Armatures inox  avancée technologique très intéressante en terme de gestion préventive des ouvrages La substitution (partielle ou totale) des aciers au carbone par des armatures inox s’impose : Pour des ouvrages exposés à des risques de corrosion Pour augmenter la durée de service de l’ouvrage Pour réduire la maintenance et l’entretien des structures Les ARMATURES INOX constituent une avancée technologique très intéressante en terme de gestion préventive des ouvrages. La substitution (partielle ou totale) des aciers au carbone par des armatures INOX s’impose : Pour des ouvrages exposés à des risques de corrosion Pour augmenter la durée de service de l’ouvrage Pour réduire la maintenance et l’entretien des structures

Mécanisme de corrosion des armatures acier dans le béton Les 2 phénomènes pouvant générer la corrosion des armatures en acier 1 - Carbonatation du béton d’enrobage par le CO2 de l’air Ca(OH)2 + CO2+H2O → CaCO3+2H2O  Baisse du pH (de 13 à 9) => dépassivation de l’acier => réaction d’oxydation 2 - Pénétration des ions chlorures jusqu’aux armatures Deux phénomènes peuvent générer la corrosion des armatures en acier : la carbonatation du béton d’enrobage par le CO2 de l’air Ca(OH)2 + CO2+H2O→ CaCO3+2H2O => Baisse du pH (13->9) => dépassivation de l’acier => réaction d’oxydation la pénétration des ions chlorures jusqu’aux armatures

Mécanisme de corrosion des armatures acier dans le béton Facteurs favorisant la pénétration des chlorures Sels de déverglaçage Sels marins  Sites maritimes, embruns, zone de marnage Début de la corrosion Teneur en chlorures > 0,4 à 0,5 % du poids du ciment Facteurs favorisant la pénétration des chlorures: Sels de déverglaçage Sels marins (sites maritimes, embruns, zone de marnage) Début de la corrosion dès que la Teneur en chlorures > 0,4 à 0,5% du poids du ciment

Effets de la corrosion Réduction de la durée d’utilisation de la structure Coûts élevés de maintenance Problème de sécurité Préjudice esthétique Gonflement du béton d’enrobage Fissures Éclatements localisés Épaufrures Traces de rouille superficielle Mise à nu de l’armature Gonflement du béton d’enrobage Fissures Éclatements localisés Épaufrures Traces de rouille superficielle Mise à nu de l’armature

Solutions pour éviter la corrosion des aciers Augmentation des épaisseurs d’enrobage Elévation de la compacité des bétons Protection cathodique Inhibiteurs de corrosion Épaisseurs d’enrobage augmentées Compacité des bétons élevée (plus faible porosité) Protection cathodique Inhibiteurs de corrosion … Et maintenant les armatures inox. …Et les armatures inox

Qu’est-ce que l’inox ? Acier  alliage de Fe + C Avec :  moins de 1,2 % carbone  plus de 10,5 % de chrome = minimum nécessaire pour la formation de la couche passive Qu’est-ce que l’inox ? Acier = Alliage de Fe + C Avec : - moins de 1,2% carbone - plus de 10,5 % de chrome 10,5% de chrome au minimum est nécessaire pour la formation de la couche passive

L’inox résiste à la corrosion dans la masse La couche passive Un film très mince : 1 à 2 nanomètres Oxyde de chrome Protège le métal contre les agressions extérieures Auto-reconstituante Adhérente Un film très mince : 1 à 2 nanomètres Oxyde de chrome Protège le métal contre les agressions extérieures Auto-reconstituante, adhérente L’INOX résiste à la corrosion dans la masse L’inox résiste à la corrosion dans la masse

Comparaison acier galvanisé - inox Acier galvanisé Acier revetu de Zinc Pas auto-réparable en cas de destruction superficielle Couche sacrificielle : la résistance à la corrosion dépend de l’épaisseur de la couche de zinc Non soudable Inox Oxyde de chrome, fin, stable, imperméable et inerte Auto-reconstituant en cas de destruction Résistance aux chlorures jusqu’à des pH de 5.5 en fonction de la nuance d’inox Soudable

Domaines d’utilisation privilégiés du béton armé d’inox Pour les ouvrages Exposés à des risques de corrosion Soumis aux sels de déverglaçage Situés dans les zones de marnage Soumis à des ambiances marines Dont la durée d’utilisation attendue est supérieure Les armatures inox se justifient pour les ouvrages : Exposés à des risques de corrosion, Soumis aux sels de déverglaçage, Situés dans les zones de marnage, Soumis à des ambiances marines, Dont la durée d’utilisation attendue est supérieure, En cas de difficultés de maintenance, Dont la fermeture pour maintenance est délicate voire impossible, Pour lesquels le maître d’ouvrage souhaite une pérennité maximale, Dont on souhaite optimiser le poids. En cas de difficultés de maintenance Dont la fermeture pour maintenance est délicate, voire impossible Pour lesquels le maître d’ouvrage souhaite une pérennité maximale Dont on souhaite optimiser le poids

Domaines d’utilisation privilégiés du béton armé d’inox En substitution totale ou partielle des armatures acier : 1 - Pour la totalité de l’ouvrage 2 - Pour les parties d’ouvrages particulièrement sollicitées : En travaux neufs En réparation En cas de risques de corrosion Pour des durées supérieures d’utilisation des ouvrages Pour réduire la maintenance et l’entretien des structures LES ARMATURES INOX PEUVENT ETRE UTILISEES EN SUBSTITUTION TOTALE OU PARTIELLE DES ARMATURES ACIER POUR : La totalité de l’ouvrage, Les parties d’ouvrages particulièrement sollicitées. EN TRAVAUX NEUFS EN RÉPARATION EN CAS DE RISQUE DE CORROSION POUR DES DURÉES D’UTILISATION DES OUVRAGES SUPÉRIEURES POUR RÉDUIRE LA MAINTENANCE ET l’ENTRETIEN DES STRUCTURES.

Types de bétons Produits préfabriqués : parements, poutres de ponts… Ouvrages coulés en place Pour réparation de tous types d’ouvrages endommagés par des phénomènes de corrosion En substitution totale ou partielle des armatures acier

Types d’ouvrages Ouvrages d’art Ouvrages du Génie Civil de l’eau Stations de traitement des eaux Travaux de la filière assainissement Travaux souterrains Travaux en site maritime ou fluvial Ouvrages d’art Ouvrages du Génie Civil de l’eau Stations de traitement des eaux Travaux de la filière assainissement Travaux souterains Travaux en site maritime ou fluvial Bâtiments en bord de mer Bâtiments industriels Travaux routiers Bâtiments en bord de mer Bâtiments industriels Travaux routiers

Les nuances d’inox  Plus de 100 nuances  Norme XP A 35-014 en référence 10  2 ou 3 nuances seulement utilisées pour les armatures  Nuances d’inox conseillées : En cas de risque de corrosion très important (XS2, XS3, XF4, XA3) Nuances dites duplex : 22% Cr, 5% Ni, 2-3% Mo (1.4462) Nuance de type 1.4404 (avec molybdène) 2-3 Dans les autres cas : Nuance 1.4301, appelée aussi « 18-8 » ou « 18-10 » (sans molybdène) Il en existe plus de 100, La norme XP A 35-014 en référence 10, En pratique seules 2 ou 3 nuances sont utilisées pour les armatures. Nuances d’inox conseillées : En cas de risque de corrosion très important (XS2, XS3, XF4, XA3) Nuances dites duplex : 22% Cr, 5% Ni, 2-3% Mo (1.4462), Nuance de type 1.4404 (avec molybdène) 2-3. Dans les autres cas : Nuance 1.4301, appelée aussi « 18-8 » ou « 18-10 » (sans molybdène).

Armatures inox définies par la norme XP A 35-014 Désignation normalisée :

Spécifications et dispositions constructives Méthodes et règles de dimensionnement et de conception des armatures analogues à celles des aciers au carbone  Application de l’Eurocode 2 pour : Adhérence (par géométrie des crantages) Maîtrise de la fissuration Durée d’utilisation de projet Epaisseur d’enrobage  Dispositions constructives identiques  Façonnages, soudage et mise en oeuvre : quelques précautions spécifiques Nota - Armatures inox référencées dans le fascicule 65 et la norme NF P 18-201 (DTU 21) Méthodes et règles de dimensionnement et de conception des armatures analogues a celles des aciers au carbone : Application de l’Eurocode 2 pour : Adhérence (même règle que les aciers au carbone) : c’est la géométrie des crantages qui assure l’adhérence des armatures du béton. Maîtrise de la fissuration Durée d’utilisation de projet Epaisseur d’enrobage Dispositions constructives identiques Façonnages, soudage et mise en oeuvre : quelques précautions spécifiques. Nota - Les armatures inox sont référencées dans le fascicule 65 et la norme NF P 18-201 (DTU 21)

Spécifications et dispositions constructives d’enrobage des armatures Utilisation d’armatures inox  compense les augmentations d’épaisseurs d’enrobage imposées en fonction des classes d’exposition Valeurs recommandées de ΔCdur,st avec des armatures inox L’utilisation d’armatures inox permet de réduire l’enrobage des armatures

Éléments d’analyse économique : ouvrage neuf Pont routier en béton précontraint : Travée unique, portée 25 m, largeur : 10,80 m – 2 voies de circulation Béton : B40 – 200 m3

Éléments d’analyse économique : ouvrage neuf Schéma de ferraillage : Ratio aciers passifs : 75 kg/m3 Armatures de précontrainte : 34 kg/m3 100 % acier 0 % inox 90 % acier 10 % inox 50 % acier 50 % inox 25 % acier 75 % inox 0 % acier 100 % inox Coût total (euros) 102 980 106 130 110 750 118 520 134 060 Écart (%) - 3 7,5 15 30

Éléments d’analyse économique : travaux d’entretien Pont autoroutier Longueur : 60 m Largeur : 9 m 3 piles sur fondations superficielles Culées sur fondations superficielles Chaque pile est composée de 2 fûts Coût de construction 1.200 000 € soit 2 220 € / m2 Pont autoroutier longueur 60 m, Largeur 9 m, 3 piles fondées sur fondations superficielles, Culées fondées sur fondations superficielles, Chaque pile est composée de 2 fûts. Coût de construction : 1.200 000 € soit 2220 € / m2

Éléments d’analyse économique : travaux d’entretien Réparation traditionnelle : 10/12 ans Protection galvanique : 12/18 ans Extraction de chlorures : 15/20 ans Protection cathodique : 20/50 ans Coût - +

Éléments d’analyse économique : travaux d’entretien Coût estimé (base 2005) pour une intervention de maintenance : 65 000 € Majoration 12 % pour maîtrise d’œuvre et coordination SPS :7 800 € Quantité d’acier concernée : Corniche : 26 kg /ml x 60 x 2 = 3 120 kg Piles : 463 kg / fût x 6 = 2 780 kg TOTAL : 5 900 kg Plus-value utilisation inox Prix vente acier carbone : 2 €/kg Prix vente inox : 7 €/kg Plus-value = (7,00 - 2,00) x 5 890 TOTAL maintenance (HT) : 72 800 € soit 6 % du coût initial PLUS-VALUE ARMATURES INOX : 29 450 €

Utilisation des armatures inox pour la réparation d’ouvrages Atouts des armatures inox Traitement définitif et pérenne Reconstitution du parement sans surépaisseur  réduction de l’enrobage

Démarche à suivre par le concepteur Détermination des classes d’exposition pour chaque partie d’ouvrage Décomposition de l’ouvrage en parties d’ouvrage Choix de la durée d’utilisation de la structure Choix du type de béton adapté à la combinaison des classes d’exposition pour chaque partie d’ouvrage Sélection de la nuance d’armature inox adaptée aux classes d’exposition Optimisation de la classe de résistance du béton Optimisation de la valeur de l’enrobage Dimensionnement de la structure selon l’Eurocode 2 Maîtrise de la fissuration

Utilisation à adapter à chaque ouvrage Utilisation d’armatures inox  solution économique Optimise le coût global de l’ouvrage  réduit les frais de maintenance Analyse comparative en coût global  démontre l’intérêt de la substitution des armatures Utilisation à adapter à chaque ouvrage L’utilisation d’armatures inox constitue une solution economique avantageuse dès que l’on cherche à optimiser le coût global de l’ouvrage notamment en réduisant les frais de maintenance. L’analyse comparative en coût global démontre l’intêret de la substitution des armatures. Elle doit tenir compte de l’ensemble des coûts directs (de maintenance notamment) ou indirects (incidence sur l’exploitation), pendant la durée de service de l’ouvrage et intégrer l’allongement de la durée d’utilisation de l’ouvrage résultant de l’utilisation des armatures inox.  doit tenir compte de l’ensemble des coûts directs ou indirects  doit intégrer l’allongement de la durée d’utilisation de l’ouvrage dû à l’utilisation des armatures inox

Atouts des armatures inox Au niveau du dimensionnement Optimisation du volume béton = enrobage réduit Caractéristiques mécaniques plus élevées : Re = 500 à 600 MPa voire 800 MPa Diminution des valeurs d’enrobage Optimisation de la quantité d’acier Gain sur diamètres et espacements des armatures, simplification du ferraillage et réduction des temps de mise en œuvre Optimisation du poids des éléments préfabriqués en béton Au niveau du dimensionnement Optimisation du volume béton (enrobage réduit), Caractéristiques mécaniques plus élevées : Re = 500 à 600 MPa voire 800 MPa, Diminution des valeurs d’enrobage, Optimisation de la quantite d’acier Les performances des armatures inox permettent d’optimiser les diamètres et espacements des armatures de simplifier le ferraillage et de réduire les temps de mise en œuvre. Optimisation du poids des éléments préfabriqués en béton.

Atouts des armatures inox En phase de service Inertie des armatures inox  supprime les réparations dues aux dégradations par la corrosion Coûts de maintenance réduits et durée de service accrue  rentabilité garantie  Réduction de la maintenance  Réduction des frais d’exploitation = coûts directs et indirects  Plus longue durée d’utilisation de la structure En phase de service L’inertie des armatures inox supprime les réparations consécutives aux dégradations éventuelles provoquées par la corrosion. Des coûts de maintenance réduits et une durée de service accrue garantissent la rentabilité de l’ouvrage. Réduction de la maintenance Réduction des frais d’exploitation Coûts directs Coûts indirects Durée d’utilisation de la structure plus longue

Atouts des armatures inox Pendant la vie de l’ouvrage  pérennité architecturale Bétons (en particulier les parements)  conservent un aspect homogène, sans altération Armatures inox  avancée technologique en termes de gestion préventive des ouvrages Pendant la vie de l’ouvrage : pérennité architecturale Les bétons, en particulier les parements, conservent ainsi durant toute la durée de service de l’ouvrage un aspect homogène, sans altération. Les armatures inox constituent une avanceé technologique très intéressante en terme de gestion préventive des ouvrages.

Atouts des armatures inox  Coût global plus faible  Adaptation au concept du développement durable Amélioration du cadre de vie et de la sécurité Réduction de la consommation de ressources naturelles et d’énergie  Autres propriétés Amagnétique Faible conductivité thermique Absorption d’énergie Ductile Tenue au feu Coût global plus faible Adaptation au concept du développement durable : Amélioration du cadre de vie et de la sécurité Réduction de la consommation de ressources naturelles et d’énergie Et aussi D’autres propriétés Amagnétique Faible conductivité thermique Absorption d’énergie Ductile Tenue au feu

Atouts des armatures inox Les armatures inox sont une réponse : Aux nouvelles exigences des normes européennes  valoriser la durabilité des constructions Aux besoins des maîtres d’ouvrages  gérer durablement le patrimoine Aux nécessités des gestionnaires d’ouvrages  limiter les coûts de maintenance et de réparations + réduire les gênes aux usagers Les armatures inox sont une réponse : Atouts des armatures inox Aux nouvelles exigences des normes européennes qui mettent en valeur l’importance de la durabilité des constructions, Aux besoins des maîtres d’ouvrages vis-à-vis de la gestion durable du patrimoine, Aux nécessites des gestionnaires d’ouvrages de limiter les coûts de maintenance et de réparations et de réduire les gênes aux usagers, Aux demandes croissantes de nos concitoyens pour l’amélioration de leur cadre de vie et de leur sécurité. Aux demandes croissantes des concitoyens  améliorer le cadre de vie et la sécurité

Pour en savoir plus. « Béton armé d’inox » Pour en savoir plus « Béton armé d’inox » Le choix de la durée Contenu Généralités Définition d’un inox Différentes familles d’inox Différentes nuances d’inox Fabrication des inox Propriétés physiques et caractéristiques Désignation normalisée des inox SOMMAIRE SESSION 5 SOMMAIRE GÉNÉRAL