Caractérisation de l’état actuel du béton

La condition actuelle du béton de la structure en service peut être déterminée à l’aide de méthodes in situ ou par des essais réalisés en laboratoire sur des carottes de béton. Pour les méthodes in situ, une inspection visuelle détaillée de la structure et des essais non destructifs peuvent être utilisés. Pour les essais de laboratoire, des analyses pétrographiques et des essais mécaniques peuvent être réalisés sur carottes de béton. Lorsque la condition actuelle du béton de la structure est évaluée, les conditions de contraintes mécaniques (confinement), d’exposition, d’humidité et de température sont habituellement prises en compte.

La détérioration in situ du béton peut être évaluée à l’aide de l’indice de fissuration de surface décrit précédemment. Il existe également des méthodes d’essais non destructifs telles que la mesure de la vélocité des ondes acoustiques ou la mesure de résonance à un impact (impact-echo) qui permettent de cartographier l’ampleur de la fissuration interne et de la détérioration du béton (Bérubé et coll., 1995; Saint- Pierre et coll., 2007; Siegert et coll., 2005; Thomas et coll., 2013b; Thomas et coll., 2013c).

En laboratoire, les principaux essais mécaniques qui peuvent être réalisés sont la détermination de la résistance en compression et en traction directe, le module d’élasticité ou encore l’essai SDT. Il est généralement reconnu que la résistance en compression n’est affectée de façon significative que lorsque le béton a subi un niveau d’endommagement ou d’expansion très important (Sanchez et coll. 2017); la mesure de résistance à la traction directe est généralement plus sensible à l’endommagement associable à la RAS que l’essai de fendage (ou brésilien), alors que le module d’élasticité est rapidement affecté par la fissuration associable à la RAS (Kubo et Nakata, 2012). En ce qui concerne les examens pétrographiques, la méthode du DRI permet de quantifier l’endommagement relié à la RAS, et ce autant entre différentes composantes d’une même structure qu’en fonction du temps lorsque l’essai est répété après quelques années (Villeneuve et coll., 2012; Thomas et coll., 2012; Sanchez et coll., 2015b). Elle utilise le décompte du nombre d’indices

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pétrographiques de détérioration associés à la RAS (e.g. fissuration avec ou sans produit de réaction au sein des particules de granulats et de la pâte de ciment) sur un maillage de 1 cm2 _{tracé sur des sections de béton polies à l’aide d’un}

stéréomicroscope (Grattan-Bellew et Mitchell, 2006; Sanchez et coll., 2015b, Sanchez et coll., 2016b). Les indices d’endommagement sont pondérés selon leur importance relative dans le processus de dégradation du béton atteint par la RAS. La valeur obtenue lors de la réalisation du DRI est une valeur, normalisée à 100 cm2_{, de la présence des indices d’endommagement après l’analyse de}

l’ensemble de la surface de l’échantillon. Toutefois, cette méthode est subjective puisqu’elle est dépendante de l’expérience du pétrographe. Ainsi, selon le pétrographe, les résultats obtenus peuvent être variables.

Les conditions d’humidité et de température en service peuvent être mesurées dans le temps avec des sondes portables ou permanentes et ce, pour différentes zones et profondeurs du béton (Stark, 1990; Bérubé et coll., 2005b; Fournier et coll., 2010a; Thomas et coll., 2013b et 2013c). En ce qui a trait aux températures, plus elles sont élevées, plus l’expansion sera rapide (Fournier et coll., 2010b). Toutefois, l’expansion finale ne sera pas nécessairement influencée par la température. Il semble aussi que plus la température est élevée, plus le taux d’humidité minimal pour générer la RAS est faible (Olafsson, 1987). Il est crucial de considérer, particulièrement pour des structures hydrauliques, que l’humidité demeure plus importante dans des ouvrages de béton épais/massifs que dans des ouvrages à faible épaisseur. L’impact de l’humidité extérieure devrait donc être moins important pour un ouvrage de béton de masse possédant une humidité interne considérable que pour un ouvrage de béton de faible épaisseur.

Une évaluation des conditions de contraintes dans la structure en service est critique puisque les essais en laboratoire qui permettent d’évaluer le potentiel d’expansion résiduel et les propriétés mécaniques du béton sont réalisés sur des échantillons en expansion libre, c’est-à-dire sans confinement. Or, les contraintes de confinement en compression, qu’elles soient internes (pré-tension, ferraillage, confinement, etc.)

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ou externes (post-tension, chargement, effort structural, etc.), peuvent réduire significativement l’expansion due à la RAS (ISE, 1992; Berra et coll., 2010), bien que la fissuration en surface ne soit pas nécessairement moindre (Bérubé et coll., 2005a). En effet, l’expansion dans une direction du béton varie selon le type et l’intensité des contraintes qui lui sont appliquées, celle-ci étant réduite avec une augmentation du confinement (ISE, 1992; Kawamura et Iwahori, 2004; Smaoui et coll., 2007; Kagimoto et coll., 2014). Certains auteurs proposent que l’expansion qui n’est pas générée dans une direction à cause du confinement soit redistribuée dans la direction où le confinement est le plus faible (Multon et Toutlemonde, 2006; Smaoui et coll., 2007; Kagimoto et coll., 2014). Ainsi, selon ces chercheurs, le confinement dans une structure provoque une expansion anisotrope, bien que le volume d’expansion total demeure le même. Ces observations ne font toutefois pas l’unanimité au sein des chercheurs, certains n’ayant pas observé ce « transfert d’expansion » (Dunant et Scrivener, 2012). Dans tous les cas, il semble que la formation et la propagation de la fissuration dû à la RAS soit influencée par le confinement; la fissuration s’orientant dans l’axe de la contrainte principale (Giaccio et coll., 2009; Dunant et Scrivener, 2012, Kagimoto et coll., 2014; Giaccio et coll., 2015). Bien que beaucoup de recherche soit effectuée sur le sujet, il est difficile d’acquérir l’information sur les conditions de contraintes en service. En effet, la relation entre le confinement, l’endommagement du béton et le comportement structural est toujours mal connue (Gautam et Panesar., 2016; Gautham et coll., 2017; Allard et coll., 2016).