Contribution à la requalification des structures endommagées par l’alcali réaction : evaluation de l’avancement de l’alcali réaction dans les granulats

Contribution to the requalification of alkali silica reaction (ASR) damaged structures : assessment of the ASR advancement in aggregates by alkali silica reaction

• Auteur / Autrice : Xiao Xiao Gao
• Direction : Alain Sellier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 16/12/2010
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire matériaux et durabilité des constructions (Toulouse ; 1999-....)
• Jury : Président / Présidente : William Prince Agbodjan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Sellier, William Prince Agbodjan, Martin Cyr, Éric Bourdarot, Stéphane Multon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Benoit Fournier, Eric Garcia-Diaz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réactions alcalis-granulats

Silice

Mots clés libres

Dissolution sélective

Réaction alcali-silice (RAS)

Avancement chimique

Silice réactive

Test d'expansion

Test chimique

Modèle chemo-mécanique

Constante cinétique

Selective dissolution

Alkali-silica reaction (ASR)

Chemical advancement

Reactive silica

Expansion test

Chemical test

Chemo-mechanical model

Kinetic constant

Résumé

Afin de répondre aux questions des propriétaires de structures atteintes de réaction alcali-silice (RAS), ce travail se concentre sur une partie d'une méthodologie globale, proposée initialement par le LMDC et EDF, et dont le but est l'étude du comportement mécanique des constructions endommagées par la RAS. Pour atteindre cet objectif, l'avancement chimique de la RAS des granulats récupérés dans les structures affectées doit être évalué. Ainsi, ce travail est consacré à la quantification de la silice potentiellement réactive des granulats, par l'utilisation de deux approches : une approche indirecte par un test d'expansion et une approche directe par des méthodes chimiques. La présentation du manuscrit s'articule autour des points suivants :• Un test d'expansion pertinent et rapide sur mortiers pour relier la quantité de silice réactive à l'expansion mesurée. Les conditions expérimentales suivantes ont été choisies pour tester différentes tailles et natures de granulats, ainsi que différentes tailles d'éprouvettes : solution de NaOH à 1 mol/l et température de conservation de 60°C.• Une méthode chimique rapide de dissolution sélective pour mesurer directement la quantité de silice réactive disponible pour la RAS. La méthode HF / HF+HCl a été trouvé comme étant la plus efficace.• Un modèle chemo-mécanique pour analyser les effets de la taille des granulats et des éprouvettes, et évaluer l'avancement chimique de la réaction.Finalement, une méthodologie est proposée pour calculer la constante cinétique de la réaction dans le cadre de la requalification des structures atteintes de RAS.

In order to answer the questions of the ASR-affected structures owners, this work focused on a part of a global methodology, which is proposed originally by the LMDC and EDF, aiming to reassess the mechanical behavior of ASR-damaged constructions. To achieve this purpose, the chemical advancement of ASR in the aggregates recovered from the structure should be evaluated. Thus, this work focuses on the assessment of the potentially reactive silica content with two main methods: indirectly by expansion test and directly by chemical methods. The presentation of this manuscript is around the following points: • A relevant and rapid expansion test on mortars to link the reactive silica content to measured expansion. The experimental condition: 1 mol/l NaOH solution conserved at 60°C is chosen to test different aggregate sizes, specimen sizes and natures of aggregate. • A fast chemical method of selective dissolution to measure directly the silica available for ASR. Acid/basic methods are tested and compared; HF / HF+HCl method is found to be the most effective. • A chemo-mechanical model to analyze the effect of aggregate size and specimen size, and evaluate the chemical advancement of ASR. Finally, a methodology is proposed to calculate the kinetics constant in the framework of structural requalification. Key words: alkali-silica reaction (ASR), chemical advancement, reactive silica, expansion test, chemical test, chemo-mechanical model, kinetic constant, selective dissolution