Des donnés inédites sur la corrosion des ouvrages d’art

Véronique Bouteiller, département Matériaux et Structures (MAST) et Xavier Derobert, Département Géotechnique, Environnement, Risques naturels et Sciences de la Terre (GERS), Université Gustave Eiffel

Dans l’objectif de fiabiliser le diagnostic de la corrosion des ouvrages d’art en milieu maritime, les chercheurs et partenaires du projet DéCoF-Ré ont mené une importante campagne d’acquisition de données sur les piles du pont de l’Île de Ré. Contribuant à améliorer l’évaluation de la santé des ouvrages d’art, ce travail d’une ampleur inédite est partagé à travers quatre jeux de données.  

Depuis plus de 35 ans, le pont de l’Île de Ré se dresse au-dessus de l’océan Atlantique. Soumis aux embruns, aux tempêtes, aux marées et au passage de plus de 350 000 véhicules chaque année, c’est pourtant un phénomène plus insidieux qui menace sa durabilité : la corrosion des armatures, une altération électro-chimique qui est la première cause de dégradation des constructions en béton armé. En milieu maritime, ce phénomène est provoqué par la pénétration des ions chlorure à travers le béton qui peuvent induire l'oxydation des armatures en acier. Conséquences : des pertes de section des armatures, des fissurations ou des éclats de béton, ou encore une diminution de l’adhérence acier/béton qui réduit les performances de l’ouvrage. 

L'évaluation de la corrosion représente ainsi un enjeu majeur pour la gestion des ouvrages d’art. Or, si le diagnostic de la corrosion est maitrisé et fiable en milieu atmosphérique, il l’est moins en milieu maritime : « Avec les ouvrages maritimes on ne peut pas utiliser les interprétations d'un diagnostic classique. Les effets environnementaux, et notamment le phénomène de marnage, peuvent fausser les mesures et indiquer une zone à risque alors qu’il n’y pas forcément de corrosion » explique Véronique Bouteiller, directrice de recherche au laboratoire Expérimentation et Modélisation du Génie Civil et Urbain (EMGCU) et spécialiste de la corrosion. 

Dans l’objectif de fiabiliser l'auscultation du béton armé en milieu maritime et d’évaluer l’état des piles du pont de l’Île de Ré, un consortium de partenaires a lancé en 2015 le projet DéCoF-Ré (Décision, Corrosion, Fiabilité sur le pont de l'île de Ré). « Achevé en 2021, DéCoF-Ré a réuni des chercheurs de l’Université Gustave Eiffel, de l’Université de Nantes et sa filiale d'ingénierie et de valorisation de la recherche (Capacités SAS), du Cerema mais aussi l’entreprise Sixense-Concrete - dans le cadre d’une thèse CIFRE – ainsi que le département de la Charente-Maritime, propriétaire du pont » précise Véronique Bouteiller, coordinatrice du projet. DéCoF-Ré s'est appuyé sur plus d'une trentaine de personnes et était doté d’un budget d'environ 1 million d'euros.

Le projet s’est notamment traduit par une importante campagne d’acquisition de données in situ. Entre 2015 et 2018, les chercheurs ont mené, en bateau, des investigations sur 15 des 28 piles du pont. Les analyses ont été réalisées sur deux des huit faces des piles - la face C, la plus exposée aux conditions météorologiques et la face G, la moins exposée – et au niveau de la zone de marnage, sur 3 mètres de hauteur. « Là où il peut y avoir les pathologies les plus importantes » explique Xavier Derobert, co-directeur du laboratoire Géophysique et Evaluation Non Destructive (GéoEND). 

Pendant ces trois années, les chercheurs ont réalisé un diagnostic de la corrosion des armatures du pont avec différentes techniques in-situ non destructives (détection radar des armatures, mesures de résistivité du béton, de potentiel des armatures et de vitesse de corrosion), une étude de la durabilité du béton par prélèvement de carottes et analyses au laboratoire (essais destructifs) et enfin des autopsies visuelles des armatures. Le fruit de ce travail est aujourd’hui partagé via quatre jeux de données accessibles gratuitement depuis septembre 2024 sur la plateforme recherche.data.gouv.fr. 

« C’est la première fois que nous avons autant de données sur autant de piles d’un même ouvrage, assure Véronique Bouteiller. Avec DéCoF-Ré nous avons acquis des jeux complémentaires qui ont validé nos interprétations et permettent d’aller plus en profondeur dans notre analyse. » Par exemple, la complémentarité des résultats du diagnostic de corrosion et de l’étude de durabilité a contribué à évaluer l’avancement du processus de corrosion lié aux ions chlorure et l’autopsie visuelle des armatures à valider les résultats du diagnostic de corrosion. Des informations rares - il est normalement interdit de carotter jusqu’aux armatures - et importantes pour l’aide à la décision : « Souvent, les maîtres d'ouvrage réagissent quand il y a des signes visibles de corrosion - coulures de rouille, fissures, épaufrures – mais les résultats du projet démontrent que la corrosion a lieu avant ce stade et qu’avec une évaluation complète nous sommes capables d’indiquer où se situe la corrosion et ainsi de réagir plus tôt. »

Autre intérêt des données recueillies ? « Elles sont géolocalisées,ce qui permettrait de refaire dans 10 ou 20 ans une évaluation de ces mêmes piles et d’avoir une évolution temporelle de la pathologie de corrosion, de valider l’avancement de la dégradation ou non » soulignent Véronique Bouteiller et Xavier Derobert.

Afin de favoriser la réutilisation et la compréhension de leurs données et méthodologies, les chercheurs ont collaboré avec Céline Rousselot, chargée de mission Gestion et ouverture des données de la recherche au sein de l’université. « Céline nous a accompagné dans la construction de nos jeux de données à la fois dans la forme pour les rendre accessibles, lisibles et interopérables, mais aussi dans le fond en repérant les données erronées ou à mieux expliciter. Elle a été d’une aide précieuse » remercient les deux chercheurs.

Zone de marnage : zone qui subit quotidiennement les cycles de marées, à marée haute le béton armé est situé sous le niveau de la mer, à marée basse il est au-dessus.

Piles de pont : appuis supportant le tablier qui se situe au milieu du pont. Aux extrémités, les appuis sur les rives sont appelés culées. 

L'interview a été réalisée par l'agence Kogito.