Monitoring of concrete electrical properties by embedded resistivity sensors, for the modelling of the hydric and ionic transport phenomena encountered during marine tide
Monitoring de propriétés électriques du béton par capteurs noyés en vue de la modélisation des phénomènes de transport hydrique et ionique au cours de cycles de marnage
Résumé
This thesis is carried out within the “ANR-DEMCOM” project, which focuses on the durability of maritime structures exposed to the penetration of chlorides from seawater. This phenomenon can lead to the corrosion of steel reinforcements, resulting in the degradation of the structure. In the tidal zone, which is partially saturated due to wetting/drying cycles, chloride transport occurs through convection with liquid water, a faster process than diffusion. Therefore, the tidal zone is the most sensitive to chloride penetration. Quantifying the transfer properties of concrete is essential for the modelling of transfer phenomena in concrete. Blast furnace slag is commonly used in maritime environments due to its positive effects on the transfer properties of concrete. In this thesis, the transfer properties of concrete are estimated using saturation degree and chloride profiles, obtained by embedded resistivity sensors. Thus, instrumented specimens are exposed to chloride penetration under different conditions: in saturated conditions (during a diffusion test) and in unsaturated conditions (during imbibition and tidal cycles), in an attempt to decouple water from chlorides. All these tests are carried out on three concrete formulations that differ only in their slag content, in order to study the effect of slag on transfer properties. The embedded sensor used in this work measures electrical resistivity over time and over the entire thickness of the specimen. Resistivity profiles are recorded during the various phenomena and are then converted into saturation degree profiles and chloride profiles using calibration curves and calibration surfaces. Finally, the transfer properties are estimated by fitting a transport model to the saturation degree profiles and chloride profiles obtained experimentally.
Cette thèse est réalisée dans le cadre du projet « ANR-DEMCOM » qui s’intéresse à la durabilité des ouvrages maritimes, exposés à la pénétration des chlorures provenant de l’eau de mer. Ce phénomène peut provoquer la corrosion des armatures métalliques, conduisant ainsi à la dégradation de la structure. Dans la zone de marnage partiellement saturée en raison des cycles d’humidification/séchage, le transport des chlorures se fait par convection avec l’eau liquide, qui est un phénomène plus rapide que la diffusion. La zone de marnage est donc la zone la plus sensible à la pénétration des chlorures. La quantification des propriétés de transfert du béton est donc essentielle pour la modélisation des phénomènes de transfert. Le laitier de haut fourneau est couramment utilisé en environnement maritime, grâce à ses effets positifs sur les propriétés de transfert du béton. Dans cette thèse, les propriétés de transfert du béton sont estimées à partir de profils de degré de saturation et de profils en chlorures, obtenus par capteurs noyés de résistivité. Pour ce faire, des éprouvettes instrumentées sont soumises à la pénétration des chlorures sous différentes conditions : en conditions saturées (lors d’un essai de diffusion) et en conditions non saturées (lors d’essais d’imbibition et de marnage), afin d’essayer de découpler l’eau des chlorures. L’ensemble de ces essais est réalisé sur 3 formulations de béton ne différant que par leur taux de laitier, afin d’étudier l’effet du laitier sur les propriétés de transfert. Le capteur noyé utilisé dans ce travail permet de mesurer la résistivité électrique en fonction du temps et de la profondeur de l’éprouvette. Les profils de résistivité sont enregistrés lors des différents phénomènes et sont ensuite convertis en profils de degré de saturation et profils en chlorures, grâce à des courbes et des surfaces de calibration. Enfin, l’estimation des propriétés de transfert est réalisée par ajustement d’un modèle de transport aux profils hydriques et ioniques obtenus expérimentalement.
Origine | Version validée par le jury (STAR) |
---|