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La corrosion des matériaux métalliques est un processus électrochimique, comprenant une réaction partielle anodique (processus d’oxydation) et d’une réaction partielle cathodique (processus de réduction). Les deux réactions ont lieu simultanément et à vitesse identique (densité du courant) à la surface de l’acier. La corrosion de l’armature produit des zones actives de corrosion à côté des zones passives qui forment ensemble ce qu’on appelle un élément de corrosion. Comparable à une pile électrique court-circuitée, l’anode (zone d’oxydation) et la cathode (zone de réduction) sont voisines et reliées électriquement à cause de l’humidité du béton (8.9.3). Il y a donc un courant électrique associé à l’érosion de l’acier d’armature (rouille) du côté de l’anode.
Si l’anode et la cathode sont de tailles microscopiques et voisines, on parle de micro-éléments. Ceux-ci mènent à une érosion répartie régulièrement sur la surface de l’acier et typique de la corrosion induite par la carbonatation (fig. 8.9.3 a). Par contre, si la cathode et l’anode sont plus espacées et de taille plus importante, on parle d’un macroélément. Les macro-éléments se forment, en règle générale, lors de la corrosion induite par les chlorures et provoquent des piqûres de corrosion (fig. 8.9.3 b).
La réaction cathodique partielle produit de la rouille ainsi que de l’hydrogène qui peut pénétrer dans l’acier et contribuer à sa fragilisation. Ce processus est favorisé en présence d’une contrainte de tension élevée comme p. ex. dans des aciers précontraints. On parle alors de risque de «corrosion fissurante sous contrainte induite par l’hydrogène ». Ce risque de corrosion fissurante sous contrainte existe lorsqu’un matériau de construction est soumis à de fortes contraintes de traction et subi en même temps une attaque de corrosion. Elle est particulièrement dangereuse du fait qu’elle se produit sans signes annonciateurs et provoque généralement la rupture subite de l’armature corrodée.
Les chlorures peuvent pénétrer plus facilement dans un béton fissuré et l’avancement de la carbonatation est plus important le long des fissures. Dès lors, les processus décrits auparavant s’intensifient (fig. 8.9.4).
Le courant de corrosion augmente lorsque la différence de potentiel entre l’anode et la cathode augmente. Le courant partiel anodique passant par la surface de l’acier est une mesure de l’intensité de la corrosion. Il est déterminé quantitativement par des mesures de potentiel. Ces dernières doivent être vérifiées par des sondages et des mesures de la profondeur de carbonatation et des analyses des teneurs en chlorures.