 1 2 Spectrophotom tre ultraviolet visible UV VIS La spectrophotom trie UV visible est une m thode quantitative Elle est bas e sur la quantit de la lumi re absorb e chaque longueur d onde des bandes ultraviolettes et visibles du spectre lectromagn tique L absorption de la lumi re fait passer des lectrons d un niveau d nergie plus bas tat stable correspondant une orbitale liante o ou x ou non liante n un niveau d nergie plus lev e au tat excit celui d une orbitale anti liante o ou x on peut provoquer les passages illustr s Figure9 24 Chapitrell Description des m thodes utilis es amp conditions op ratoires 6 6 _TT__ 1 n 0 n_ TI Energie Figure 9 Transitions
48. chlorures timm 28 jours L analyse des courbes de polarisation obtenues Figure 22 pour l acier F10 immerg dans une solution simulant l eau interstitielle du b ton en pr sence de 0 8 M en ions chlorures et en pr sence de diff rentes concentrations en compos A montre que l addition de ce dernier fait diminuer l intensit du courant de corrosion Tableau 8 54 ChapitrelV R sultatse discussion en milieu Smulant l eau interstitidle du b t on Densit de Courant i m A cm 0 8 T 0 6 T r 0 4 0 2 Potentiel V 0 M de Compos A 0 8 M cl 10 M de Compos A 0 8 M cl 10 M de Compos A 0 8 M cl 10 M de Compos A 0 8 M cl 10 M de Compos A 0 8 M cl 0 0 Figure 22 Courbes de polarisation de l acier F10 en pr sence de 0 8 M en ions chlorures et de diff rentes concentrations en compos A Tableau 8 Caract ristiques lectrochimiques relative l acier de construction dans une solution simulant l eau interstitielle du b ton en pr sence des ions chlorures et diff rentes concentrations en compos A timm 28 jours Concentration de compos Keorr corr Rp Teorr Tinhib A M mV wA em KOhm cm um an 0 8M CT 0 879 1 710 90 0 03542 8315 10 687 5 15 2048 1 36 177 8 97 86 10 837 7 73 1441 0 3857 855 5 89 71 107 862 9 86 6198 0 2917 1013 87 82 10
49. conditions op ratoires Le troisi me r sume les r sultats de la synth se et caract risation des compos s tudi s Quant au dernier chapitre il rassemble les r sultats de l tude lectrochimique de l inhibition de la corrosion par les bases de Schiff pr par es En fin une conclusion g n rale couronne ce travail Chapitrel Rappas bibliographiques amp g n ralit s I Rappels bibliographiques et g n ralit s sur la corrosion I 1 D finition La corrosion est une interaction physico chimique entre un m tal et son milieu environnant entra nant des modifications des propri t s du m tal et pouvant conduire une d gradation significative de la fonction du m tal du milieu environnant ou du syst me technique dont ils font partie En r alit il n y a pas syst matiquement de relation biunivoque entre le type de corrosion et la morphologie du dommage Cette derni re permet tout au plus de privil gier certaines formes de corrosion Notons que cette interaction est souvent de nature lectrochimique La corrosion des m taux consiste essentiellement en leur oxydation retour l tat naturel Cependant l oxydation n est pas n cessairement la combinaison d un l ment avec de l oxyg ne D une mani re plus g n rale il s agit d une r action chimique au cours de laquelle le compos consid r c de des lectrons Le fer s oxyde en pr sence du dioxyg ne de l air pour former d
50. conditions op ratoires IL 2 3 Pr paration de la surface Avant chaque essai lectrochimique nous proc dons un polissage m canique sur la coupe cylindrique inferieur de 6 mm de diam tre de l lectrode de travail avec de papier abrasif diff rentes granulom tries dont on prot ge le reste de l lectrode avec le t flon puis on rince l lectrode l eau distill e Ceci sera suivi d un polissage avec une pate d alumine puis un rin age l eau distill e Durant toute l tude et apr s chaque essai la cellule l lectrode de r f rence et l lectrode auxiliaire sont nettoy es l eau distill e L lectrode de travail suit le m me traitement de d capage afin d avoir les m me conditions de travail pour tous les essais IL 2 4 Produits chimiques utilis s Les produits chimiques utilis s pour la pr paration des solutions sont L eau distill e v Hydroxyde de potassium KOH 39 2 g mole v Oxyde calcium CaO 56 08 g mole Y Chlorure de sodium NaCl 58 5 g mole Le milieu simulant l eau interstitielle du b ton arm pH 13 5 a t obtenu en pr parant une solution contenant 0 128 g l de CaO et de 39 g l de KOH Les essais ont t r alis s temp rature gal a 20 C et 01 atmosph re IL 2 5 Choix de la vitesse de balayage L tat stationnaire tant lent tablir dans la plupart des cas le trac des courbes courant tension est d licat Pour cette raison
51. discusion en milieu dmulant l eau intestitidle du b t on e En zone cathodique 2H 0 0 4e 40H 43 Lors de la deuxi me tape du processus de corrosion l ion m tallique Fe dissout r agit avec les hydroxyles pour former un pr cipit qui recouvre l acier suivant la r action Fe 20H Fe OH 44 Dans un b ton sain c est dire si le pH gt 11 et en absence totale de chlorures on note la formation de FeOOH couche protectrice suivant la r action Fe OH gt gt FeOOH H e 45 En pr sence des chlorures le produit de recouvrement ne devient plus tanche et l acier se corrode suivant l encha nement des r actions suivantes FeOOH 3H Fe 2 H0 46 Fe 3CT FeCl 47 Fe 3CT FeCl 2e FeCl complexe instable 48 Fe Cl 20H Fe OH 3CT 49 Lorsque la concentration en ions chlorures est inf rieure a celle des ions hydroxyles il y a formation d hydroxyde ferreux stable par contre lorsqu elle est sup rieure l hydroxyde form est in stable il se forme un compos interm diaire qui est la rouille verte 2Fe OH 2 FEOHCI Fe OH CI qui se transforme en l pidocrocite oxyde ferrique hydrat Fe203 H2O contenant du chlore selon la r action ci dessous 2 2Fe OH 2 FeOHCI gt 2Fe OH 2 FeOHCI1 Fe OH 2Cl Fe OH 2 FeOH 50 Hydroxyde II Rouille verte I Hydroxyde I L exploitation de ces courbes et les trac s des cou
52. e compos A 72 ChapitrelV R ultatse discussion en milieu dmulant l eau interstitidle du b t on a Lni pA Cm SM seule M 10 6 M de compos A 2 9 3 3 1 3 2 3 3 3 4 10 T K Figure 38 Droites d Arrhenius trac es a partir de la densit du courant de corrosion de l acier de construction dans la solution m re sans et avec 10 M de compos A Tableau 18 Energies d activation Ea pour l acier de construction F10 en absence et en pr sence de compos A et de chlorures Concentration M Ea KJ mol 0 8 M NaCl 10 69 Compos A 10 M 0 8 M NaCl 14 91 0 M NaCl 8 04 Compos A 10 M 1 70 A la concentration 10 M du compos A et en absence de CT nous remarquons que Ea lt Ea ce qui montre qu il s agit d une chimisorption par contre enpr sence des ions chlorures on a Ea gt Ea qu il s agit d une physisorption Isotherme d adsorption L inhibition de la corrosion des m taux par les compos s organiques est expliqu e par leur adsorption Cette derni re est d crite par deux principaux types d adsorption savoir l adsorption physique et la chimisorption Elle d pend de la charge du m tal sa nature de la structure chimique du produit organique et du type d lectrolyte Il est g n ralement admis que le processus d adsorption chimique met en jeu un transfert ou un partage d lectrons entre les
53. e courant en fonction du potentiel b Principe de la voltamp rom trie cyclique La voltamp rom trie cyclique consiste appliquer l lectrode de travail une tension variante lin airement avec le temps partir d une tension de d part dite de base E une tension final Egr Ey vot 16 Err potentiel impos volt V t temps coul pendant le balayage seconde s Es tension de d part base volt V Vp vitesse de balayage v dE dt V s 17 28 Chapitrell Description des m thodes utilis es et conditions op ratoires Cette m thode ayant un aspect qualitatif permet d appr cier le degr de r versibilit des syst mes Redox Le voltammogramme est caract ris par le courant de pic ip et le potentiel de pic Ep L allure est caract ris e par un pic de courant correspondant a la r duction respectivement l oxydation de l esp ce l ctroactive dans le cas o le transfert de charge se fait sans complications cin tique 49 c La polarisation En lectrochimie la polarisation est un ph nom ne qui explique la diminution d une intensit de courant Elle est anodique ou cathodique et peut se r duire par activation ou par concentration La polarisation par activation s applique la limite de diffusion des ions la surface du m tal De ce fait la polarisation par activation contr le le taux de corrosion aux faible taux de
54. e d une surface passive Elle n cessite la pr sence d anions agressifs notamment les ions CT Br T et d un oxydant Elle se manifeste par la formation de petites cavit s piq res alors que la surface passive reste intacte Le nombre et la forme des piq res de corrosion varient selon les conditions exp rimentales Figure 4 on trouve des piq res profondes montrant une attaque cristalline a des piq res occluses b et des piq res h misph riques brillantes c Cette derni re morphologie appara t souvent lors d essais potentiostatiques La dimension des piq res varie de quelques microm tres quelques millim tres a b Figure 4 Morphologie de piq res piq re profonde a piq re occluse b piq re h misph rique c La Figure 5 repr sente sch matiquement le m canisme de corrosion par piq re En pr sence d oxyg ne ou d un oxydant tel que le FeCl Une pile de corrosion se forme entre la surface ext rieure passive et cathodique et l int rieur de la piq re actif et anodique Le rapport de surfaces anode cathode tant petit la corrosion peut devenir tr s rapide l int rieur de la piq re Bien qu une petite quantit de m tal se dissolve les cavit s ainsi cr es deviennent vites profondes au point de percer la paroi d un tuyau Figures Corrosion par piq re r action anodiques et cathodiques Chapitrel Rappas bibliographiques amp g n ralit s La vitesse
55. e l h matite Fe20 3 selon les r actions suivantes R action d oxydation 4 Fe gt 4 Fe 12e R action de r duction 3 O2 12e gt 6 O R action globale 4 Fe 30 gt 2 Fe20 L h matite peut donc tre d crite comme un cristal ionique 2Fe 307 ce qui n est P q q pas tout fait exact mais donne une bonne approche du ph nom ne d oxydation La corrosion des m taux en milieu aqueux r sulte de l oxydation du m tal mais pas n cessairement par le dioxyg ne de l air qui est dissout dans l eau l oxydation peut galement se produire avec d autres esp ces chimiques notamment des ions Lorsque l on plonge du fer dans une solution acide pH lt 7 le fer se dissout avec un d gagement de dihydrog ne En effet il s agit l d une version acc l r e de la corrosion en milieu aqueux Chapitrel Rappds bibliographiques amp g n ralit s 2 Fe gt 2Fe 6e 6H 0 6 e gt 6HLO 3H Les ions Fe passent alors en solution et peuvent ventuellement se combiner avec loxyg ne dissout dans l eau et forment de l h matite Cette dissolution est favoris e en milieu acide mais elle est aussi possible dans une solution aqueuse neutre pH 7 ou basique pH gt 7 puisque l eau contient de toutes mani res des ions H30 1 2 Les diff rents types de corrosion 1 2 1 Corrosion g n ralis e 2 L attaque est sur toute la surface m tallique en contact avec un milieu corros
56. ent et d eau Enfin lorsque les granulats utilis s avec le liant hydraulique se r duisent des sables on parle alors de mortier On peut optimiser la courbe granulaire du sable auquel cas on parlera de b ton de sable Le b ton frais associ de l acier permet d obtenir le b ton arm un mat riau de construction courant Le b ton frais associ des fibres permet d obtenir des b tons fibr s I 4 2 Le Ciment 11 Il existe plusieurs sortes de ciment offrant des caract ristiques diff rentes Le plus employ est le ciment dit Portland Le ciment Portland r sulte du broyage du clinker roche artificielle labor e vers 1450 C dans des fours rotatifs Les produits de d part sont l hydroxyde de calcium Ca OH 2 80 et l argile 20 A haute temp rature les l ments chimiques se recombinent pour donner des silicates de calcium principalement le silicate tricalcique C3S qui repr sente 50 a 70 du clinker le silicate bicalcique 20 aluminate 8 10 et l aluminoferrite de calcium souvent intimement enchev tr s 11 Chapitrel Rappas bibliographiques amp g n ralit s Une petite quantit de sulfate de calcium CaSO environ 5 est ajout e lors du broyage comme r gulateur de prise gypse h mi hydrate anhydrite L 4 3 Eau de gachage 11 L eau de g chage doit tre propre et ne pas contenir plus de5 grammes par litre de mati res en suspension vase
57. es Ils ont des efficacit s croissantes avec le temps d immersion tr s lev es de l ordre de 97 et 98 des faibles concentrations 10 M Les taux d inhibition d termin s sont proches indiquant que la structure de ces compos s affecte peu leur efficacit Les sites d adsorption sont les m mes Les compos s agissent probablement par interaction avec la surface m tallique par le biais des paires d lectrons libres des h t roatomes N et O Probablement que le groupement naphtol augmente la densit lectronique sur la fonction amine plus que l acide hydro ac tique Ainsi le 3 amino 2 Naphtol dehydroac tic acide est plus efficace La temp rature influe sur l efficacit inhibitrice de ces imines Il est montr que le compos 1 2 dehydroac tic acide thyl ne diamine agit par chimisorption en absence de chlorures et par physisorption en milieux chlorur s Les r sultats obtenus par microscope balayage lectronique confirment les r sultats obtenus par la m thode lectrochimique Pour le premier compos 17 R f rences bibliographiques REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 1 R M Latanision Materiels Performance 26 9 1987 2 D Landolt Corrosion et chimie de surface des m taux presses polytechnique et universitaire romandes 1997 3 http www funsci com fun3_fr elechim elechim htm 4 N Deghlifet et R Rahmia Introduction a la corrosion et aux inhibiteurs de corrosion 2002
58. eu interstitiel du b ton cee ns re te MES asadst etre nn 65 IV 4 2 Effet de la temp rature sur l acier immerg dans une solution simulant le milieu interstitiel du b ton 10 M de compos A 66 IV 4 3 Effet de la temp rature sur l acier immerg dans une solution simulant le milieu interstitiel du b ton 10 M de compos B 67 IV 4 4 Effet de la temp rature sur l acier immerg dans une solution simulant le milieu interstitiel du b ton 0 8 M cl et en pr sence des compos s A et B 68 IV 4 5 Effet de la temp rature sur l action inhibitrice des produits tudi s 70 CONCOURS 11 R f rences DibliographiqUeS us s vent aces crane EEE EEEE EE EEEE aS 78 Introdu ction INTRODUCTION La corrosion est une d gradation du mat riau ou de ses propri t s par interaction physico chimique avec l environnement Cette d finition admet que la corrosion est un ph nom ne nuisible elle d truit le mat riau ou r duit ses propri t s en le rendant inutilisable pour une application pr vue La corrosion touche tous les domaines de l conomie On value le co t de la corrosion 4 environ du produit national brut 1 La corrosion des structures m talliques dans la construction peut causer de graves probl mes et de grandes pertes conomiques et humaines La d t rioration des armatures dans le b ton fissur
59. if La dissolution du fer dans l eau par oxydation illustre la corrosion g n ralis e Figure1 air a lt tube d acier Figurel Exemple de la corrosion g n ralis e dans un tube d acier Chapitrel Rappas bibliographiques amp g n ralit s L 2 2 Corrosion atmosph rique La corrosion atmosph rique d signe la r action de l oxyg ne de l air temp rature ambiante avec un m tal lorsqu la surface de ce dernier l humidit et les polluants forment un film d lectrolyte La vitesse de la corrosion atmosph rique d pend de la vitesse des r actions partielles aux interfaces m tal lectrolyte et oxyde lectrolyte Elle est donc en ce sens comparable la corrosion en milieu liquide ceci pr s qu il n y a pas vacuation des produits de corrosion par V lectrolyte et que ce dernier peut ventuellement s vaporer compl tement lors des phases de s chage pour se former lors de phase d humidit lev e Le ph nom ne de corrosion atmosph rique va donc d pendre troitement des polluants pr sents dans l air ambiant et de son degr d humidit La corrosion atmosph rique de l acier peut sch matiquement tre d crite par la r action suivante 4 Fe 30 2H20 4FeOOH 1 2 FeOOH Fe0 3 H2O 2 Le compos FeOOH qui peut tre consid r comme de l h matite Fe2O3 hydrat e 2 d signe globalement la rouille qui est en fait un m lange complexe
60. le renverse dans le ballon de synth se et on laisse le m lange sous reflux d azote et a temp rature T 65 C Un pr cipit de couleur vert est observ trois heures apr s le lancement de cette r action ce qui explique la formation d un nouveau produit On enl ve le montage lorsque la r action de formation de H2L2 est achev e Le produit obtenu est lav au m thanol puis s ch pour donner un rendement de r action de 63 Le produit se recristallise 4 chaud dans le m me solvant dont sa temp rature de fusion est T 229 C et sa conductivit molaire A 1 76 Q cm mol obtenue T 20 8 C C H2L2 10 M Solvant VcH3CN 5ml Le H2L est caract ris par diff rentes m thodes d analyse physico chimiques suivantes 41 Chapitrelll Synthese chimique des compos s organiques tudi s amp leurs caract risations phy sco chimiques IIL 2 2 2 Caract risation physico chimique du compos B a Chromatographie sur couche mince La puret du ligand H2L2 a t contr l e par chromatographie sur couche mince CCM en utilisant des plaques en gel de silice l luant tant le CH2CL v une tache jaune concentr e relative au ligand H2L2 compos B est observ e avec facteur de r tention Re 0 80 b Caract risation par spectroscopie infrarouge I R Le spectre du ligand H2L2 expose les principales bandes caract ristiques de vibration repr sent es la Figure 13 Le spectre IR mont
61. lectroniques Ces changements dans la structure lectronique sont d crits par la relation suivante AE E2 E1 hv he relation de Planck 11 D ou Longueur d onde de la radiation v Fr quence de la radiation c Vitesse de la lumi re h constante de Planck E2 El Energie de passage d un niveau nerg tique l autre Cette technique sert lucider la structure des mol cules organiques en indiquant la pr sence ou l absence de conjugaison dans un chantillon donn Elle sert d avantage d terminer les concentrations inconnues selon la loi de Beer Lambert Log 1 1 ele 12 La partie d nergie absorb e est IHl e 2 13 D o I Intensit de la radiation apr s absorption Io Intensit de la radiation avant absorption c Concentration de la solution 25 Chapitrell Description des m thodes utilis es amp conditions op ratoires IL 1 3 Spectroscopie infrarouge I R La spectroscopie infrarouge est une m thode qualitative qui sert a d terminer les groupements fonctionnels La spectroscopie IR se fonde sur les interactions des radiations lectromagn tiques avec les mol cules ou les atomes Elle mesure tout simplement l absorption des fr quences IR qui s talent de 4000 500 cm De nombreux groupements fonctionnels de mol cules organiques pr sentent ainsi des vibrations caract ristiques qui correspondent aux bandes d absorption
62. li r action Ce proc d est particuli rement adapt aux structures fortement carbonat es mais peu d grad es Par les inconv nients on peut citer 18 Chapitrel Rappas bibliographiques amp g n ralit s o Les risques de formation de fissure dans le b ton du fait des densit s de courant lev es o Les risques de fragilisation par l hydrog ne armatures de pr contraintes par fils adh rents o Les risques d alcali r action Ces deux traitements ont pour objet de remettre l tat initial le b ton et doivent s rement tre compl t s par des mesures additionnelles de protection 1 6 3 Rev tement organique sur armature 27 Fortement d velopp s aux USA au Canada et dans les pays du Golfe ces proc d s ne sont pas utilis s en France Ce sont essentiellement des rev tements a base de r sines poxy poudres Les performances m caniques et protectrices ont t examin es L efficacit de ces rev tements est bonne m me si on note une l g re perte d adh rence 1 6 4 Armatures sp ciales 27 Il est galement possible d agir directement sur l acier lui m me de deux mani res e En modifiant sa nature des aciers sp ciaux haute teneur en phosphore cuivre et chrome ont t d velopp s Les aciers inoxydables nuance ASTM 304 O 316 se comportent tr s bien dans le b ton m me en milieu chlorur eEn le rev tant Dans ce domaine la galvanisation des armatures appa
63. lieu Smulant l eau interstitidle du b t on Ceci explicite le pouvoir protecteur de ces compos s qui est faible temp ratures lev es Probablement que l action d passivante des chlorures l emporte sur le pouvoir protecteur de ces compos s Il y a un effet synergique Tableau 17 Influence de la temp rature sur les param tres lectrochimique de l acier en solution simulant le milieu interstitiel du b ton 0 8 M CT 10 M A ou B timm 28 jours SM Cl A SM Cl B SM Cl T Eor Le be T inhi Fue dom Timi C mV ECS mA cm mV ECS mA em mV ECS mA em 30 856 1 1 2748 813 7 0 9840 22 81 819 3 1 20 5 9 40 868 2 1 4430 844 7 1 3460 6 72 862 7 1 6209 50 873 6 1 7283 868 1 1 4852 14 07 868 3 1 93 60 867 4 1 8340 856 8 1 7166 64 879 9 2 2179 Figure 34 Effet de la temp rature sur les courbes de polarisation de l acier en solution log i pAfem simulant le milieu interstitiel du b ton 0 8 M CT timm 28 jours S M 08MCy SM 08MCr SM 08MC SM 08MCT T 30 C T 40 C T 50 C T 60 C 69 ChapitrelV R sultatse discussion en milieu dmulant l eau interstitidle du b t on log i mcm compos A 0 8 MCT T 30 C compos A 0 8MCT T 40 C compos A 08 MCT T 50 C compos A 08 MCI 3 T 60 C Figure
64. lieu dmulant l eau interstitidle du b t on IV 1 Etude du comportement lectrochimique de l acier en absence d inhibiteur Des tudes faites pr c demment ont montr que plus la concentration en ions agressifs tels que les ions chlorures augmente plus la vitesse de corrosion ne croit Pour cela nous avons suivi l volution du potentiel et du courant de pic de dissolution de l lectrode acier de construction plong e dans une solution simulant l eau interstitielle du b ton en pr sence et en absence de 0 8 M en ions agressifs chlorures en fonction du temps d immersion IV 1 1 Etude du comportement lectrochimique de l acier en pr sence de 0 8 M en NaCl et en fonction du temps d immersion Les cyclovoltammogrammes obtenus Figure 16 montrent que le courant de pic de corrosion devient plus intense au fur et mesure que le temps d immersion augmente 3000 2000 1000 1000 i u A cm 2000 3000 4000 0 Jour 5000 7 Jour 6000 14 Jour 21 Jour 7000 28 Jour 8000 Densit de courant 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 Potentiel E V Figure 16 Courbes de polarisation de l acier F10 en pr sence des ions chlorures et en fonction du temps d immersion Le m canisme de la corrosion en ce milieu basique se d roule selon les r actions suivantes 2 e En zone anodique Fe gt Fe 2e 42 48 ChapitrelV R sultatset
65. lieu selon le rapport CI OH 23 G goethite a FeOOH L l pidocrocite y FeOOH A akagan ite B FeOOH M magn tite Fe304 Gouda 24 qui a tudi la corrosion des aciers immerg s dans une solution alcaline a constat l existence d une relation lin aire entre le pH et la concentration des chlorures pH 0 83 log Ca K 8 O Ca est la concentration critique de CT et K est une constante La difficult de mesurer la teneur en ions OH dans le b ton au contact de l acier a conduit utiliser un autre type d indication savoir le pourcentage en ions chlore par rapport 17 Chapitrel Rappas bibliographiques amp g n ralit s au poids de ciment ou de b ton Des essais de laboratoire 25 sugg rent que la propagation de la corrosion s amorce pour une concentration en ions chlore de l ordre de 0 5 en poids de Ciment D apr s Broomfield 26 le seuil critique correspond plus exactement au moment o le rapport CI OH devient sup rieur une valeur comprise entre 0 6 et 1 0 Ce seuil est atteint lorsque la concentration en chlorures solubles est approximativement de 0 2 0 4 par rapport la masse de ciment 1 6 M thodes de protection de corrosion des armatures du b ton 1 6 1 D chloruration 27 Cette technique a pour objet d extraire les ions chlorures du b ton A la cathode et Vanode les r actions sont identiques celles de la r alcalinisation a l anode il y a en p
66. lit une relation de proportionnalit inverse entre le courant de corrosion et la valeur de la r sistance de polarisation Cependant la valeur de corr ne peut tre d duite de la valeur de R que si la quantit Ba B Ba Be est connue c est dire si les valeurs de la pente de Tafel sont elles m mes connue dans le cas contraire on peut ce pendant remarquer que le rapport Ba Bc 2 3 Ba Be est toujours centr au tour d une valeur moyenne de 10 mV avec des carts extr mes de 10 mV il sera donc toujours possible partir de la mesure de Rp de conna tre avec une bonne pr cision la valeur du courant de corrosion On aura Lorr B Rp avec 10 mV lt B lt 30 mV 38 33 Chapitrell Description des m thodes utilis es amp conditions op ratoires logi mA cm Partie anodique Partie cathodique Lcorr Droite de TAFEL Pente Ba Droite de TAFEL Pente Bc Ecorr E i 0 E mV Figure 10 Courbe de Tafel II 2 Conditions exp rimentales II 2 1 Mode op ratoire Notre tude est bas e essentiellement sur le trac des courbes de polarisations i f e et les droites de Tafel log i f e Ce travail a t r alis l aide d un dispositif exp rimental Sch ma 3 constitu par un potentiostat de marque TACUSSEL de type PGP 201 permettant de faire les mesures lectrochimiques un bain thermostat un micro ordinateur avec une interface ad quate dot d u
67. lus d gagement de chlore Au sein du b ton il y a migration d ions Cl Na K Ca Les ions chlorures sont r cup r s dans la couche externe puis limin s Toutefois si la p n tration est trop lev e et d passe les armatures de peau la migration des chlorures ne se fera pas correctement Les contr les consistent dans la v rification du profil de concentration en chlorures avant et apr s le traitement 1 6 2 R alcalinisation 27 Cette m thode a pour objectif de r introduire une certaine alcalinit au sein du b ton a l aide de courant lectrique Celui ci est introduit au travers du r seau d armatures cathode pole n gatif par l interm diaire d un treillis ext rieur anode pole positif appliqu sur le parement et d une solution de carbonate de soude molaire soit environ 100g l impr gnant une p te base de fibres de cellulose contact lectrolytique avec le b ton Le courant est appliqu gr ce un g n rateur Les densit s de courants sont de l ordre de 0 5 2 A m de b ton pendant une dur e de quelques semaines e Sur les armatures il y a production d ions hydroxyles assurant progressivement une alcalinit e Sur les treillis il y a d gagement d oxyg ne Au sein du b ton il y a transport d lectrolyte alcalin Les contr les consistent en une cartographie de la profondeur de carbonatation et d un examen p trographique des granulats risques d alca
68. n bacteri ne La corrosion bact rienne peut tre d finie comme un ph nom ne o les bact ries jouent un r le primordial essentiel soit en acc l rant un processus d j tabli soit en cr ant un terrain favorable son tablissement En effet on peut consid rer que les bact ries jouent un r le d acc l rateur de corrosion lectrochimique en emp chant la polarisation de se produire par v Fixation de lH cathodique bact rie sulfato reductrices v Transformation de sels ferreux en hydroxydes ferrique Ferro bact ries 4 Dans les circuits de refroidissement a r s c est la corrosion lectrochimique en pr sence d oxyg ne qui sera la plus craindre surtout sous les d p ts par a ration diff rentielle Un mauvais quilibre calco carbonique ainsi qu un taux de concentration trop lev peut entartrer s v rement une installation L encrassement biologique et la corrosion bact rienne sont les autres probl mes de ces installations avec les l gionelles qui sont dispers es par les tours a ror frig rantes Sch mal Eau chaude Circuit de sanitaire refroidissement Circuit G n rateur de chauffage de vapeur TUCO R seaux POTEM Climatisation eau glac e Sch mal Diff rentes installations touch es par la corrosion bact rienne Chapitrel Rappds bibliographiques amp g n ralit s 1 2 5 Corrosion par piq re 2 La corrosion par piq re d signe une attaque local
69. n logiciel lt lt voltatmaster 4 gt gt permettant le traitement des donn es pour tablir les relations entre le potentiel le courant et le temps et de d terminer les diff rents param tres lectrochimiques 34 Chapitrell Description des m thodes utilis es amp conditions op ratoires Voltalab PGP 201 ara Bain Thermostat C llule lectrochimique Sch ma 3 Dispositif exp rimental de mesure IL 2 2 Cellule de mesure et lectrodes Les exp riences lectrochimiques sont effectu es dans une cellule de mesure en verre de forme cylindrique de contenance 100 ml munie de 5 rodages permettant de d placer en position fixe reproductible Nos l ments de travail sont e L lectrode de travail est un acier doux de construction de nomination F10 et de 6 mm de diam tre e L lectrode de r f rence arrivant le plus pr s possible l chantillon pour minimiser la chute ohmique c est une lectrode de mercure oxyde de mercure Hg HgO cette lectrode de r f rence a un potentiel rigoureusement constant et situ e 140 mV par rapport celui de l lectrode normale hydrog ne ENH E ig Hgo E enn 140 mV 39 e Une lectrode auxiliaire appel e contre lectrode est une plaque de platine de 1 cm de surface dont son r le est d assurer le passage du courant lectrique dans la cellule lectrochimique 35 Chapitrell Description des m thodes utilis es et
70. nce de diff rentes concentrations en compos B Figure 29 montre que la vitesse de corrosion de l acier immerg dans une solution contenant diff rentes concentrations en compos B est toujours inf rieure a celle de l acier plong dans une solution contenant seulement des ions chlorures de compos B 0 8 MCI de compos B 0 8 MCI de compos B 0 8 MCI de compos B 0 8 MC1 de compos B 0 8 mM C17 Densit du courant if Alem Figure 29 Evolution de la vitesse de corrosion en fonction du temps d immersion en pr sence de 0 8 M en ions chlorures et de diff rentes concentrations en Compos B L volution du taux d inhibition en fonction de la concentration en compos B et en pr sence de 0 8 M en ions chlorures confirme l action inhibitrice de ce compos Figure 30 Les courbes repr sentant les taux d inhibition du compos B en pr sence de 0 8 M en ions chlorures en fonction du temps d immersion montrent que l ajout imm diat de ce dernier provoque une inhibition importante 70 qui croit en fonction du temps au fur et mesure que la concentration d croit La protection efficace de cet inhibiteur est due a la densit lectronique des lectrons non appari s de l azote et de l oxyg ne renforc e par les lectrons du groupement naphtol 63 ChapitrelV R sultatse discussion en milieu Smulant l eau interstitidle du b t on d inhibition Taux m 10
71. ne solution simulant l eau interstitielle du b ton en pr sence des ions chlorures et diff rentes concentrations en compos B timm 28 Jours Concentration de Ecorr corr Rp Teorr Tinhib compos B M mV uA em KOhm cm um an 0 8M Cl 0 879 1 710 90 0 03542 8315 10 706 0 8 9081 3 19 104 1 98 74 10 699 8 8 5287 3 31 99 75 98 8 10 735 8 12 9912 2 28 151 9 98 17 10 688 0 8 0664 3 73 94 34 98 86 L volution de la vitesse de corrosion en fonction du temps d immersion en pr sence de diff rentes concentrations en compos B Tableau 12 montre que l addition du compos B fait diminuer la vitesse de corrosion Tableau 12 Evolution de la densit du courant de corrosion i uA Cm en fonction du temps d immersion a diff rentes concentration de compos B en pr sence de 0 8 M de CI icorr LA Cm Concentration de compos B M 0 7 14 21 28 0 8M CI Jours Jours Jours Jours Jours 0 11 4477 127 0 336 6 485 3 710 9 10 1 51 12 7412 14 3971 10 3924 8 9081 10 gt 1 7684 25 4543 12 8631 11 5692 8 5287 10 1 4176 74 5812 16 0082 15 9326 12 99 10 7 3 2398 27 4166 13 0489 12 7051 8 0664 62 ChapitrelV R ultatse discussion en milieu dmulant l eau interstitidle du b t on L volution de la vitesse de corrosion en fonction du temps d immersion en absence et en pr se
72. ns en compos A a timm 28 jours Concentration du Ecorr Lore Rp Teori Tinhib compos A M mV uA em KOhm cm um an 0 392 5 1 7764 14 72 20 77 10 418 5 1 2766 19 17 14 93 28 13 10 347 2 1 3362 20 22 15 62 24 78 10 448 4 1 5747 15 94 18 41 11 35 10 387 7 1 7089 13 37 19 98 3 8 Nous remarquons un d placement du potentiel de corrosion vers une valeur plus positive avec une diminution de la vitesse et du taux de corrosion si la concentration est faible de l ordre de 10 M Le plus grand taux d inhibition est trouv pour 10 M et il est valu Tinhib 28 53 ChapitrelV R sultatse discussion en milieu Smulant l eau interstitidle du b t on Le mode d expression de l efficacit d un inhibiteur taux d inhibition est d termin selon la relation suivante Tinh io i io SD Avec ig courant de corrosion en absence d inhibiteur i courant de corrosion en pr sence d inhibiteur Les trac s des courbes repr sentants le taux d inhibition en fonction du temps d immersion de l acier montre que l inhibition est croissante en fonction du temps d immersion Figure 21 Taux d inhibition 6 P E 10 M de compose A 4 107M de compos A Figure 21 Evolution du taux d inhibition pour diff rentes concentrations en compos A en fonction du temps d immersion IV 2 1 2 En pr sence des ions
73. nt of concrete is a hot topic New structures Schiff bases were tested and showed satisfactory results We propose to study the inhibitory effect of two organic compounds Schiff bases symmetrical and asymmetrical towards the corrosion of mild steel in basic chlorinated medium simulating concrete pore solution by cyclic voltammetry Tests on the protection of reinforcement concrete will be satisfactory The inhibition rate determined for this tow compounds are similar The structure has little effect towards inhibitory effectiveness of these Schiff bases Keywords Corrosion inhibitor Schiff bases reinforced concrete and rebar cyclic voltametry
74. nt utilis s pour former des images exprimant des propri t s diff rentes du mat riau topographie h t rog n it de composition l mentaire locale respectivement 48 27 Chapitrell Description des m thodes utilis es et conditions op ratoires IL 1 8 M thode lectrochimique Introduction L objectif du pr sent travail est d examiner le pouvoir inhibiteur de deux familles de compos s organiques vis a vis de la corrosion d un acier de construction en milieu basique simulant l eau interstitielle de b ton en pr sence de chlorures Ce chapitre a pour but de pr senter les m thodes exp rimentales lectrochimique et d analyse utilis es dans cette tude a Voltamp rom trie cyclique La voltamp rom trie cyclique est une m thode lectrochimique qui permet de pr ciser les conditions dans lesquelles une r action d oxydation ou de r duction est r alisable par voie lectrochimique et ventuellement d tablir le m canisme 49 Dans cette m thode on mesure l intensit de courant dans une cellule lectrolytique en fonction de la tension lectrique on construit le diagramme tension intensit de courant et on tire des informations sur la composition de la solution lectrolytique 50 Le potentiel de d part Eo est choisi de telle fa on qu aucune substance ne soit 2e M9 l ctroactive La courbe de polarisation appel e voltammogramme pr sente les variations d
75. num Press New York 1970 61 S Bradford Corrosion and Protection Van Nostrand Reinhold New York 1992 82 R sum La recherche de nouveaux inhibiteurs de corrosion notamment celle des armatures du b ton est un sujet d actualit Dans cet objectif on se propose de synth tiser caract riser et d tudier l action inhibitrice de deux compos s organiques bases de Schiff sym trique et asym trique vis a vis de la corrosion d acier doux en milieu basique chlorur simulant l eau interstitielle du b ton par voltametrie cyclique Les nouvelles structures bases de Schiff test es ont montr des r sultats satisfaisants Les taux d inhibition d termin s pour les deux structures sont proches La structure dans ce cas affecte peu l efficacit inhibitrice de ces bases de Schiff Mots cl s Inhibiteur de corrosion bases de Schiff b ton arm armatures et voltametrie cyclique gail Le LASI ai ap ael g g Sane Jun ebi asal g paga 58 ujal duals sans USE albi ye dadl y 3 8 blia i ael Ay gaad GUS yall Ge col Lu j Ll 9 g ii li odel ias Apa pe qui Ye g n Lal gall iaai ahul g Aila all Du g Adis 5 ayy SU y ode 5 ga gacli hu g SY gall JU nail 8 lis aall JE de HAN sa SR case 5 35 yall il oie Ral ya Gie al Alle iaa dai Ole 5 Aled Ades GI figs uaind Gabi Of oi Aaii ei Lals ais Kas 5 dale Alu ja Cand acl JS UN hi Abstract The search for new corrosion inhibitors in particular to the reinforceme
76. on concrete service life International congress on advanced materials their processes and applications Munich Germany 2000 40 J M Lafave DW Pfeifer D L Sund D Lovett S A Civjan Using mineral and chemical durability enhancing admixtures in structural concrete Concr Int 71 2002 41 B Elsener M Bu chler F Stalder H Bo hni Migrating corrosion inhibitor blend for reinforced concrete Part 1 Prevention of corrosion Corrosion 55 63 1999 42 J Tritthart Transport of a surface applied corrosion inhibitor in cement paste and concrete Cem Concr Res 33 34 2003 43 C K Nmai Multi functional organic corrosion inhibitor Cem Concr Com 26 199 2004 44 H Saric imen M Mohammad A Quddus M Shameem MS Barry Effectiveness of corrosion inhibitors in retarding rebar corrosion Cem Concr Com 24 89 2002 45 L Dhouibi E Triki A Raharinaivo Laboratory experiments for assessing the effectiveness of inhibitors against steel corrosion in concrete In Proceedings of the sixth international symposium on advances in electrochemical science and technology Chennai India 1998 46 S Dayagi Y Degani The chimistry of the carbon nitrogen double borlds Willy Wiley interscience New York 71 1970 47 S Baluja A Solanki and N Kachhadia Evaluation of Biological Activities of Some Schiff Bases and Metal Complexes Journal of the Iranian Chemical Society 3 312 2006
77. on de double col de 100 ml de volume apr s rin age du b cher avec le m thanol On fixe le ballon au dessus d un bain d huile T 65 C avec un support puis on prend 67 ul d thyl ne diamine avec une micro pipete produit volatil d 0 9 et on le met dans 5 ml de m thanol en suite avec une pipette pasteur on ajoute goute a goute la solution l thyl ne diamine m thanol dans le ballon de synth se On laisse le m lange au reflux sous azote Un pr cipit de couleur jaune est observ apr s une demi heure apr s le lancement de la r action ce qui explique la formation d un nouveau produit On r cup re le solide form sur un papier filtre et on limine le m thanol inclus par vaporation sous vide dessiccateur Ce qui nous donne un rendement de 66 La recristallisation est faite dans un m lange dichlorom thane cyclohexane 1 3 V V par diffusion libre 38 Chapitrelll Synthese chimique des compos s organiques tudi s amp leurs caract risations phy sco chimiques IIL 1 1 2 Caract risation physico chimique a Chromatographie sur couche mince La puret du ligand H2L a t contr l e par chromatographie sur couche mince CCM en utilisant une plaque en gel de silice l luant est le CH2CL2 avec 4 5 goute d thanol Une tache jaune concentr e relative au ligand H2L compos A est observ e avec un facteur de r tention R 0 72 b Caract risation par spectro
78. oncrete Structures From Theory to Practice In a Marine Environment Norv ge 53 1997 16 A Raharinavio J M Genin Sur la corrosion des armatures du b ton en pr sence des chlorures Materiales de constructions 36 65 1986 17 A Neville Chloride attack of reinforced concrete an overview Materials and Structures 63 1995 18 C L Page N R Short and W R Holden The influence of different cements on chloride induced of reinforcing steel Cement and Concrete Research 16 79 1986 19 K Byforts Chloride initiated reinforcement corrosion chloride binding CBI report 1 90 Swedish Cement and concrete Research Institute Stockholm 1990 20 J Van Muylder L Vansathler R Winand and M Pourbaix Electrochemical behavior of iron in localized corrosion cells in the presence of chloride 7th int Cong on Metal Corr Rio de Janerio 705 1978 21 C L Page P Lambert and P R W Vassie Investigations of reinforcement corrosion I The pore electrolyte phase in chloride contaminated concrete Materials and Structures 24 243 1991 22 D A Haussmann Corrosion in concrete How does it occur J Material protection 198 1967 23 A Raharinaivo G Arliguie T Chaussadent G Grimaldi V Pollet and G Tache La corrosion et la protection des aciers dans le b ton Collection du laboratoire central des ponts et chauss es 1998 24 V
79. orrosion en absence de chlorure La Figure 7 montre le sch ma de la corrosion par les ions chlorure 21 Figure 7 Mod le de PAGE d attaque de l acier par les ions chlore 21 16 Chapitrel Rappds bibliographiques amp g n ralit s Plus la concentration en chlorure au niveau des armatures est grande plus la vitesse de corrosion est lev e Une fois la corrosion amorc e il est plus difficile d y rem dier que dans le cas de la carbonatation e Teneur critique en ions chlore Pour exprimer la teneur critique des ions chlore n cessaire pour l amor age de la corrosion il est habituel de consid rer le rapport CI OH des ions activant CT par rapport aux ions passivant OH Selon Haussman 22 la valeur moyenne du rapport CI OH suffisante pour lancer la corrosion des aciers dans une solution alcaline dont l intervalle de pH est de 11 6 12 4 est de l ordre de 0 6 Si le pH est de 13 2 le rapport critique est de l ordre de 0 83 D autres tudes ont d montr que la teneur critique en CT est associ e un changement de nature des produits d oxydation la surface de l acier Lorsque CT lt OH il se forme de l hydroxyde ferreux stable lorsque le Cl gt OH l hydroxyde form est instable cette instabilit correspond la formation de produit de corrosion La Figure 8 montre l influence du rapport CI OH sur les produits de la corrosion Figure 8 Produits de corrosion du fer dans un mi
80. os base d AMA est attribu e la pr sence de chlore et l oxyg ne en sa composition 44 Une conclusion int ressante prouve que pour le b ton de mauvaise qualit E C 250 0 6 la r sistance de polarisation d termin e par la spectroscopie d imp dance augmente avec AMA contenue 0 3 6 et 9 m Ce qui est interpr t par la formation d un film autour de l acier Mais la concentration plus lev e que 6 I m n est pas efficace ou inutile Cependant pour le b ton dense 400 0 4 la r sistance de polarisation diminue avec la quantit d AMA ceci est attribu la formation d un film non stable dans le b ton en raison de son paisseur lev e 45 IV Bases de Schiff En souvenir du chimiste Hugo Schiff qui synth tisa et tudia les bases de Schiff pour la premi re fois en 1864 Ces ligands sont g n ralement obtenus par la condensation d une amine primaire sur un compos carbonyl qui conduit par une r action ob issant un quilibre conduisant la formation d un aminoalcool peu stable Ce dernier se d shydrate facilement en milieu acide pour donner des imines appel es base de Schiff Les imines sont souvent stables lorsque l amine porte un groupement aryle Sinon dans certains cas elles se d composent Il est noter qu il est n cessaire de d placer l quilibre vers la formation de l imine A ce niveau 1l est important de signaler que l limination de l eau constitue l
81. pe d adsorption pour le compos A IV 4 5 Effet de la temp rature sur l action inhibitrice des produits tudi s La d pendance de la vitesse de corrosion avec la temp rature est exprim e par l quation d Arrhenius Laer K exp 2 O Ea est l nergie d activation R est la constante des gaz parfaits K est un facteur pr exponentiel T est la temp rature absolue La comparaison des nergies d activation obtenues en pr sence Ea ou non Ea d inhibiteur permet de pr voir la d pendance du pouvoir protecteur de l inhibiteur avec la temp rature Radovici propose un classement des inhibiteurs reposant sur la comparaison des nergies d activation obtenues en leur pr sence Ea ou non Ea distingue 53 1 Les inhibiteurs pour lesquels Eai gt Ea s adsorbent sur le substrat par des liaisons de nature lectrostatique liaison faible Ce type de liaison sensible la temp rature ne permet pas de lutter efficacement contre la corrosion quand la temp rature augmente 2 Les inhibiteurs pour lesquels Ea lt Ea pr sentent quant eux une augmentation du pouvoir protecteur avec la temp rature Les mol cules organiques de l inhibiteur s adsorbent la surface m tallique par liaisons fortes chimisorption 3 Les inhibiteurs pour lesquels Ea Ea ne pr sente pas d volution du pouvoir protecteur avec la temp rature tr s peu de compos appartient cette derni re cat gorie
82. photom trie UV Visible L tude par spectrophotom trie UV Vis a montr deux bandes d absorption la premi re est localis e Amax 220 nm indiquant la pr sence du groupement carbonyle et la second bande est localis e Amax 330 nm indiquant la pr sence de la fonction imine c Caract risation par spectroscopie infrarouge I R Le spectre IR du ligand H2L montre les principales bandes caract ristiques de vibration repr sent es sur la Figure 11 La fonction OH apparait entre 3000 et 3500 cm La fonction imine C N caract ristique des bases de Schiff apparait 1571cm et celle du groupement carbonyle C O 1715 cm 100 Intensit T oO 1 a o 4500 4000 3500 3000 2500 2000 Nombre d onde cm Figure 11 Spectre infrarouge du compos H2L 39 Chapitrelll Synthese chimique des compos s organiques tudi s amp leurs caract risations phy sco chimiques d Analyse l mentaire L analyse l mentaire effectu e l universit de Strasbourg au niveau du service de microanalyse est conforme avec la structure chimique de H2L Tableau 1 Tableau 1 R sultats de la microanalyse du Compos A Compos A Pourcentage N C H Valeur Exp rimentale 7 67 59 44 5 34 Valeur Th orique Attendue 7 77 59 99 5 59 e Spectroscopie de masse Cette analyse est r alis e au service spectroscopie de masse institut de chimie Stras
83. r la partie e Teneur critique en ions chlore la couche passive ne peut plus prot ger acier 13 Chapitrel Rappds bibliographiques amp g n ralit s La d passivation n cessite un taux de CT lev si l alcalinit de la solution interstitielle est suffisamment lev e Par contre si le pH est inf rieur a 9 5 la teneur critique en chlorure n cessaire pour provoquer la d passivation est plus faible La pr sence d ions chlore attaque le film d oxyde mais n a pas d influence sur la composition et la structure des produits de corrosion C est l oxyg ne qui d termine la composition chimique de ces produits Selon Tuutti 14 le processus de corrosion des aciers dans le cas d un b ton initialement sain s effectue g n ralement en trois tapes Figure 6 1 la phase d initiation phase A l acier est stabilis par la couche de passivation qui emp che la formation de rouille mais au cours de cette p riode les agents agressifs p n trent dans la structure poreuse du b ton d enrobage 2 la phase d amor age ou de propagation phase B correspondant la d passivation progressive de l acier lorsque les agents agressifs ont atteint l interface acier b ton Durant la deuxi me phase se produit la propagation de la rouille produite par les r actions d oxydation la surface du m tal La formation des produits d oxydation provoque un gonflement qui finit par provoquer la fissuration de l enro
84. rait tre int ressante 1 6 5 Protection cathodique La protection cathodique des armatures consiste leur imposer un potentiel lectrique suffisamment n gatif pour que le fer ne puisse pas se dissoudre C est une m thode qui n est que peu employ e et qui est appliqu e des ouvrages particuliers ponts plates formes p troli res 28 I 7 Protection par les inhibiteurs de corrosion Les inhibiteurs de corrosion ont un int r t croissant puisqu ils peuvent tre consid r s comme technique prometteuse offrant une pratique facile avec des co ts r duits Pour cette raison une gamme tendue des inhibiteurs est de nos jours disponible pour le client 29 Les inhibiteurs de corrosion peuvent tre classifi s selon leurs m thodes d application selon leur m canisme de protection ou leur contenu 19 Chapitrel Rappas bibliographiques amp g n ralit s 1 7 1 M thodes principales d application ajout s comme m lange au b ton frais ou aux mortiers de r paration OG appliqu sur la surface du b ton durci pour traitement ext rieur Ils sont a Anodiques L action anodique d inhibiteurs sur la dissolution de l acier est de r duire le taux de corrosion par une augmentation du potentiel de corrosion de l acier L inhibiteur anodique le plus g n ralement utilis est le nitrite de calcium Ca NO h Le nitrite de sodium le benzoate de sodium et le chromate de sodium
85. rant d change y la surtension Er En Er potentiel pour un courant I En potentiel d quilibre Cette relation peut tre appliqu e un couple mixte entre l oxydation du m tal et la r duction d un l ment de la solution On se ram ne une quation de la forme I korr exp anF E Ecorr R T exp BnF E Ecorr R T 28 Icorr Courant de corrosion Eeorr potentiel de corrosion a coefficient de transfert anodique du couple Redox M M B coefficient de transfert cathodique du couple Redox pr sent dans le syst me 31 Chapitrell Description des m thodes utilis es et conditions op ratoires La d termination de Io passe par des cas particuliers d application de la relation 28 loi de Tafel et la loi de Stern et Geary f Loi de Tafel Les courbes de polarisation pr sentent une portion lin aire dans des domaines de potentiels loign s du potentiel de corrosion Egor ces domaines sont appel s domaines de Tafel Ils s obtiennent partir des trac s des courbes logarithmiques pour des surtensions lev es E gt gt Ecor domaine anodique ou E lt kE r domaine cathodique et permettent de calculer les coefficient de Tafel Ba et Be n gt gt 0 T kor exp anF E Ecrr R T 29 Ln T Ln kor anF E Ecorr R T 30 On a alors E Eoorr Ln I Ln kor RT onF 31 La relation 33 montre une variation lin aire Ln I f E qui correspond la loi de Tafel celle
86. rant i UA cm 2000 4 4000 6000 4 8000 4 4000 2000 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 Potentiel V 0 M de Compos B 0 8 M cl 10 M de Compos B 0 8 M cl 10 M de Compos B 0 8 M cl 10 M de Compos B 0 8 M cl 10 M de Compos B 0 8 M cl Figure 27 Courbes de polarisation de l acier F10 en pr sence de 0 8 M en ions chlorures et montrent un d placement du potentiel de corrosion vers des valeurs moins n gatives et une de diff rentes concentrations en compos B L exploitation de ces courbes a permis le trac des courbes de Tafel Figure 28 qui nette diminution des courants de dissolution Les param tres lectrochimiques correspondants sont regroup s au Tableau 11 log i uA cm Figure 28 Courbes de Tafel de l acier F10 en pr sence de 0 8 M en ions chlorures et de 0 5 4 0 3 5 3 0 2 5 2 0 1 5 1 0 0 5 0 0 0 M de compos B 0 8M cl 10 M de compos B 0 8M cl 10 M de compos B 0 8M cl 10 Mde compos B 0 8M cl 10 M de compos B 0 8M cl 1000 950 900 850 800 750 700 650 600 Potentiel mV diff rentes concentrations en compos B 61 ChapitrelV R ultatse discussion en milieu Smulant l eau interstitidle du b t on Tableau 11 Caract ristiques lectrochimiques relative l acier de construction dans u
87. rbes de Tafel correspondantes nous ont permis de d terminer les diff rents param tres lectrochimiques le potentiel de corrosion Ecorr la vitesse de corrosion icorr la r sistance de polarisation Rp et le taux de corrosion Tcorr Tableau 5 49 ChapitrelV R sultatse discussion en milieu dmulant l eau interstitidle du b t on Tableau 5 Caract ristiques lectrochimiques relative l acier de construction dans une solution simulant l eau interstitielle du b ton en pr sence des ions chlorures Temps d immersion Ecorr corr Rp Too jours mV LA cm kOhm cm um an 0 636 4 11 45 18 66 133 8 7 890 4 127 00 0 24002 1485 14 904 1 336 60 0 07038 3937 21 891 4 485 30 0 05485 5676 28 879 1 710 90 0 03542 8315 D apr s le Tableau 5 nous constatons un d placement du potentiel de corrosion vers des valeurs n gatives avec une augmentation de la vitesse et du taux de corrosion et une diminution de la r sistance de polarisation en fonction du temps d immersion Les trac s de icor f timm Figure 17 et Rp f timm Figure 18 montrent bien que l acier est beaucoup plus attaqu par la corrosion lorsque le temps d immersion augmente Densit de courant i pA cm 10 15 20 25 30 Temps Jours Figure17 Evolution du courant de corrosion en fonction du temps d immersion en pr sence des ions chlorures 50 ChapitrelV R ultatse discussion
88. re l apparition de la fonction OH la fr quence de vibration 3077 53cm gt 3000 cm la fonction imine C N 1658 84 et vers 1694 52cm caract ristique de la pr sence de C O E sHimad2zu T 75 67 5 mig 52 5 45 8 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 1 Cm Figure 13 Spectre infrarouge du compos H2L2 c Analyse l mentaire L analyse l mentaire effectu e l universit de Strasbourg au niveau du service d analyse Tableau 2 Nous a permet de donner la structure chimique du compos B 42 Chapitrelll Synthese chimique des compos s organiques tudi s amp leurs caract risations phy sco chimiques Tableau 2 R sultats microanalyse du Compos B Compos B Pourcentage N C H Valeur Exp rimantale 4 412 69 75 5 352 Valeur Th orique 4 528 69 894 4 888 Attendue L ensemble de ces r sultats concordants confirme la structure propos e ci dessus d Diffraction des rayons X La structure cristalline de ce compos a t donn e par l analyse par diffraction des rayons X effectu e au laboratoire des sciences chimiques de Rennes en France Figure 14 ve C12 04 C16 cig a Figure 14 HL compos B Le monocristal identifi est original caract ris par les param tres cristallographiques suivants Tableaux 3 et 4 43 Chapitrelll Synthese chimique des compos s organique
89. rtir du milieu environnant La vitesse de p n tration des chlorures dans les pores du b ton varie selon la structure poreuse et les conditions d exposition En milieu satur elle peut tre d crite par un processus de diffusion respectant la loi de Fick 5 Ou D est le coefficient de diffusion apparent qui prend en compte la possibilit de Pi geage des ions chlore par r action chimique avec les aluminates ou par adsorption a la surface des pores et C x t est la concentration en ions chlore une profondeur x au bout du temps t Les chlorures qui p n trent dans le b ton peuvent en effet r agir chimiquement avec le C3A du ciment Cette r action produit des monochloroaluminates hydrat s C3A CaCr 10H20 qui sont des hydrates relativement stables dans le b ton La formation des chloroaluminates permet de fixer des chlorures dans le b ton ce qui r duit en cons quence la teneur en chlorures libres et par le fait m me les risques de corrosion Ce ph nom ne explique pourquoi les ciments riches en C3A offrent en g n ral une meilleure protection contre la corrosion des aciers 15 Chapitrel Rappas bibliographiques amp g n ralit s d Vitesse de corrosion La vitesse de corrosion des barres d armature est plus grande en pr sence de chlorures Les chlorures ont deux effets dans les m canismes de corrosion ils diminuent la r sistivit de l lectrolyte ce qui facilite le transport de
90. s Dans la solution interstitielle du b ton sain les ions Fe produit de la dissolution anodique peuvent rester sous la forme Fe OH ou tre oxyd s en ions Fe qui se trouvent sous la forme Fe OH formant le mince film passif la surface de l acier Dans ce cas l acier est prot g et il n y a pas de dommages d tectables dus la corrosion La d passivation de l acier dans le b ton se produit le plus souvent par l action de deux agents qui peuvent se pr senter simultan ment le dioxyde de carbone CO carbonatation et les chlorures se trouvant au niveau des armatures Ces deux agents interagissent entre eux puisque la carbonatation peut affecter la diffusion de chlorures au sein du b ton en changeant la structure des r seaux poreux 12 La carbonatation pourrait provoquer une r duction de la porosit totale et une redistribution de la taille des pores Cela pourrait rendre la p n tration des chlorures plus difficile 13 b Carbonatation L tat de corrosion actif fait suite la carbonatation du b ton d enrobage qui correspond la formation de carbonate de calcium CaCO3 partir de la portlandite et une diminution simultan e du pH de la solution interstitielle du b ton Ca OH CO2 gt CaCO H0 4 pH gt 12 pH lt 9 5 Dans un tel b ton la couche passive ne r siste pas et la corrosion d marre Par ailleurs lorsque la teneur en chlorures atteint ou d passe une valeur critique voi
91. s tudi s amp leurs caract risations physco chimiques Tableau 3 Donn es cristallographique et affinement pour le ligand H2L2 Molecular formula moiety Molecular weight Temperature K Radiation Crystal system Space group alA b A c a BC 70 Volume A Z Deate g Cm Cristal size mm Crystal description Crystal colour Absorpt ion coefficient mm F 000 Reflections collected unique Range indices h k 1 Teta limit No of observed data I gt 2 sigma l No of variables No of restraints Goodness of fit on F Largest diff Peak and hole eA Ri wR2 I gt 2 sigma l R wR all data Cis His N O4 309 31 173 2 MoK a 0 71073 A Monoclinic P21 c 13 6649 6 7 2010 2 14 5552 5 90 00 94 844 2 90 00 1427 13 9 4 1 440 0 50 0 40 0 35 prism pale yellow 0 103 648 8340 3256 R av Req 0 0683 16 17 9 8 14 18 1 50 27 46 2678 218 0 1 071 0 331 and 0 295 0 0469 0 1326 0 0589 0 1475 44 Chapitrelll Synthese chimique des compos s organiques tudi s amp leurs caract risations physco chimiques Tableau4 Longueur des liaisons et angle du ligand H2L Longueur des liaisons A Angle C1 O1 1 3540 16 O1 C1 C2 124 78 12 C1 C2 1 3692 19 O1 C1 C10 114 78 12 C1 C10 1 4308 19 C2 C1 C10 120 42 12 C2 C3 1 4168 19 C1 C2 C3 120 63 12 C3 C4 1 4185 19 C2 C3 C4 122 29 13 C3 C8 1 423 2 C2 C3 C8 119 02
92. s limons etc ni plus de 35 grammes de mati res et sels solubles sous r serve que ces sels dissous ne risquent pas de nuire la conservation des b tons acides sulfates sels corrosifs mati res organiques L utilisation d eau de mer comme eau de g chage provoque g n ralement une chute sensible de la r sistance du b ton de plus elle favorise la corrosion des armatures et peut tre particuli rement dangereuse dans le cas de b tons fortement arm s ou pr contraints 1 4 4 Granulats les cailloux 11 La force du b ton est dans ses cailloux Un caillou est un petit morceau de pierre qu on ne doit pas reconstituer Un b ton sans caillou est un mortier Le meilleur b ton contient le maximum de cailloux pour un volume d termin tout le jeu consiste alors remplir les interstices avec du sable le ciment sert coller le tout S il n y a pas assez de sable le b ton sera poreux S il y en a de trop le b ton tend tre du mortier Les meilleurs b tons contiennent des cailloux et des sables de diff rentes granulom tries des gros cailloux avec des petits qui se logeront dans les interstices laiss s par les gros Du gros sable qui se logera dans les interstices laiss s par les petits cailloux Et enfin du sable fin qui se logera dans les interstices laiss s par le sable gros Lorsque le b ton est arm la granulom trie des l ments les plus gros est limit e par la plus petite distance entre deux
93. s ions d un site l autre ils d passivent les aciers par destruction locale de la couche superficielle piq res Aux endroits o la couche a t d truite l acier se dissout zone anodique alors que le reste de la surface encore passiv e correspond la zone cathodique Les chlorures agissent aux zones anodiques en augmentant la vitesse de corrosion 15 La surface des zones anodiques est plus petite que celle des zones cathodiques ce qui acc l re encore la vitesse de corrosion 16 Le rapport cathode anode lev favorise la progression localis e et en profondeur de la corrosion formant des piq res ou une corrosion caverneuse 17 Les r actions de corrosion au niveau de la cellule caverneuse sont encore mal comprises Le m canisme de ce type de corrosion est complexe car la composition de la solution l int rieur de la piq re est modifi e par rapport celle de la solution interstitielle qui l entoure 18 Au fond de la piq re les ions chlore s associent avec l ion hydrog ne de l eau pour former de l acide chlorhydrique et sont constamment recycl s Fe Cl H0 FeOH H Cr 6 H CT gt CT H 7 Ces r actions engendrent une importante baisse du pH entre 3 8 et 5 19 20 La dissolution du fer est alors acc l r e Les ions ferreux Fe diffus s hors de la piq re se combinent avec les ions hydroxyles de la solution interstitielle tandis que la r action cathodique est la m me que dans le cas de c
94. sit lectronique au centre est grande plus l effet d inhibition est grand 52 L adsorption de l inhibiteur A sur la surface d acier peut tre attribu e la formation de liaisons chimiques stables par les atomes polaires de limine C N et par les lectrons x des cycles aromatiques A noter que l inhibiteur B peut agir de la m me fa on que son homologue le compos A 76 ChapitrelV R sultatset discusion en milieu dmulant l eau intertitidle du b t on 77 Conclusion CONCLUSION GENERALE L tude du comportement lectrochimique de l acier F10 vis vis la corrosion dans un milieu chlorur simulant l interface armature b ton pH 13 5 en absence et en pr sence de 1 2 dehydroac tic acide thyl ne diamine et de 3 amino 2 Naphtol dehydroac tic acide a diff rentes concentrations et a diff rentes temp ratures aboutit aux conclusions suivantes En absence de l inhibiteur l acier se corrode Il pr sente des potentiels moins noble en pr sence de chlorures et sa vitesse de corrosion augmente avec le temps d immersion Le comportement est inverse dans les solutions contenant diff rentes concentrations en produits tudi s Les deux bases de Schiff sont des inhibiteurs de corrosion de l acier F10 dans le milieu basiques chlorur simulant l eau interstitielle du b ton Les essais lectrochimiques ont montr que les deux inhibiteurs utilis s sont des inhibiteurs mixt
95. tion progressive en fonction du temps L ensemble des r sultats obtenus confirme l action protectrice du compos H2L vis vis de la corrosion de l acier de construction F10 dans le milieu basique simulant l eau interstitielle du b ton que ce soit en absence ou en pr sence des ions nocifs CT Les taux d inhibition sont tr s sup rieurs en pr sence des chlorures Le compos A agit probablement par interaction avec la surface m tallique par le biais des paires d lectrons libres des h t roatomes N et O 57 ChapitrelV R sultatse discussion en milieu dmulant l eau interstitidle du b t on Cette Action est tr s marqu e pour des temps d immersion lev s et pour des concentrations tr s faibles Figure 25 D ot l importance pratique de cette base de Schiff Taux d inhibition 10 6 M compos A 08 M C17 emr M compos A 08 MC di 107 M compos A 0 8 MCI Figure 25 Evolution du taux d inhibition en fonction du temps d immersion en pr sence de 0 8 M en ions chlorures et de diff rentes concentrations en compos A Les r sultats lectrochimiques sont confirm s par des tudes de morphologie de surface effectu es par microscopie balayage lectronique MEB IV 2 1 3 Caract risation des produits par le MEB Les r sultats lectrochimiques sont confirm s par des tudes de morphologie de surface effectu es par microscopie balayage lectronique MEB L
96. tude du comportement lectrochimique de l acier en pr sence de 0 8 M en NaCl et en fonction du temps d immersion 48 IV 1 2 Etude du comportement lectrochimique de l acier en solution simulant le milieu interstitiel du b ton seul 51 IV 2 Etude du comportement lectrochimique de l acier en pr sence d inhibiteur 52 IV 2 1 Etude de l efficacit inhibitrice du compos A en absence et en pr sence des ions agressifs lt 2 LENS demand oass base die lads DV Es 52 IV 2 1 1 En absence des ions agressifs timm 28 JOUrs 52 IV 2 1 2 En pr sence des ions chlorures timm 28 JOurs 54 IV 2 1 3 Caract risation des produits par le MEB 58 IV 2 2 Etude de l efficacit inhibitrice du compos B en absence et en pr sence d s ions agressifs serar sud cas asain er ane ren ann ENAR E eas cedaeoedece et 59 IV 2 2 1 En absence des ions agressifs timm 28 JOUrs 59 IV 2 2 2 En pr sence des ions chlorures timm 28 JOUurs 60 IV 3 Comparaison de l action protectrice des deux compos s 64 IVA Effet de la temperature lt 5 nn its ent en nn Se NC aes 65 IV 4 1 Effet de la temp rature sur l acier immerg dans une solution simulant le mili
97. u dmulant l eau interstitidle du b t on 1 5 1 0 0 5 E 0 0 O Z 5 Z 0 5 D O 21 0 SM seule t 30 C SM seule t 40 C 15 SM seule at 50 C SM seule t 60 C 2 0 640 620 600 580 560 540 520 500 480 460 440 420 400 380 Potentiel mV Figure 31 Effet de la temp rature sur les courbes de polarisation de l acier en solution simulant le milieu interstitiel du b ton timm 28 jours Tableau 14 Influence de la temp rature sur les param tres lectrochimique de l acier en solution simulant le milieu interstitiel du b ton timm 28 jours Temp rature C Ecorr mV ECS Leorr LA cm 30 538 2 2 3370 40 520 2 2 8443 50 478 5 3 0302 60 466 4 3 1406 D apr s ces r sultats nous concluons que la cin tique de dissolution est augment e par contre I initiation de l attaque lectrochimique est retard e au fur et mesure que T croit Ce qui est en bon accord avec la th orie IV 4 2 Effet de la temp rature sur l acier immerg dans une solution simulant le milieu interstitiel du b ton 10 M de compos A Les r sultats d duits de la Figure 32 33 et le Tableau 15 et 16 obtenus pour l acier en solution simulant le milieu interstitiel du b ton 10 M respectivement de compos A et B timm 28 jours explicitent la protection de cet acier avec ces inhibiteurs 66 Chapitrel
98. u film form par des inhibiteurs organiques l paisseur et la composition du film protecteur d pend de la concentration de l inhibiteur 36 37 On a rapport que l inhibiteur de DMEA dimethylethanolamine composant principal des inhibiteurs d AMA est adsorb sur l acier doux dans les couches d paisseur de 2 10 nm 38 Selon d autres tudes qui ont employ la spectroscopie d imp dance lectrochimique une concentration limite de 0 5 1 0 dans une solution extraite partir du b ton serait n cessaire pour que l inhibiteur d AMA forme un film protecteur Des concentrations plus lev es d inhibiteur 2 et 4 et des taux plus lev s de chlorure de 2 4 n ont aucun effet sur le film protecteur 32 37 Ce r sultat a t confirm par une autre tude de recherche effectu e par spectroscopie de photo lectron de rayon X Il en d coule que la couche constitu e par DMEA est par adsorption chimique plut t que par adsorption physique 37 39 Les inhibiteurs organiques d amine ester ont des effets filmog nes Le composant filmog ne est un groupe d amine Les esters ont un effet d imperm abilisation 39 40 Les esters hydrolys s par l eau alcaline forment l acide carboxylique et son alcool correspondant La r action est pr sent e dans l quation I 26 o R et R repr sentent diff rentes mol cules d hydrocarbures RCOOR ester OH base RO anion d acide ROH alcool 9 L anion
99. ulant l eau interstitidle du b t on Les valeurs des param tres thermodynamiques d adsorption peuvent fournir des informations sur le m canisme d inhibition de corrosion Tandis qu un processus endothermique d adsorption AH gt 0 est attribu la chimisorption 60 un processus exothermique d adsorption AH lt 0 peut impliquer l adsorption physique et ou la ads chimisorption Dans notre cas les valeurs calcul es de AHS sont gales 12 27 Kj mol 1 pour le compos A CT indiquent que cet inhibiteur est physi sorb sur la surface m tallique Les valeurs de AS en pr sence de compos A CI sont lev es et positives traduisant une augmentation du d sordre qui intervient lors de la formation du complexe m tal esp ces adsorb es 61 Pour ce qui concerne les inhibiteurs nous pouvons dire que l efficacit inhibitrice d pend de plusieurs facteurs comme le nombre de sites d adsorption et leur densit lectronique la taille de la mol cule le mode d interaction avec la surface du m tal et la formation du complexe m tallique Les compos s organiques contenant des liaisons insatur es et ou des atomes polaires comme O N et S centre de l adsorption chimique sont souvent de bons inhibiteurs de la corrosion et de la piq ration du fer La propri t inhibitrice de chaque compos d pende de la densit lectronique au tour du centre d adsorption chimique plus la den

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