Protection interne contre la corrosion de réservoirs par des revêtements cimentaires innovants et durables associés à une protection cathodique

Ce travail de thèse vise à améliorer les performances de revêtements cimentaires couplés à une protection cathodique par courant imposé (PCCI) tout en réduisant l’impact environnemental de ces revêtements. Ces revêtements sont destinés à protéger les parois internes de réservoirs métalliques (filtres à sable, réservoirs d'eau chaude, etc). Les revêtements cimentaires sur métal ont été peu étudiés à ce jour. Ce manque d'intérêt est sans doute dû à la nature poreuse et fragile associée à ce type de revêtement, ainsi qu'aux faibles propriétés filmogènes des liants cimentaires. Le pH élevé des milieux cimentaires facilite cependant la passivation des substrats ferreux ce qui peut être intéressant en termes de protection contre la corrosion. Le choix du ciment s’est porté sur une classe de ciment à prise rapide avec un fort taux de substitution par du calcaire permettant de réduire son impact environnemental. Trois types d’additifs polymères ont été incorporés à la matrice cimentaire dans le but d’améliorer les propriétés de protection des revêtements : un latex de styrène-butadiène de type SBR, un époxy en phase aqueuse en partie d’origine biosourcée et un biopolymère. De nombreuses études font état de l'influence de l'ajout de latex SBR dans les systèmes cimentaires (principalement le mortier ou le béton), mais peu concernent leur effet sur les propriétés des revêtements en pâte de ciment sur les substrats ferreux. L'impact du latex SBR sur la morphologie, la composition cristallographique, le degré de porosité des revêtements et leurs propriétés d’amortissement a été étudié respectivement par des observations au microscope électronique à balayage, des analyses de diffraction des rayons X, des analyses thermogravimétiques, des mesures de densité et d’analyse mécanique dynamique. Les propriétés de protection de ces revêtements en milieu NaCl 3.5% ont été étudiées par spectrométrie d’impédance électrochimique réalisées au potentiel libre. Les conditions de durcissement (taux d’humidité) et la teneur en copolymère styrène-butadiène (variant entre 0 et 10 pce) ont un impact important sur le degré d’hydratation et de carbonatation de la matrice cimentaire. L’ajout de SBR permet d’améliorer la résistance à la flexion, la résistance à l’abrasion et l'adhérence aux substrats ferreux. Les propriétés mécaniques changent de manière significative de part et d'autre de la température de transition vitreuse du latex polymère. Cette transition abrupte des propriétés mécaniques, qui n'est pas observée dans le cas des revêtements cimentaires simples, peut avoir des implications pratiques importantes étant donné qu'elle se produit à une température proche de la température ambiante (20°C).L’additif époxy conduit à des niveaux d’adhérence élevés des revêtements mais à des taux d’incorporation plus élevés que le SBR. Des essais réalisés à différents taux résine – durcisseur ont mis en évidence l’influence importante de la matrice cimentaire sur les propriétés thermomécaniques du réseau époxy avec une forte dépendance des conditions d’humidité lors de la cure sur ces propriétés. Le biopolymère incorporé n’a quant à lui que peu d’impact sur les propriétés d’adhérence et doit donc être associé au latex SBR. Le comportement sous protection cathodique des revêtements incorporant les différents additifs polymères a été étudié dans une dernière partie. Les résultats encourageants obtenus pour les revêtements à base de biopolymère sous protection cathodique ont été associés aux propriétés d’autoréparation propres à ces formulations.