Influence bacterienne sur le comportement et l’efficacité d’un inhibiteur de corrosion organo-minéral pour des éléments métalliques en fer pur

Bacterial influence on behaviour and efficiency of an organic-mineral inhibitor for pure iron reinforcements

¹ Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg (INSA), Laboratoire d'Ingénierie des Surfaces, 24 Bd. de la Victoire, 67084 Strasbourg Cedex, France
² Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, 58 Bd. Lefebvre, 75732 Paris Cedex 15, France
³ Corrodys, 55 rue de Beuzeville, BP. 9, 50120 Equeurdreville, France
⁴ Laboratoire de Recherche des Monuments Historiques, 29 rue de Paris, 77420 Champs-sur-Marne, France

Reçu : 3 Février 2006
Accepté : 8 Février 2006

Résumé

Les contraintes générées par l’augmentation de volume liée à la transformation du métal en oxydes lors de la corrosion des armatures métalliques peuvent conduire à l’éclatement de la pierre. Dans le cadre de la préservation des maçonneries anciennes, un inhibiteur de corrosion P3 organo-minéral, initialement développé pour les infrastructures en béton, a été testé. Deux solutions représentatives des différents milieux, riches en sels, pouvant être responsables de la corrosion des armatures métalliques dans le cas particulier de la pierre ont été mises au point : M1 enrichi en calcium à pH = 8,5 et M2 enrichi en calcium et en sulfate à pH = 7,7. La partie organique de P3 contient des fonctions amines principalement ternaires, sa partie minérale est constituée de phosphates. L’étude de l’action de l’inhibiteur a été effectuée en deux étapes : des échantillons de fer ont d’abord été plongés dans ces solutions, puis des observations et analyses des dépôts formés sur les échantillons après 24 heures et 30 jours d’immersion ont été réalisées. Des observations au Microscope Électronique à Balayage (MEB) et/ou Microscope Électronique à Balayage Environnemental (ESEM) ainsi que des analyses par rayons X (diffraction des rayons X, fluorescence X, microanalyse en dispersion d’énergie couplée au MEB) ont permis de caractériser la nature des dépôts formés. L’efficacité de P3 a été évaluée avec des essais électrochimiques. L’action de l’inhibiteur sur la surface du métal a, quant à elle, été déterminée par des observations MEB et des mesures de profilomètrie optique 3D sur les échantillons décapés. Dans le milieu 2, la totalité des phosphates précipite avec le calcium et ne participe plus à l’inhibition. Après 24 heures, P3 a un comportement anodique dans le milieu 1 aéré sans sulfate et mixte dans le milieu 2 aéré enrichi en sulfate. Après 30 jours d’immersion, dans les deux milieux et quelles que soient les conditions, l’efficacité de P3 est devenue insuffisante. L’analyse des milieux a également permis de constater que travaillant en milieu non stérile, des bactéries avaient pu se développer et pouvaient influencer les vitesses de corrosion et conditionner la fonction inhibitrice de l’inhibiteur. Les Bactéries Sulphato Réductrices (BSR) et les Bactéries Thiosulphato Réductrices (BTR) présentes dans les milieux ont été dénombrées par la méthode du nombre le plus probable.

Abstract

The stress created by the corrosion of the steel reinforcements in old monuments can lead to stone bursting. To find means of preventing these phenomena, a corrosion inhibitor, initially developed in the field of concrete (P3 organic-mineral inhibitor) was tested. Two representative solutions of different media rich in salts that can be responsible for the corrosion of the metal reinforcements in the particular case of stone were developed: M1 enriched with calcium at pH = 8.5 and M2 enriched with sulfate and calcium at pH = 7.7 [1]. The P3’s organic part consists of amino functions, mostly tertiary amino, its mineral part is made of a phosphate function.The study of the inhibitor action encompassed two steps: iron samples were initially immersed into the solutions, then after 24 hours and 30 days of immersion, analysis of the deposits formed on the samples were carried out. Analysis with the Scanning Electron Miscroscope (SEM) and/or Environmental Scanning Electron Microscope (ESEM) and analysis by X-ray (X-ray diffraction, X-ray fluorescence, SEM energy dispersive X-ray microprobe) permitted the characterization of the deposits formed. The performances of P3 were evaluated trough Electro-chemical tests. The inhibitor action on the metal surface was determined by SEM observations and measurements of the surface roughness with 3D profiles on the samples that were chemically etched to remove the oxide layers. In medium 2, all the phosphates precipitate with calcium and do not participate to the inhibition. After 24 hours P3 has an anodic behaviour in the medium 1 without sulfate and a mixed behaviour in the sulfate enriched medium 2. But after 30 days of immersion in both media, the efficiency of P3 becomes insufficient.The media analysis also allowed the observation that when working in a non-sterile environment, some bacteria were able to develop and could influence the corrosion rate and the effectiveness of the inhibitor. The Sulfate Reducing Bacteria (SRB) and Thiosulfate Reducing Bacteria (TRB) present in the media were counted using the most likely number method.