Alors que les gestionnaires d'infrastructures de transport cherchent à protéger leurs structures contre la corrosion tout en réduisant la gêne occasionnée pour les usagers, nombre d'entre eux se tournent vers les revêtements métallisés par projection thermique plutôt que vers les peintures liquides conventionnelles. Les revêtements métallisés ont une durée de vie comprise entre 30 et 50 ans avant qu'une intervention de réparation ne soit nécessaire ; par conséquent, le coût initial plus élevé d'un revêtement par projection thermique est amorti, et les réparations étant moins fréquentes, le public est moins souvent gêné.
Le matériau de projection thermique le plus fréquemment utilisé dans l'industrie des transports aux États-Unis est l'alliage zinc-aluminium 85/15. Ce revêtement est soit laissé brut face aux intempéries pour former un colmatage naturel par oxydation du zinc et de l'aluminium, soit colmaté à l'aide d'un scellant pénétrant peu de temps après son application. Les essais d'adhérence du revêtement sont généralement exigés conformément à la norme ASTM D4541, « Test Method for Pull-Off Strength Using Portable Adhesion Testers ». Selon la spécification SSPC-CS 23.00(I), « Interim Specification for the Application of Thermal Spray Coatings (Metallizing) of Aluminum, Zinc, and Their Alloys and Composites for the Corrosion Protection of Steel », la valeur d'adhérence minimale requise pour accepter un revêtement par projection thermique Zn/Al 85/15 est de 700 psi. Voici comment un projet nous a conduit à étudier si l'oxydation du revêtement ou l'application de scellants pénétrants affectent ses valeurs d'adhérence. Bien que le mécanisme de liaison et la durée de l'amélioration de l'adhérence ne soient pas totalement élucidés, nos essais sur le terrain indiquent que les scellants peuvent améliorer l'adhérence du revêtement. Plus important encore, nous avons constaté que lors de la spécification d'essais d'adhérence sur un revêtement par projection thermique, le prescripteur doit indiquer si l'essai doit être effectué sur le revêtement colmaté ou non colmaté.
En 2002, la Niagara Falls Bridge Commission a entrepris de tirer parti des avantages à long terme de la projection thermique sur le pont Rainbow, un axe à forte circulation reliant Niagara Falls (New York, États-Unis) et Niagara Falls (Ontario, Canada). Notre entreprise a assuré la gestion de ce projet de 450 000 pieds carrés (40 500 mètres carrés).
Les travaux de production ont été confiés à Clara Industrial Services, Ltd., Thunder Bay, ON. MISCO Inspection Services Co. Ltd. de Picton, ON, a assuré le contrôle de la qualité pour le compte de l'entrepreneur. Les spécifications du projet prévoient l'application de 8 à 12 mils de Zn/Al 85/15 sur l'ensemble de la structure, suivis de 0,5 à 1,5 mil d'un scellant pénétrant appliqué dans les huit heures suivant l'application du TSC. Le contrat prévoyait également des essais d'adhérence périodiques exigés par l'ingénieur résident. Lors de la réalisation des essais d'adhérence, l'équipe d'inspection a constaté une différence substantielle dans les valeurs d'adhérence là où les Dolly d'essai avaient été placés sur la surface avant le scellement par rapport aux valeurs obtenues après le scellement. Bien que toutes les valeurs aient satisfait à l'exigence minimale spécifiée de 700 psi, nous avons souhaité approfondir la question et avons mis en place des essais in situ supplémentaires.
L'objectif des essais sur site était de déterminer les effets éventuels du scellant naturel issu de l'oxydation du TSC ou du scellant pénétrant sur les valeurs d'adhérence du TSC. Un essai a été mis en place en utilisant trois plaques distinctes. Toutes les plaques ont été préparées par décapage par jet abrasif selon la norme SSPC-SP 5 (décapage au métal blanc), à l'aide de scories de nickel n° 20. Le profil d'ancrage était de 4,0 à 4,5 mils. Un adhésif époxy bi-composant a été utilisé pour fixer les dollies. L'essai d'adhérence a été réalisé à l'aide d'un adhésimètre auto-aligneur PosiTest® AT-M conformément à la norme ASTM D4541, méthode d'essai E. La plaque n° 1 (Fig. 1) présentait un TSC appliqué à une épaisseur moyenne de 12,8 mils ; trois dollies ont été placées sur la plaque et arrachées le jour suivant pour représenter la condition 1A. La valeur d'adhérence moyenne des trois dollies était de 733 psi, avec des résultats de défaillance d'adhérence du revêtement sur le substrat et de défaillance cohésive au sein du TSC. La plaque a reposé pendant trois mois à des températures de 65 à 80 °F (18 à 27 °C) et à une humidité relative (HR) de 50 à 70 %, permettant l'oxydation du TSC. Trois dollies ont de nouveau été placées sur la plaque n° 1 et arrachées le jour suivant pour représenter la condition 1B. La valeur d'adhérence moyenne des trois dollies était de 767 psi, avec des résultats de défaillance d'adhérence du revêtement sur le substrat et de défaillance cohésive au sein du TSC (Tableaux 1A et 1B). Il n'y a eu qu'une augmentation de 5 % des valeurs d'adhérence et aucun changement dans les modes de défaillance, ce qui suggère que le scellant d'oxyde naturel formé au sein du TSC n'a pas eu d'effet direct sur l'adhérence du TSC.
La plaque n° 2 (Fig. 2) présentait un TSC appliqué à une épaisseur moyenne de 12 mils ; trois dollies ont été placées sur la plaque et arrachées le jour suivant pour représenter la condition 2A. La valeur d'adhérence moyenne des trois dollies était de 620 psi, avec des résultats de défaillance d'adhérence du revêtement sur le substrat. La plaque a reposé pendant trois mois (65 à 80 °F [18 à 27 °C] et 50 à 70 % d'HR), permettant l'oxydation de se produire. Une couche de scellement pénétrante de Corothane I Preprime (polymérisée à 800 °F [427 °C] et 60 % d'HR) d'une épaisseur de 0,5 à 1,5 mil (13 à 38 microns) a ensuite été appliquée. Trois dollies ont été placées sur la plaque n° 2 et arrachées le jour suivant pour représenter la condition 2B. La valeur d'adhérence moyenne des trois dollies était de 1 133 psi avec une défaillance adhésive de 100 % (Tableaux 2A et 2B). Ces résultats indiquent que le scellant a eu un effet certain sur l'adhérence du TSC, avec une augmentation de 83 % des valeurs d'adhérence.
La plaque n° 3 (Fig. 3) présentait un TSC appliqué à 10,4 mils. La plaque a été masquée, la divisant en deux sections. Un scellant a été appliqué sur le TSC exposé à une épaisseur de 0,5 à 1,5 mil. Une fois le scellant polymérisé, trois dollies ont été placées sur chaque section et arrachées le jour suivant, la section non scellée représentant la condition 3A et la section scellée représentant la condition 3B. La valeur d'adhérence moyenne de la section non scellée était de 753 psi, avec des défaillances d'adhérence du revêtement au niveau du substrat. La valeur d'adhérence moyenne de la section scellée était de 2 127 psi avec une défaillance adhésive (Tableaux 3A et 3B). L'augmentation de 183 % des valeurs d'adhérence de la section scellée par rapport à la section non scellée indique une augmentation substantielle des valeurs d'adhérence lorsque le scellant est appliqué peu de temps après le TSC.
Nos essais sur site ont révélé que les oxydes naturels qui se développent dans les pores du revêtement par projection thermique n'affectent pas ses valeurs d'adhérence. Les scellants liquides peuvent influencer les valeurs d'adhérence du revêtement, même lorsqu'ils sont appliqués après qu'une oxydation minimale s'est produite. Nos essais ont également montré qu'ils ont un impact sur les valeurs d'adhérence lorsqu'ils sont appliqués peu de temps après l'application du revêtement. Les scellants dotés de bonnes propriétés mouillantes peuvent pénétrer dans les zones mal liées (ou les fissures) et obturer les vides et les pores du revêtement. Il est possible qu'lorsqu'un scellant pénétrant est appliqué sur un revêtement par projection thermique, il s'infiltre dans les pores et les vides pour créer une liaison plus résistante.
Lorsque des TSC sont envisagés pour la protection contre la corrosion, le propriétaire doit examiner les avantages de l'application d'un scellant liquide sur le TSC. La norme SSPC-CS 23.00(I) recommande d'appliquer le scellant le plus tôt possible après les TSC, ou dans les huit heures. L'augmentation des valeurs d'adhérence du TSC lorsque le scellant est appliqué dans ces paramètres est évidente et doit être notée. Lors de la prescription d'essais d'adhérence sur un projet, veillez à spécifier si l'essai doit être effectué sur le TSC non scellé ou scellé.
Robert H. Unger, « Thermal Spraying of Bridges », Thermal Spray: Advances in Coatings Technology, Proceedings of the National Thermal Spray Conference, Orlando, FL, USA, 14–17 septembre 1988, p. 8708-011.
Joseph T. Butler, « Metallizing for Corrosion Control », vol. 1, n° 1 (janvier 2000).
SSPC-CS 23.00(I), Interim Specification for the Application of Thermal Spray Coating (Metallizing) of Aluminum, Zinc, and Their Alloys and Composites for the Corrosion Protection of Steel, SSPC Painting Manual, SSPC : Pittsburgh, PA (mars 2000).
Eric C. Lohrey, « Metallizing Steel Bridges in the Field », JPCL (mai 1995), p. 39–50
