Le type et la forme des échantillons à traiter et à étudier se diffèrent selon le moyen utilisé pour l’analyse. D’où la variation des méthodes de prélèvement qui doivent conserver l’arrangement structurel ou bien l’état existant tel qu’il est, ce qui présente une grande difficulté. La préparation des échantillons prélevés des éléments structuraux est le premier pas pour cette étude approfondie. Sachant que nous avons deux types de bétons (A et B) attaqués ou non chimiquement (surtout le béton B), pour des durées de 28 jours, 3 et 6 mois (Tableau II.4).
On a décidé de limiter le plus possible le nombre d’échantillons, par la confection des sucrettes en béton, de dimensions (3 x 2 x 1) cm environ. Elles sont prélevées des éprouvettes en béton pour éviter les armatures en acier
85
(1) (2) (3)
(1) Mortier calcaire marneux de Bouhachana (Essai en étuve 2 mois). (2) Mortier calcaire marneux de Bouhachana (Essai en Autoclave 5 heures). (3) Mortier Héliopolis (Essai en Autoclave 5 heurs).
(1) (2) (3) (2)
(1) Sucrette de béton (2) Sucrette de mortier
(3) Sucrette de la roche Calcaire Marneux l’origine des granulats réactifs
pendant leurs découpes, cette opération s'est déroulée au niveau du laboratoire de géologie à l’université d’Annaba. (Figure II.11)
Figure II.11 Sucrette de béton et mortier d’environ (3 x 2 x 1) cm pour la préparation des lames minces de géologie et l’analyse microscopique.
Ces sucrettes ont un rôle essentiel, car à partir de ces petits échantillons on a pu tailler une couche fine du béton sur des lames mince de 0,03 mm d'épaisseur. Les verres transparents sont de (30 x 45) mm de dimensions, collées à un ensemble arrangé de minéraux (la couche de béton) et ils sont faciles à mettre sous un microscope (Figure II.12).
Figure II.12 Lames minces de géologie 30 x 45 mm pour l’analyse microscopique.
On examinant ces « lames minces » sous un microscope optique de géologie (polarisant), on peut distinguer beaucoup d’informations sur l’état réel d’altération du béton. L’interposition d'un polariseur entre la source lumineuse et la préparation (l’objet), permet d’envisager l’analyse microscopique. Un platine gradué tournant autour de l'axe de l'appareil et sur laquelle on peut adapter un platine théodolite permettant d'orienter la lame dans une direction connue de l'espace. L’observation est basée sur la couleur de lumière traversant l’échantillon, ainsi que son orientation. Cette observation permet d’identifier les roches et décortiquer les fissures et les vides… etc.
Le microscope polarisant reste l'outil de travail essentiel des pétrographes, son emploi permet de reconnaître les divers éléments constitutifs des roches et d'étudier leurs caractères. Il permet également de définir leurs rapports mutuels (texture) et leurs orientations (fabrique). Il permet aussi et surtout de déterminer
86
avec précision les minéraux, même de très petite dimension. Des points sont sensiblement choisis pour effectuer cette analyse, au niveau des:
- Granulat fin (0/5). - Gravier (5/15 et 15/25). - Pâte de ciment.
- Zone d’adhérence ou de contact Ciment- Agrégat.
On est conduit à compléter ces résultats microscopiques par des analyses chimiques FRX élaboré au laboratoire de la cimenterie d’Hadjar-Essoud.
4.2 Analyses chimiques FRX et l’essai pétrographique.
Le gel se trouve un peu partout dans la pâte de ciment, aux agrégats, aux pores et même en surface dans tous les éléments structuraux en béton alcali réactif. L’essai AFNOR NF P15-467 qui est l’essai de la fluorescence par rayon X et l’analyse élémentaire du ciment sont élaborés pour des échantillons prélevés (ciment et agrégat pur Calcaire…etc.). Et qui sont limités uniquement pour les poutres en béton armé, en trois 03 zones essentielles selon leur changement de couleur et la présence de profils hydriques en mouillage permanent (Figure II.13).
- au mortier de la surface de moulage (zone a),
- à côté des armatures (zone c) et
- au centre des cadres de confinement (acier transversal) (zone b)
La figure II.13 représente tous les emplacements des points de prélèvement, ce choix est fait sur toute la longueur de la poutre en neuf axes 09 équidistants.
Figure II.13 Emplacement des échantillons de graviers prélevés des poutres en béton armé.
On distingue l’évolution des transformations granulaires au cours des réactions chimiques en plusieurs phases en fonction du temps: gravier commercialisé livré de la carrière à l’état pur avant hydratation de ciment, pendant l’hydratation de ciment (au béton A durci) et après les attaques chimique par la solution sodique et potassique (Béton B) et même le gel résultant de l’AAR.
87
5. Conclusions du chapitre
Ce chapitre représente le mode opératoire élaboré pour les bétons et béton armé confectionné afin de détecter l’effet de volume en cas de l’AAR. En choisissant de divers types de corps d’épreuves, éventuellement des éléments structuraux des modèles réduits poutres.
Les matériaux locaux sont sélectionnés de manière à confectionner des bétons d’une réactivité extrême. Le dopage en alcalin est bien calculé, les conditions d’accélération des réactions chimiques internes sont sensibles et favorables pour simuler le phénomène de l’AAR.
Deux aspects sont étudiés pour valoriser les endommagements produits à cause de l’AAR au cours des séries d’essais. Ce sont l’aspect physique interne et externe des matériaux béton et béton armé, de plus ses influences sur l’aspect mécanique.
Pour donner plus de valeur à ce travail de recherche, la microstructure est étudiée à son tour au moyen d’essai pétrographique. Qui est basé essentiellement sur l’examen microscopique, et complété par des analyses aux florescences X. La totalité du programme expérimental effectué a été réalisé en Algérie, aux laboratoires de recherche de l’université de Badji Mokhtar Annaba UBMA au niveau des départements de génie civil, géologie, métallurgie. Et au laboratoire des matériaux de construction Emir-Labo dans la ville d’Annaba et à la cimenterie d’Hadjar-Essoud de la wilaya de Skikda.
88