Contribution a l'evaluation du comportement structural des ouvrages d'art affectes de reaction alcalis-silice (RAS)

Ce travail s'intéresse principalement au diagnostic et au pronostic des ouvrages d'art affectés de réaction alcalis-silice (RAS), phénomène très répandu sur le territoire québécois. Trois ouvrages affectés de ce problème dans la région de Québec ont servi de base à ce projet. En diagnostic, on a étudié le comportement mécanique des bétons riches en alcalis contenant ou non des granulats réactifs. Ceci nous a démontré clairement que même en l'absence de granulats réactifs, un béton riche en alcalis voit ses résistances mécaniques chuter mais pas son module élastique ni sa durabilité vis à vis du retrait de séchage et du gel-dégel. Les propriétés mécaniques, en présence de granulats réactifs, chutent en compression, en fendage, en traction directe et en module élastique, mesuré lors d'essais en compression et en traction. L'essai de traction directe s'est avéré le plus intéressant pour le suivi de la dégradation d'un béton atteint de RAS. En diagnostic, trois méthodes ont été comparées afin d'estimer l'expansion à ce jour d'un béton affecté de RAS. Ces trois méthodes sont la fissuration superficielle, l'essai de chargement cyclique et l'indice d'endommagement interne. La combinaison des deux premières méthodes permet d'estimer d'une façon assez fiable l'expansion déjà atteinte. Le comportement en expansion des éléments armés fabriqués avec différents granulats réactifs et différents pourcentages d'armature a été étudié afin de mieux comprendre l'interaction entre les matériaux acier et béton en présence de la RAS. On n'a pas noté de perte d'adhérence entre l'acier et le béton même pour des expansions très élevées. Les contraintes calculées au niveau des barres longitudinales sont élevées et peuvent mener à la plastification des aciers, quand cette contrainte est combinée aux contraintes déjà existantes dans la structure. Afin d'aider au diagnostic et au pronostic, une étude a été réalisée pour étudier l'effet de l'orientation du plan de coulée, du mode de mise en place et de la géométrie des spécimens sur l'expansion du béton atteint de RAS, et ce, pour différents granulats réactifs. Il est clair qu'une expansion mesurée perpendiculairement au plan de coulée est toujours plus élevée que celles mesurées dans les autres directions. L'écart entre les deux types de mesure devient plus important pour des granulats plats et allongés. Il est clair aussi qu'une mise en place par vibration dans le cas de l'essai normalisé du prisme de béton CSA A23.2-14A entraîne des expansions environ 35% plus faibles que par pilonnage (mesure prise axialement et parallèlement au plan de coulée), incitant ainsi à une modification de la norme.