Utilisation de l'acier galvanisé dans le béton 2006/03.05

Cet article fait le point sur la résistance à la corrosion de l'acier galvanisé, son adhérence avec le béton, sa soudabilité et sur la possibilité de le coupler avec les aciers ordinaires.

1. Introduction

Les aciers galvanisés sont des aciers revêtus d'une couche de zinc (de 100 à 150 µm) par galvanisation à chaud. Ils sont utilisés pour réduire le risque de corrosion dans les structures en béton armé exposées à la carbonatation (lorsque l'enrobage est très faible) ou à une très légère contamination par des chlorures, comme dans le cas des cheminées, des immeubles situés à la côte, ... [1].

Les armatures galvanisées peuvent provoquer un dégagement d'hydrogène durant les premières heures qui suivent le coulage du béton, mais aussi ultérieurement, lorsque le béton a durci et que l'oxygène fait défaut. C'est pourquoi certains auteurs [1] déconseillent la galvanisation pour les aciers sensibles à ce phénomène, tels que l'acier précontraint. Selon d'autres [4], une formulation du coulis et un choix adéquat de la nuance d'acier permettent d'exclure presque totalement ce risque.

Si aucune norme européenne ne couvre à l'heure actuelle les armatures galvanisées, il existe cependant une série de normes nationales, par exemple :
  • en France : NF 35-025:1992
  • en Italie : UNI 10622:1997
  • en Allemagne : Zulassungsbescheid n° 215 100-84
  • aux Etats-Unis : ASTM A767/A767M-85.

2. Adhésion béton-acier galvanisé

L'adhérence entre l'acier galvanisé et le béton dépend du type de ciment et de l'âge du béton [2].

Durant les jours qui suivent le coulage du béton, l'adhérence avec l'acier galvanisé peut être inférieure à celle obtenue avec un acier courant en raison du dégagement d'hydrogène à l'interface et de la dissolution de la couche superficielle de zinc, qui retarde l'hydratation du ciment à l'interface. Toutefois, après quelques semaines, l'acier galvanisé adhère généralement bien au béton. Une adhérence plus élevée peut même être obtenue grâce à la formation de cristaux d'hydroxyzincate de calcium. En pratique, sur des barres non lisses, l'adhérence de l'acier galvanisé est proche de celle de l'acier ordinaire, dans la mesure où elle est liée à la structure de surface des armatures, destinée à recevoir un ancrage mécanique [1].

Selon la prénorme NBN ENV 13670-1 relative à l'exécution des structures en béton, l'acier galvanisé ne peut cependant être utilisé qu'avec un ciment qui n'a pas d'effet néfaste sur son adhérence.

3. Résistance à la corrosion

Dans l'atmosphère, la protection de l'acier galvanisé est assurée par la couche de zinc qui joue le rôle d'anode sacrificielle.

Dans le béton, une couche de passivation du zinc peut se former dès que le pH est inférieur à 13,3. Cette couche diminue la vitesse de dissolution du zinc, mais empêche aussi les réactions cathodiques de réduction de l'oxygène et le dégagement d'hydrogène. Le film passif reste stable jusqu'à des valeurs pH légèrement acides. Dans un béton carbonaté, la vitesse de corrosion de l'acier galvanisé est donc négligeable. Par contre, dans un béton contenant des chlorures, l'acier galvanisé peut être affecté d'une corrosion par piqûres lorsque le taux de chlorure dépasse 1 à 1,5 % de la masse de ciment (contre 0,4 à 1 % pour l'acier ordinaire).

4. Soudage et pliage

L'acier galvanisé peut être soudé, mais la perte de zinc doit être comblée par l'application locale d'une peinture au zinc.

Pour éviter les fissures, l'épaisseur de zinc ne peut pas être trop importante. L'usage de mandrins adéquats est nécessaire : dans le cas de barres épaisses, les mandrins doivent être plus larges, pour que la couche de zinc reste intacte (voir les recommandations des normes NBN EN 1992-1-1 et NBN ENV 13670-1). Il est en tout cas préférable de galvaniser après le pliage ou après la réalisation des cages d'armatures [3].

5. Couplage avec l'acier ordinaire

Le contact de l'acier galvanisé avec un acier non galvanisé dans une même structure peut entraîner une diminution de la couche de zinc. Il est dès lors nécessaire d'assurer une isolation électrique complète entre eux. Si, d'après Fratesi [2], ce risque n'apparaît que dans un béton contenant des chlorures, Broomfield recommande néanmoins d'assurer une isolation électrique totale entre des armatures en acier galvanisé et des armatures non galvanisées [3].

Documents utiles



V. Pollet, ir., conseiller technologique (¹), chef de la division 'Béton et Chimie du bâtiment', CSTC
J. Jacobs, ing., conseiller technologique (²), chef de projet, laboratoire 'Technologie du béton', CSTC

(¹)GT 'Réparation du béton', subsidiée par la DGTRE.
(²)GT 'Herstellen van beton', subsidiée par l'IWT.