Examens pétrographiques

Des examens pétrographiques ont été réalisés à l’Université Laval sur les échantillons prélevés lors de la campagne de terrain du 1er _{mai 2016 ainsi que sur}

des carottes de béton provenant des localisations 660 (Centrale) et 734 (Prise d’eau) du barrage. Ces examens visuels visent à caractériser de façon détaillée la minéralogie des faciès rocheux échantillonnés sur le terrain ainsi que celle des granulats fins et grossiers utilisés pour la confection du béton du barrage. Le Tableau 3.2 qui suit résume l’ensemble des travaux réalisés.

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Tableau 3.2: Programme d'examens pétrographiques visant à sélectionner une zone d’extraction de roc en place pour la production du matériel réactif d’origine (GRO).

Provenance de l’échantillon Description de l’échantillon

Examens pétrographiques

réalisés

Béton du barrage à l’étude

10 plaques de béton polies (5 provenant de la centrale et 5 provenant de la prise d’eau) Examen macroscopique de base 16 lames minces fournies par Hydro-Québec Examens au microscope optique polarisant Campagne de terrain 2016 (réalisée par l’Université Laval

et Hydro-Québec) Localisation 1 à 7 Fragments de roches Examen macroscopique de base 15 lames minces fabriquées à l’Université Laval Examen au microscope optique polarisant Campagne de terrain 2014 (réalisée par Hydro-Québec)

Localisation 8 Fragments de roche Examen macroscopique de base 12 lames minces fournies par Hydro-Québec Examen au microscope optique polarisant

Pétrographie de carottes de béton du barrage

Des examens pétrographiques macroscopiques et microscopiques ont été réalisés sur cinq éprouvettes préparées à partir de carottes de béton provenant de la localisation 660 (Centrale) et cinq éprouvettes provenant de carottes de béton de la localisation 734 (Prise d’eau). Pour chacune de ces deux localisations/séries, trois disques transversaux de diamètre de 150 mm (Figure 3.4a) et deux sections de carottes coupées longitudinalement (Figure 3.4b) ont été obtenus, sur chacune desquelles une face a ensuite été polie. Une liste de ces 10 éprouvettes est présentée au Tableau 3.3 et des photographies sont disponibles à l’annexe B1.2. Les plaques ont été examinées à la loupe (10x) et au stéréomicroscope afin d’y caractériser la nature/composition du granulat fin et du gros granulat.

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Figure 3.4: (a) Disque transversal de diamètre 150 mm provenant d'une carotte de béton du barrage. (b) Section longitudinale provenant d'une carotte de béton du barrage.

Tableau 3.3: Liste des 10 plaques polies fabriquées à partir des carottes de béton provenant de la centrale (loc. 660) (5 plaques) et de la prise d'eau (loc. 734) (5 plaques).

Série/ localisation Identification de la carotte Profondeur de la section polie (m) Forme de la plaque polie 660 F1-660-CR2 1,50 Disque transversal F3-660-CR1 1,18 Disque transversal F4-660-CR4 5,63 Disque transversal F5-660-CR1 0,13 à 0,55 Section longitudinale F5-660-CR3 4,25 à 4,50 Section longitudinale 734 F2-734-CR2 1,80 Disque transversal F3-734-CR2 2,62 Disque transversal F4-734-CR3 3,51 Disque transversal F2-734-CR1 1,25 à 1,55 Section longitudinale F4-734-CR3 4,30 à 4,56 Section longitudinale

Une étude statistique a été réalisée sur l’ensemble des plaques polies pour déterminer la distribution, au sein du béton du barrage, des différents faciès préalablement identifiés. Pour ce faire, une méthodologie en cinq étapes a été élaborée:

1. Numérotation des particules de granulats : sur l’ensemble des éprouvettes, les particules de granulats de dimension supérieure à 5 mm ont été numérotées, tel que représenté à la Figure 3.5.

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Figure 3.5: Exemple de numérotation des particules de granulats sur une section de béton polie. 2. Identification des principaux faciès : à partir de leurs caractéristiques

compositionnelle et texturale, les principaux faciès du gros granulat présents dans le béton du barrage ont été identifiés et différenciés.

3. Identification du faciès de chacune des particules de granulats numérotées : Chacune des particules de granulats numérotées à l’étape 1 est associée à l’un des faciès différenciés à l’étape 2.

4. Identification des indices de réactivité alcaline sur chacune des particules de

granulats numérotées : Chacune des particules de granulats numérotées à

l’étape 1 est également examinée à l’aide d’un stéréomicroscope pour identifier la présence d’indices de réactivité à la RAS. Les indices comptabilisés s’inspirent de la méthode du Damage Rating Index (DRI). Ils ont été choisis pour leur représentativité de la sévérité de l’endommagement du béton par la RAS, allant d’un stade « initial » à un stade « avancé ». Les indices de réaction pris en compte sont les auréoles de réaction (stade initial) (Figure 3.6a), les fissures ouvertes (stade intermédiaire) (Figure 3.6b) et les fissures pénétrantes (stade avancé) (Figure 3.6c). Ces dernières sont des fissures qui se prolongent dans la pâte de ciment vers une autre particule de granulat (note : une fissure dans la pâte qui se limite à la zone d’interface pâte-granulat n’a pas été considérée comme une fissure pénétrante).

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Figure 3.6: (a) Exemple d’une particule de granulat présentant une auréole de réaction; (b) exemple de fissure ouverte dans une particule de granulat affectée par la RAS; (c) exemple de fissure pénétrante qui est initiée dans une particule de gros granulat et se poursuit dans la pâte de ciment.

5. Comptabilisation des résultats : Les données recueillies et comptabilisées sont le nombre de particules de granulat de chaque faciès, le nombre total de particules de granulat examinées sur chaque plaque polie, le nombre total de particules comptabilisées sur l’ensemble des plaques polies ainsi que les indices de réactivité des granulats.

En ce qui a trait aux examens microscopiques, 16 lames minces de dimension 30 x 45 mm et d’une épaisseur de 30 µm ayant été fournies par Hydro-Québec ont été examinées avec un microscope polarisant. Les lames minces proviennent de carottes de béton prélevées aux localisations 660 et 734 dans le barrage. Une description détaillée de la provenance de ces lames minces est présentée au Tableau 3.4.

(a) (b)

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Tableau 3.4: Identification et description des échantillons utilisés pour la confection des lames minces de béton du barrage (fournies par Hydro-Québec).

Identification Localisation Profondeur (m) Date de préparation # Lames minces F1-734-CR3 Prise d’eau 3,39 à 3,42 2015-11-03 7, 11 et 12 F3-734-CR1 Prise d’eau 0,47 à 0,50 2015-11-03 8 F3-734-CR1 Prise d’eau 0,82 à 0,91 2015-11-03 1 F3-734-CR3 Prise d’eau 3,05 à 3,09 2015-11-03 16 F3-660-CR2 Centrale 2,14 à 2,15 2015-10-22 9 et10 F3-660-CR3 Centrale 4,45 à 4,50 2015-10-22 13 à 15 F3-660-CR4 Centrale 5,95 à 6,00 2015-10-22 5 F4-660-CR1 Centrale 0,55 à 0,63 2015-10-21 2 à 4 F4-660-CR2 Centrale 2,91 à 2,95 2015-10-22 6

Les observations réalisées sur ces lames minces sont complémentaires aux examens pétrographiques macroscopiques réalisés sur les plaques de béton polies. Elles permettront notamment de raffiner l’identification des minéraux constituant le gros granulat et le granulat fin utilisés pour la confection du béton du barrage.

Pétrographie des échantillons provenant de la cartographie de terrain

Des examens pétrographiques macroscopiques et microscopiques ont également été réalisés sur des échantillons provenant des huit localisations échantillonnées sur le terrain (voir section 3.1.1). Une caractérisation macroscopique générale des différents faciès a d’abord été réalisée (loupe et stéréomicroscope). Sur la base de ces observations et de la faisabilité de produire les quelques 52 tonnes de GRO nécessaires pour la suite du projet, des échantillons provenant des trois localisations les plus prometteuses ont été sélectionnés pour fabriquer des lames minces. Quinze (15) lames minces de dimension de 30 x 45 mm et d’une épaisseur de 30 µm ont été fabriquées à l’Université Laval. Parmi celles-ci, les roches des lames minces 1 à 9 proviennent de la localisation 3; les roches des lames minces 10 et 11 proviennent de la localisation 6 et les roches des lames minces 12 à 15 proviennent de la localisation 4. De plus, 12 lames minces de roches provenant de la localisation 8 et de dimension de 30 x 45 mm ont été fournies par Hydro-Québec. L’analyse de ces lames minces a permis de caractériser plus précisément la minéralogie de la roche échantillonnée.

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Pour compléter les examens pétrographiques microscopiques et macroscopiques, deux éprouvettes de béton de 150 mm de diamètre par 300 mm de longueur contenant le matériel échantillonné à la localisation 1 ont été fabriquées à l’Université Laval. La formulation du béton n’a pas été contrôlée puisqu’elle visait uniquement à assurer une bonne mise en place du béton. Le matériel granulaire provenant de la localisation 1 semblait correspondre à d’anciennes piles de réserves qui ont été répandues sur le sol à la suite de la construction de l’ouvrage. Les éprouvettes de béton ont été conservées en chambre humide (100 % H.R.) pour une durée de 72 heures avant d’être démoulées. Les éprouvettes ont ensuite été coupées sur le sens longitudinal et l’une des deux faces ainsi obtenues a été polie (Figure 3.7). De cette façon, les observations réalisées sur ces plaques polies ont pu être comparées avec celles effectuées sur les plaques de béton polies provenant des carottes de béton du barrage à l’étude.

Figure 3.7: Cylindres de béton poli fabriqués avec du matériel granulaire provenant de la localisation 1. (a) Cylindre 1; (b) Cylindre 2.

3.1.3. Choix d’un emplacement pour l’obtention du matériel réactif