Zakari Nana

Impact de la réaction alcalis silice sur l’enchevêtrement des granulats

Direction : Dr. Mathieu Fiset

Co-direction : Dr. José Bastien,  Dr. Benoit Fournier

Rôle : Doctorant

Informations de contact: znana@etu.uqac.ca

Informations de la recherche : Le transfert de charge à travers une fissure dans les structures de béton repose en grande partie sur le mécanisme d’enchevêtrement des granulats qui a été très longtemps négligé par les ingénieurs. Il permet la transmission des efforts de cisaillement malgré la présence de fissurations dans le béton grâce aux aspérités et au frottement intergranulaire. Cependant, depuis les années 50, la réaction alcalis-silice (RAS) a été considérée comme un phénomène majeur affectant les infrastructures en béton dans plusieurs régions du monde, où les conditions climatiques et la présence de granulats réactifs accentuent son développement, notamment au Canada et au Québec dont plusieurs structures sont vieillissantes. Ce phénomène engendre une expansion interne du béton, provoquant des fissurations progressives et une altération de ses propriétés mécaniques, compromettant ainsi la durabilité et la capacité portante des ouvrages touchés. Lorsque le béton est affecté par ce phénomène de la RAS, il devient pertinent de se demander sa capacité à assurer toujours le transfert de cisaillement par le mécanisme d’enchevêtrement des granulats. C’est dans cette optique que s’inscrit ce projet de maitrise qui vise à analyser l’impact de l’expansion et de l’endommagement du béton affecté par la RAS sur sa résistance au cisaillement par enchevêtrement des granulats. Pour cela, une campagne expérimentale a été menée, impliquant la fabrication et le conditionnement de plusieurs séries d’éprouvettes de cylindre en béton non armé de diamètre 100 mm (4 pouces) et de longueur 229 mm (9 pouces) soumis à différents niveaux d’expansion (0,00 %, 0,07 %, 0,12 %, 0,20% et 0,30%). L’endommagement du béton a été caractérisé par des essais de Stiffness Damage Test (SDT), afin de permettre d’observer l’évolution des paramètres de sortis durant les cycles de chargement-déchargement. L’effet du confinement a également été pris en compte, à travers l’application de plusieurs niveaux de contraintes normales latérales visées lors des essais de cisaillement direct. Ces essais ont permis d’observer l’évolution de la résistance au cisaillement en fonction de l’expansion et du niveau de contrainte normale appliqué, mettant en évidence les mécanismes de transmission des efforts à travers les surfaces fissurées. Les résultats obtenus montrent que, bien que le confinement favorise un meilleur enchevêtrement des granulats, une expansion excessive entraîne une détérioration progressive des surfaces de contact, réduisant ainsi la capacité portante du béton en cisaillement. Les résultats montrent également que même si l’application de contraintes normales latérales permet de limiter l’ouverture des fissures et de maintenir un certain niveau de transfert des efforts, elles ne suffisent pas à compenser entièrement la perte de rigidité causée par l’expansion du béton due à la RAS.