Dans le cadre de la gestion des déchets nucléaires, le maintien des fonctions des colis de déchets doit être démontré sur plusieurs siècles. En particulier, pendant les phases d’entreposage ou de stockage réversible (en système ouvert insaturé), deux fonctions sont essentielles et doivent être assurées : le confinement et la reprise des colis. Cette dernière repose notamment sur le sur-conteneur, le plus souvent en béton armé pour les déchets Moyenne Activité – Vie Longue (MAVL), qui est l’enveloppe externe manutentionnable des colis. Par conséquent pour ces colis, le comportement à long terme en milieu insaturé est contrôlé par la durabilité des bétons armés. L’approche « génie civil » de dimensionnement des structures, basée sur des règles plus ou moins empiriques qui visent une durabilité de 50 ans, est insuffisante pour nos applications et notamment dans le cadre de la prédiction du comportement à long terme des colis MAVL (>100 ans). Les limites de la démarche type « génie civil » ont conduit à structurer un programme de R&D visant à étudier les interactions entre les matériaux CIMentaires et METALliques ou CIMETAL et à les modéliser sur le long terme (quelques siècles) en milieu insaturé en prenant en compte le couplage chimie-transport-mécanique. CIMETAL est un programme piloté par le Laboratoire d’Etude du Comportement des Bétons et des Argiles de la DEN depuis 2002, qui fait intervenir de nombreuses collaborations, donc le Laboratoire Pierre Sue. En effet, lorsqu’un ouvrage en béton armé, dont la chimie est initialement favorable à la passivité des armatures en acier, est placé en conditions de carbonatation atmosphérique, les éléments agressifs de l’atmosphère (CO2, chlorures…) pénètrent dans le matériau cimentaire et modifient la chimie de sa solution interstitielle. Lorsque les conditions sont propices à la dépassivation de l’acier, le régime de corrosion à l’état actif engendre des vitesses de corrosion importantes, ainsi que la production de produits d’oxydation du fer, plus volumineux que le fer initial. La formation de cette rouille a des conséquences mécaniques importantes sur le béton et peut aller jusqu’à engendrer la fissuration du béton et la perte de capacité portante de l’ouvrage. Le programme CIMETAL est structuré selon 3 modules : Le module 1 vise à comprendre et hiérarchiser les mécanismes élémentaires de corrosion des aciers au contact de matériaux cimentaires puis à caractériser les produits de corrosion (cinétique et thermodynamique), en vue de l’établissement d’un modèle de corrosion. Le module 2 se situe à une échelle plus mésoscopique puis macroscopique afin de comprendre puis modéliser l’endommagement d’un béton armé dont l’armature est corrodée. Quant au module 3, il vise essentiellement à valider les modèles physico-chimiques et mécaniques développées dans les précédents modules, mais aussi à tester des moyens de diagnostiquer sur structures la corrosion des armatures et l’endommagement du béton environnant à un stade précoce. Dans ce cadre, l’étude des archéomatériaux (LPS) est indispensable pour appréhender des faciès de corrosion à long terme et vérifier/valider les hypothèses/modèles développés dans les modules 1 et 2 du programme.
DPC/SCCME/LECBA