Detection of corrosion of reinforced concrete on cooling towers of energy production sites
Institution:
Toulouse 3Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The current thesis is the result of a study funded by Electricité de France -Research and Development (EDF R&D). It aims to develop an original methodology for a better estimation of the state of corrosion of steel reinforced concrete of cooling towers, due to atmospheric carbonation, based on a double approach: the Ground Penetrating Radar (GPR) and the electrochemical measurement of polarization resistance1. GPR can be used for detecting zones with a high risk of corrosion (detection of contrasts of permittivity). In addition, GPR is used for the location of steel rebars and the estimation of concrete cover thickness. On the zones identified by GPR with high risk of corrosion, it is proposed to use the polarization resistance measurement to define quantitatively the corrosion activity. This study proposes an original simple operative measurement mode, adapted only for this particular context. After a critical analysis of the existing devices of the polarization resistance measurement, a novel probe is proposed. A numerical model of this probe is developed. Based on the results of the model, abacuses are built in order to gather the real electrochemical proprieties of the steel reinforcement (potential and current) from those values measured on the concrete surface. The role of the influencing factors i. E. Physical (injected current, resistivity), geometric (concrete cover, probe's position) and electrochemical (state of the reinforcement), are fully investigated. The proposed model is applied in a laboratory environment, by reproducing the real site conditions2. The experimental work proves its feasibility, efficiency and effectiveness (within certain limits) by confirming its theoretical principles and indicating some uncertainties during its application. Finally, a primary operational protocol for the on site utilization of the technique is proposed.
Abstract FR:
Cette thèse a été financée par Electricité de France-Recherche et Développement (EDF R&D). L'objectif est le développement d'une méthodologie pour une meilleure estimation de l'état de corrosion des armatures du béton des aéroréfrigérants, soumis à la carbonatation atmosphérique, sur la base d'une double approche: le radar géophysique (GPR) et la mesure de la résistance de polarisation1. Le GPR peut être utilisé pour la détection rapide des zones présentant un risque élevé de corrosion (détection des contrastes de permittivité). En plus, le GPR est utilisé pour la localisation des armatures d'acier et l'estimation de l'épaisseur d'enrobage. Cette dernière application est très importante pour cette étude. Dans les zones identifiées comme potentiellement corrodées par le GPR, il est proposé d'utiliser la mesure de la résistance de polarisation pour quantifier l'activité de corrosion. Cette étude propose une méthode opérationnelle et originale, adaptée seulement à cette problématique. Après une analyse critique des dispositifs existants pour la mesure sur site de la résistance de polarisation, un nouveau dispositif est proposé. Un modèle numérique de ce dispositif est développé. Sur la base des résultats du modèle, des abaques sont construites afin de remonter aux propriétés électrochimiques de l'acier (potentiel et courant) à partir des valeurs qui sont mesurées à la surface du béton. Le rôle des paramètres influents, physiques (courant injecté, résistivité), géométriques (enrobage, position de la sonde) et électrochimiques (état de l'acier), est examiné en détail. Ensuite, la méthode d'inversion proposée est testée en laboratoire, sur des corps d'épreuve reproduisant les conditions du site2. La fiabilité et l'efficacité du modèle dans son domaine de définition sont démontrées. Les limites et l'incertitude du protocole de mesure sont également abordées. Enfin, un premier protocole opérationnel pour l'utilisation sur site de la technique est proposé.