Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux

Type de document

RAPPORT DE RECHERCHE

Langue

francais

Auteur

MARTIN

Résumé / Abstract

La Réaction Sulfatique Interne (RSI) est une pathologie endogène du béton pouvant affecter les matériaux soumis à un échauffement au-delà d’une température d’environ 65°C (résultat d’un procédé de préfabrication ou d’un échauffement d’une pièce massive lors de l’hydratation du ciment). Elle consiste en une formation d’ettringite tardive dans le matériau durci à partir des sulfates initialement présents et conduit à un gonflement du béton. Il s’en suit une fissuration de celui-ci et une dégradation des performances mécaniques pouvant poser des problèmes d’intégrité structurelle à l’instar des effets de la Réaction Alcali-Granulat (RAG) à laquelle elle est fréquemment observée couplée in situ. Lorsqu’un ouvrage est atteint, il convient de savoir diagnostiquer la pathologie, évaluer l’aptitude au service de celui-ci, prédire l’évolution mécanique de la structure et mettre en ½uvre des méthodes de réparation. La réponse à ces objectifs nécessite une compréhension fine des effets de la RSI tant à l’échelle microscopique qu’à l’échelle de l’ouvrage. De nombreuses études expérimentales et théoriques ont été menées afin de déterminer les mécanismes physico-chimiques mis en jeu ainsi que les paramètres influençant la RSI. Néanmoins, la complexité des phénomènes sous-jacents peut rendre délicate la transposition de ces connaissances pour expliquer les effets structurels. Les approches macroscopiques semblent donc pouvoir apporter des éléments complémentaires de réponse à ces questions en se basant sur les connaissances déjà acquises et disponibles dans la littérature. Afin de mettre au point de telles approches, il est nécessaire de développer une compréhension détaillée des effets de la pathologie à l’échelle du matériau. Ce mémoire décrit les résultats d’une étude de laboratoire mettant en ½uvre des essais sur éprouvettes pour caractériser les couplages entre les gonflements et l’humidité, la température, et l’état de contraintes. Ces travaux ont également été l’occasion d’étudier plus en détail les couplages existant entre RAG et RSI. En parallèle, des suivis dimensionnels et hydriques de poutres armées ou non et soumises à des conditions d’exposition à l’humidité contrôlées ont permis de constituer une base de données des effets structurels de la RSI (couplée ou non à la RAG). La confrontation de ces recherches menées conjointement à l’échelle du matériau et de la structure fournit des données permettant d’une part de mettre au point des méthodes de re-calcul des ouvrages (en formulant notamment les lois de couplages nécessaires) et d’autre part de les valider en confrontant leurs prédictions aux résultats expérimentaux. Ce mémoire propose tout d’abord une étude bibliographique faisant le point sur les principales connaissances disponibles sur la RSI. A l’aide de celles-ci, un programme expérimental a été défini et est décrit en détail. Une large partie de ces travaux est consacrée à l’étude des couplages entre humidité et expansion de RSI, couplée ou non à la RAG. Différentes histoires hydriques sont envisagées et sont confrontées aux cinétiques et amplitudes de gonflement correspondantes. Enfin, une analyse détaillée du fonctionnement de structures simples soumises à une réaction de gonflement est proposée. Après une description et une interprétation des résultats expérimentaux, une étude du fonctionnement structurel des corps d’épreuve dans le cadre de la théorie des poutres est proposée. De plus, un exemple d’application du module de re-calcul RGIB est proposé., RAPPORT DE CONTRAT