Etude numérique de l’initiation de la corrosion et durabilité de l’ouvrage. 

Nous vous présentons aujourd’hui un projet exceptionnel mené avec Soletanche-Freyssinet. Nous nous sommes intéressés à l’initiation de la corrosion des armatures d’une barrette en béton armé sur cette structure magistrale. Entre corrosion et durabilité, nous déterminons ici la durée de vie d’un ouvrage si ambitieux.

Un ouvrage particulièrement ambitieux, un défi de durabilité face à la corrosion

La tour Mohammed VI, détenue par l’entreprise O’Tower, représente un projet de construction titanesque. En effet, elle est initialement prévue pour devenir le nouveau siège social de la BMCE Bank of Africa. Cette tour représentant une fusée était originellement destinée à être construite à Casablanca.

Cependant, le projet prenait de plus en plus d’envergure. Il a alors été convenu que la tour n’abriterait plus seulement le siège social de cette banque, mais tout un tas de commerces, complexes hôteliers, bureaux, …

Parmi les expertises requises pour la construction de ce géant de béton et de métal de 55 étages, il nous a été demandé de réaliser une étude numérique de l’initiation de la corrosion possible dans le bâtiment.

Etudes préalables à notre intervention

Tout d’abord, il était nécessaire de mener une étude préalable afin de caractériser l’environnement de la structure. En effet, cet environnement pourrait jouer sur notre intervention. Le milieu dans lequel se trouvent les barrettes en béton armé étudiées, est un milieu marin très chargé en ions chlorures. Il est influencé par les fortes marées de l’Atlantique. Cela nous donne un premier indice sur la concentration en chlorures à la surface de l’élément étudié et de l’agressivité de cet environnement.

Ensuite, une étude des matériaux de construction de l’édifice a également été menée. Il fallait s’assurer que le béton utilisé pour ces barrettes de fondation de la tour soit sain. Par conséquent, une mesure de la teneur en chlorures dans le ciment était nécessaire. Il a été montré qu’elle n’excédait pas 0,093%, seuil maximal recommandé pour un matériau non contaminé par les chlorures.

Étude de la corrosion et durabilité de l’ouvrage

Notre intervention a porté sur la détermination, par étude numérique et modélisation, du seuil d’initiation de la corrosion et la durabilité de l’ouvrage. Nous avons donc étudié les éléments cités ci-avant : les barrettes en béton armé positionnées à la base de l’ouvrage. Notre objectif était de déterminer la durée de la phase d’initiation de la corrosion.

Comme la structure chimique des matériaux modifie le seuil critique d’initiation de la corrosion, il était essentiel de l’étudier dans le détail. Nous pourrons ensuite tester les hypothèses émises grâce à la construction d’un jumeau numérique. En effet, cela précisera nos résultats et étayera par le calcul nos conclusions et recommandations.

Tout d’abord, arrêtons-nous sur l’intérêt du jumeau numérique pour une étude de durabilité sur un ouvrage de cette ampleur. L’intérêt d’utiliser la simulation numérique tient dans la nature évolutive et non linéaire des paramètres étudiés. Comme ces paramètres sont amenés à varier, évoluer, il est intéressant de réaliser plusieurs tests. Nous déterminerons ainsi quelle sera l’approche la plus optimale pour la construction de l’ouvrage.

Nous avons donc réalisés des essais afin d’analyser les effets de la géométrie sur le comportement chimique de l’ouvrage soumis à l’environnement marin agressif. Les propriétés spécifiques et variables du béton utilisé ont également fait l’objet de nos investigations.

Grâce à l’enlisement de notre structure, nous n’avions heureusement pas à craindre de variations de la concentration en chlorures à sa surface. En effet, une zone de marnage voit la concentration varier sans cesses à cause des embruns et des vagues. Mais les sédiments marins, dans notre cas, protègent la structure des courants et garantie une stabilité de la concentration en chlorures.

Résultats et conclusions sur la durabilité de la tour

Pour conclure, nos études nous ont menés sur les résultats qui suivent. Nous avons pu, grâce à la construction d’un jumeau numérique robuste, identifier les zones de ferraillage à risque. Dans le cas de notre structure, il s’agit des angles du cadre de la barrette. Cette identification nous a permis de déterminer la durée de vie de l’ouvrage avant initiation de la corrosion.

Nous avons également constaté que la formulation du béton était peu favorable à une durée de vie de 100 ans. En principe, pour un béton d’une telle constitution, on prédit une durée de vie entre 30 et 60ans, dépendant de l’épaisseur de l’enrobage.

Cependant, nous avons réalisé une étude complémentaire concernant ces derniers faits. Nous nous sommes rendu compte que le renouvellement en oxygène dans ce milieu était particulièrement faible. Grâce à une modélisation 3D de la structure, nous avons pu tester ce paramètre sur la structure. Notre conclusion : un enrobage de 30mm suffira à garantir une durée de vie de 100ans avant les premières fissures.