Contexte
Le sol est un milieu poreux complexe dont les propriétés physico-chimiques, notamment la teneur en eau, conditionnent fortement les mécanismes de corrosion des structures métalliques enterrées. Au voisinage de la nappe phréatique ou à l’interface entre deux horizons de sol, un gradient d’humidité peut s’établir, induisant une hétérogénéité locale d’accès à l’oxygène. Ce phénomène est à l’origine de cellules de corrosion à aération différentielle (DACC), qui redistribuent les processus anodiques et cathodiques le long de la structure métallique par couplage galvanique. Ces cellules sont particulièrement préoccupantes pour les grandes structures linéaires enterrées telles que les canalisations, les pieux tubulaires ou les palplanches, pour lesquelles une portion de la structure peut se trouver simultanément dans des zones de sol d’aération très différente. La quantification expérimentale de ce phénomène, en particulier pour des matériaux de type acier galvanisé, restait peu documentée dans la littérature.
Moyens
L’étude s’appuie sur deux approches complémentaires. D’une part, un module DACC spécifique constitué de 30 éprouvettes d’acier au carbone ou d’acier électrozingué (50×50×8 mm) empilées et séparées par une résine époxy isolante a été exposé dans deux types de sol soumis à un gradient vertical d’humidité, reconstitué par capillarité à partir d’un fond rempli d’eau désionisée. Ce dispositif permet de mesurer individuellement les potentiels de corrosion et les courants de couplage galvanique avant et après connexion électrique des éprouvettes. D’autre part, une exposition longue durée d’un an a été réalisée sur des éprouvettes d’acier au carbone S355 GP et d’acier galvanisé Z275 dans du sable 0-4 mm, à quatre niveaux d’humidité distincts, en conditions couplée et non couplée, afin d’évaluer les pertes de masse et la corrosion localisée associées.
Principaux résultats
L’étude démontre que le niveau d’humidité du sol est un paramètre déterminant pour le potentiel de corrosion des deux matériaux, en raison de son contrôle sur la diffusion de l’oxygène et la surface active. Pour l’acier au carbone nu traversant l’interface sol sec/sol saturé, les DACC induisent une redistribution des cinétiques de corrosion sans effet globalement aggravant, la zone la plus aérée demeurant la plus corrodée. En revanche, pour l’acier galvanisé, une situation critique est identifiée à l’interface avec la nappe phréatique, où une consommation accélérée du revêtement zinc peut être observée. Malgré ce point de faiblesse localisé, le revêtement zinc reste globalement bénéfique en réduisant la corrosion localisée de l’acier de base. Ces résultats soulignent par ailleurs le rôle potentiellement aggravant des DACC pour des structures dont le revêtement organique présente des défauts ponctuels.