Les matériaux de construction Les aciers inoxydables et leurs utilisation en BTP Réalisé par: SAMI BOUAYAD

Plan du diaporama 1 – L’acier 2 – L’acier inoxydable 3 – Les éléments d’adition 4 – Les types d’aciers inox 5 – Les caractéristiques des inox 6 – Dispositions constructives 7 – Le coût de possession 8 – Conclusion

L’acier L’acier est un fer allié à une quantité de carbone comprise entre 0,05 et 2 %, obtenu par affinage de la fonte. Il possède de bonnes caractéristiques mécaniques (résistance à la traction allant de 200 a 2 000 MPa), mais l'histoire des aciers s'est heurtée, pendant des siècles à un problème majeur de résistance à la corrosion, qui n'a pu être résolu que dans les années 1910.

L’armature inox: faites pour durer L’acier inoxydable L’armature inox: faites pour durer L’acier inoxydable présente une résistance à la corrosion exceptionnelle mais aussi des propriétés maintenant bien connues qui en font, pour certaines applications, le complément indispensable au béton: résistivité thermique, amagnétisme, très hautes caractéristiques mécaniques, résistance aux chocs des bétons. Peu de temps après leur invention, les aciers inoxydables ont été utilisés dans le bâtiment aussi bien pour la décoration que pour des applications structurales.

Le chrome s’oxyde ainsi : Un acier inoxydable est un acier qui contient au minimum 10,5% de chrome. Ce chrome est destiné à la formation d’une couche superficielle de protection dite « couche passive ». Cette couche est un film très mince de quelques nanomètres, invisible à l’œil et composée d’oxydes de chrome, qui protège le métal de l’environnement extérieur et qui fait partie intégrante du métal. En imageant, cette couche passive se comporte comme la peau humaine : à la moindre blessure, la couche se reconstitue immédiatement et continue à protéger le métal. Le chrome s’oxyde ainsi : 4 Cr + 3 O2 → 2 Cr2O3

La couche de chrome Cr2O3 n’est pas inaltérable dans toutes les conditions. Avec des environnements extérieurs agressifs, il peut y avoir rupture de la couche passive. Intégration des éléments d’addition tel le nickel et parfois du molybdène et d’autres…

Les éléments d’addition 1 – Le Chrome Les aciers inoxydables sont des alliages fer-chrome ou plus exactement acier-chrome c'est-à-dire fer-carbone-chrome. C’est le chrome qui donne aux aciers inoxydables leur résistance à la corrosion. La teneur en carbone est limitée à un maximum de 1,2 % en masse afin d’éviter la formation de carbures[ 2 – Le Carbone

Le tungstène améliore la tenue aux températures élevées. 3 – Autres éléments Le nickel favorise la formation de structures homogènes de type austénitique, intéressantes pour éviter la corrosion. Le manganèse est un substitut du nickel. Certaines séries d’alliages austénitique ont été développées permettant de faire face aux incertitudes d’approvisionnement du nickel. Le molybdène et le cuivre améliorent la tenue dans la plupart des milieux corrosifs, en particulier ceux qui sont acides. Le molybdène accroît la stabilité des films de passivation. Le tungstène améliore la tenue aux températures élevées. Le Titane, le Silicium, le Niobium…

Les types d’aciers inox Du point de vue technique les aciers inoxydables sont classés, en fonction de leur structure en quatre familles principales: ferritiques, martensitiques, austénitiques et austéno-ferritiques (Duplex) Ils sont utilisés lorsque les caractéristiques de résistance mécanique sont importantes. Les plus courants titrent 13 % de chrome avec au moins 0,08 % de carbone. Les aciers martensitiques

Les aciers ferritiques Les aciers inoxydables ferritiques sont des alliages fer/chrome ou fer/chrome/molybdène dont la teneur en chrome varie de 10,5 à 28% et dont la teneur en carbone n'excède pas 0,08%. Ces aciers ne contiennent en général pas de nickel et ne se durcissent que par écrouissage. Les aciers inoxydables austénitiques, sont les plus connus et les plus employés parmi ces aciers, en raison de leur résistance chimique très élevée, de leur ductilité, et aussi de leurs caractéristiques mécaniques élevées. Les teneurs en éléments d'addition tournent autour de 18 % de chrome et 10 % de nickel. Les aciers austénitiques

Les aciers austéno-ferritiques Les aciers austéno-ferritiques (duplex) sont formés de ferrite et d'austénite dans des proportions sensiblement identiques. Ils ont des propriétés de résistance à la corrosion intergranulaire ainsi qu'à la corrosion en eau de mer.

Les caractéristiques des inox Ces aciers présentent une limite élastique et un allongement bien supérieurs à ceux des aciers ordinaires. Il sera ainsi aisé de réduire le nombre d’armature lors d’une construction ou d’utiliser ces produits dans le cas d’une recherche d’une tenue aux chocs du béton. Ils présentent une tenue au feu remarquable et répondent aux exigences demandées aux constructions en zone sismiques.

La conductivité thermique Sa faible conductivité thermique en fait par ailleurs, un excellent matériau pour résoudre les problèmes de pont thermiques. Certains de ces produits sont amagnétiques : ils sont intéressants dans tous les cas  ou cette propriété est importante (aéroports, banques, hôpitaux…) L’inox: un matériau amagnétique

Où doit-on utiliser les inox ? Selon EUROCODE 2 , un acier inoxydable peut être utiliser dans les classes suivantes : • Classe XA attaques chimiques • Classe XC corrosion induite par carbonatation • Classe XD corrosion induite par les chlorures non marins • Classe XS corrosion par Cl- présents dans l’eau de mer • Classe XF attaques gel/dégel avec ou sans déverglaçage

Plus généralement l’armature inox en substitution totale ou partielle de l’acier ordinaire se justifie sur les ouvrages : Soumis à des risques de corrosion Soumis aux sels de déverglaçage Situés dans les zones de marnage Soumis à des ambiances marines Dont la durée de vie attendue est supérieure En cas de difficultés de maintenance Pour les ouvrages de sécurité

Dispositions constructives En termes d’adhérence, il n’y a pas de différence entre des armatures classiques et les inox. En termes d’épaisseurs d’enrobage, l’Eurocode 2 considère que ces épaisseurs peuvent être diminuées dans le cas d’utilisation d’inox.

Peut-on coupler de l’acier inox et des armatures en acier traditionnel ? Il est possible de coupler ces deux matériaux entre eux. En effet, il n’y a pas d’accélération de la corrosion de l’acier ordinaire: •   Si le rapport des surfaces [Inox / acier C] reste inférieur à 15%. •   Avec un recouvrement de 49*diamètre

Le coût de possession L'utilisation d'armatures inox en substitution totale ou partielle (pour des parties d'ouvrage) renchérit le coût d'investissement de quelques % du fait de l'écart de prix entre ces deux types d'armatures. Mais ce surcoût est compensé à terme par une diminution significative des frais d'inspection et de suivi ainsi que des coûts de maintenance et de réparation.

Conclusion En conclusion, choisir d’armer les ouvrages par de l’inox  présente de multiples avantages : Optimisation du volume de béton, des quantités de ferraillages. Des coûts de maintenance et d’exploitation réduits Des garanties de sécurité, de tenue au feu et de résistance aux séismes. Et bien d’autres atouts tels l’amagnétisme et sa faible conductivité thermique Enfin, il ne faut pas oublier la pérennité de l’esthétique et son adaptation aux critères de développement durable.