Applications d' Institut de Développement et d'Innovation

 
 

Les phénomènes d'alcali-réaction ?

Le phénomène d’alcali-réaction résulte de l’action des alcalins solubles (oxyde de sodium Na2O et oxyde de potassium K2O) du béton sur une certaine forme de silice réactive, en présence d’eau. un phénomène qui a pour conséquence de diminuer les caractéristiques mécaniques du béton. 

Les contraintes expansives génèrent, si elles dépassent la résistance en traction du béton,

  • un décollement à l’interface pâte-granulats et
  • la formation de microfissures à l’interface béton/armatures qui se matérialisent en surface par une fissuration orientée selon la direction des aciers.

ceci pouvant entrainer de nombreuses infiltrations d’eau avaient pénétré le béton et corrodé les armatures. Comme sur des viaducs ou des barrages par exemple.

 

Trois conditions simultanées sont nécessaires pour amorcer et entretenir les réactions de ce phénomène exceptionnel : 

  • Un environnement fortement humide, 
  • une teneur en alcalins solubles dans la solution interstitielle élevée et dépassant un seuil critique, 
  • la présence dans le béton de silice réactive en quantité suffisante (apportée par des granulats potentiellement réactifs).

Le rôle fondamental de l’humidité (80 à 85 % d’humidité relative moyenne) a été mis en évidence par de nombreux essais en laboratoire et par des constatations sur des ouvrages.

 


Conditions prévalant à la réaction alcali-granulats

Afin que la RAG puisse se produire dans le béton, trois conditions doivent être réunies:

  • le béton contient des granulats réactifs;
  • une humidité suffisante règne dans le béton;
  • des alcalis sont à disposition.

Tant que le taux d'humidité du béton est inférieur à 80%, aucune réaction RAG ne se produit. Mais le béton de barrage est toujours soumis à un taux supérieur, généralement proche de 100%. La RAG est de plus favorisée par les variations d'humidité. Pour les barrages, ceci se produit souvent sur le parement aval, le couronnement et la partie supérieure du parement amont.

 L'augmentation de température accélère la RAG. Une augmentation de 10 à 40 °C accroît la rapidité de la RAG d'un facteur avoisinant dix. De ce fait, les parties de barrages superficielles ou exposées au rayonnement solaire se dégradent beaucoup plus rapidement que les parties internes ou constamment à l'ombre.

Réaction Alcali-Granulats (RAG) dans les structures 

 

La réaction alcali-granulats (RAG), qui affecte de nombreuses structures du génie civil, représente sans doute un des défis majeurs pour les ingénieurs d'aujourd'hui. La problématique est particulièrement complexe pour les barrages notamment en raison de leur taille, généralement importante, et des conséquences.

Le gonflement du béton, en particulier celui associé aux réactions alcali-granulats, représente sans doute le problème majeur affectant les barrages en béton au niveau mondial. S'il y a encore trente ans la communauté internationale était convaincue que le problème était confiné à certaines régions de la planète, il est aujourd'hui acquis que le phénomène touche tous les continents et que son ampleur a été trop longtemps sous-estimée

La RAG provient d'une réaction chimique entre les éléments pierreux et les alcalis du ciment. Des produits de la RAG s'ensuivent  par suite d'absorption d'eau, subissent un accroissement de volume conduisant à une expansion du béton. Cette expansion peut conduire à la formation de fissures. En outre, par suite de la RAG, les propriétés mécaniques du béton se dégradent; 

Principales conséquences de l'action de la RAG

L'allongement du béton augmente annuellement de 20 à 150 µm/m

  • Un barrage de 100 m de haut croît annuellement de 2 à 15 mm
  • Un couronnement de 250 m de long s'allonge annuellement de 5 à 40 mm
  • Au cas où l'expansion est empêchée, des forces ou des fissures de compression 
Figure 12: Fissures de RAG en forme de réseau à la sortie d'un évacuateur de crues (gauche) et fissures à l'entrée d'un évacuateur de crues avec directions préférentielles dues aux forces dans la structure (droite).
Figure 12: Fissures de RAG en forme de réseau à la sortie d'un évacuateur de crues (gauche) et fissures à l'entrée d'un évacuateur de crues avec directions préférentielles dues aux forces dans la structure (droite).
Figure 13: Fissures de RAG avec fortes efflorescences sur le parement aval en escaliers d'un barrage poids (gauche) et protection de rive à l'aval d'un seuil avec formation en réseau de fissures de RAG (droite).
Figure 13: Fissures de RAG avec fortes efflorescences sur le parement aval en escaliers d'un barrage poids (gauche) et protection de rive à l'aval d'un seuil avec formation en réseau de fissures de RAG (droite).
Figure 14: L'image des fissures dues à l'expansion de l'ancien barrage de Sera (fissures structurelles). Semblable à celle du barrage de Zeuzier (fissures suivant le contour de la vallée sur le parement aval).
Figure 14: L'image des fissures dues à l'expansion de l'ancien barrage de Sera (fissures structurelles). Semblable à celle du barrage de Zeuzier (fissures suivant le contour de la vallée sur le parement aval).
 

conséquences directes

La surface du béton se modifie:

  • Des fissures en réseau ou rayonnantes se forment. En cas de forte charge de compression, la direction des fissures est parallèle à la trajectoire des
  • Des gouttes de gel se forment, qui au début sont transparentes ou colorées sombrement. Sous l'action de l'acide carbonique de l'air, elles deviennent laiteuses, puis blanches après séchage.
  • Des éclatements de grains superficiels se produisent.

 

  • la résistance à la compression se réduit de 25 à 60 %;
  • la résistance à la traction diminue de 50 à 70 %;
  • le module d'élasticité se réduit de 60 à 70 %.

 

Pilier d'une passerelle de service avec des fissures de RAG dans la direction des sollicitations principales verticales (gauche) et mur de soutènement d'un évacuateur de crues avec fissures béantes (droite).
Pilier d'une passerelle de service avec des fissures de RAG dans la direction des sollicitations principales verticales (gauche) et mur de soutènement d'un évacuateur de crues avec fissures béantes (droite).
Les vannes ne peuvent plus être bougées suite à un gonflement dû la RAG (gauche) et des visées géodésiques sont interrompues suite au soulèvement d'un parapet dû à la RAG sur le couronnement (droite).
Les vannes ne peuvent plus être bougées suite à un gonflement dû la RAG (gauche) et des visées géodésiques sont interrompues suite au soulèvement d'un parapet dû à la RAG sur le couronnement (droite).
Aperçu de la profondeur d'une fissure structurelle sur le parement aval d'un barrage-voûte soumis à la RAG au moyen du prélèvement d'une carotte (gauche) et fissure avec décrochement sur le parement amont d'un barrage voûte.
Aperçu de la profondeur d'une fissure structurelle sur le parement aval d'un barrage-voûte soumis à la RAG au moyen du prélèvement d'une carotte (gauche) et fissure avec décrochement sur le parement amont d'un barrage voûte.

Prévention de la réaction alcali-granulats dans des structures neuves

Lors de la construction de nouveaux barrages, des dégâts futurs dus à la RAG peuvent être évités,

  • si aucun granulat réactif n'est utilisé pour la confection du béton,
  • pour autant que l'on réussisse à garder l'eau à distance du béton,
  • lorsque la teneur en alcali du ciment est gardée aussi faible que

Afin de maintenir l'eau à distance du béton, des imperméabilisations et un drainage peuvent théoriquement convenir.

 

Gaine thermo-rétractable CRYSTAL SLEEVE 

                                                 Les principales propriétés:

 

                                                 * Température d'utilisation -55°C à +110°C

                                                            * Résiste aux UV, la corrosion, humidité, moisisssures, aux produits chimiques usuels, aux huiles...

                                                * Résiste à la flamme

                                                * Très bon isolant électrique IEC 243 : >20 KV/mm

                                                           * Très bonne résistance mécanique et un coefficient d'amortissement aux chocs importants

                                               * Facilement recyclable par les filières en place

Présentation Crystal Sleeve avec un exemple transparent
Présentation Crystal Sleeve avec un exemple transparent

Exemple d'un diamaètre Avant rétractation sur objet/structure voulu

Présentation d'un exemple de diamètre réalisable avant rétractation à la forme de l'objet.

Sur la photo ci-contre, la Gaine CRYSTAL SLEEVE est présentée sous une forme tranparente. Il est bien entendu possible en fonction de vos besoins de la teinter un peu, beaucoup ou de la rendre complétement opaque, accentuant ses propriétés naturelles de resistances aux UV. 

La teinte restant à votre discrétion.

La résistance de la Gaine SRYSTAL SLEEVE contre les UV, peut ainsi aider et renforcer certaines sutructures sensibles aux rayons du soleil en complément_ou non_ d'autres matériaux.

Exposition du soleil sur Barrage-voûte

Dans plusieurs, il apparaît que la partie supérieure du mur, fine et chaude, gonfle nettement plus que la partie inférieure, plus froide et plus massive. Pour d'autres barrages-voûtes, la partie inférieure du mur, comprimée et froide, s'est allongée librement verticalement de 100 mm/m; la partie du couronnement de 400 mm/m, soit quatre fois plus. La répartition des fissures structurelles conduit à penser que le parement faisant face au soleil, ici le parement amont, se dilate davantage que le parement aval. La chaleur du rayonnement influence donc nettement le comportement de gonflement. Les températures du béton sur les parties faisant face au soleil sont de 4 à 6 °C plus élevées que la température de l'environnement.

De façon générale, il faut en déduire qu'en raison des plus faibles températures, la partie centrale du mur gonfle moins que les parements. Ceci génère des contraintes internes. Sur la Figure ci-contre, deux exemples réels de barrages poids-voûtes sont schématiquement représentés. Dans celui dont le parement aval est face au soleil, des fissures furent décelées à l'intérieur du mur (aucune sur le parement aval), dans celui dont le parement amont est orienté face au soleil, des fissures structurelles horizontales se sont manifestées sur le parement aval.

Régions exposées au soleil, gonflant plus fortement, et emplacement des premières fissures structurelles.
Régions exposées au soleil, gonflant plus fortement, et emplacement des premières fissures structurelles.
 
 

Gaine CRYSTAL SLEEVE 

Avantages :

  • Elle peut convenir pour des surprotection d'objets que quelques dizaines de cm à plusieurs mètres.
  • Les propriétés de ces surprotections sont apportées par la qualité du matériau PVC partiellement bi orienté par le processus         d'étirage.
  • Température d'utilisation -55°C à +110°C
  • Résiste aux UV, la corrosion, humidité, moisisssures, aux produits chimiques usuels, aux huiles...
 
  • Résiste à la flamme
  • Très bon isolant électrique IEC 243 : >20 KV/mm
  • Très bonne résistance mécanique et un coefficient d'amortissement aux chocs importants
  • Facilement recyclable par les filières en place

 

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