Produit d’époxy HCC

Étant donné les récents travaux d’injection réussis effectués avec les produits d’époxy et équipement d’injection de la compagnie HCC, il est pertinent de présenter une section d’études de cas relatives à ces produits et méthodes.

1.7.4.1 Barrage Piedra del Aguila

Le barrage Piedra de Aguila est un barrage poids situé en Argentine, dont la hauteur atteint 170 mètres au-dessus des fondations et la longueur de crête atteint 820 mètres. La structure du barrage a été achevée en 1991, et la mise en eau a été effectuée en 1992.

Suite à la mise en eau, des gradients thermiques importants se sont produits entre le cœur de la structure et la face amont de celle-ci dû à la faible température de l’eau et de la chaleur d’hydratation du béton, engendrant d’importantes fissures verticales atteignant des ouvertures allant jusqu’à 5 mm, ainsi que des fuites de près de 300 L/s dans certaines fissures. De plus, les fissures pouvaient atteindre un mouvement de 0,22 mm.

Figure 25 : Fissures d’origine thermiques (rouge) et structurales (pointillés) au barrage Piedra del Aguila (Privileggi, et al., 2012)

Suite à cette problématique, des mesures temporaires ont dû être mises en place afin de prévenir la propagation des fissures. Un réseau de drainage a pu être foré afin de limiter la pression de l’eau à l’intérieur des fissures, ainsi qu’une mise en place de laitiers de hauts fourneaux dans les fissures afin de limiter l’infiltration de l’eau dans celle-ci.

Afin de réhabiliter définitivement la structure, le choix du matériau d’injection et des méthodes a été fait à partir de certains critères de travail, à savoir la nécessité d’effectuer les travaux avec le réservoir rempli à pleine capacité, ainsi que de limiter les fuites à 140 L/s après les réparations. La compagnie espagnole HCC a pu être sélectionnée afin de non seulement effectuer les travaux, mais aussi de fournir le matériau d’injection ainsi que les équipements nécessaires à la réalisation des travaux d’injection.

Le matériau d’injection choisi devait présenter certaines propriétés particulières en lien avec les conditions de travaux nommées précédemment, tel que présentées ici :

 Sans lessivage avec l’eau;

 Sans mélange ou dilution dans l’eau;

 Durcissement possible dans des conditions d’immersion à faible température dans un temps raisonnable;

 Caractéristiques mécaniques supérieures au béton devant être réparé;  Forte adhérence au béton dans l’eau;

 Sans contamination;

 Sans retrait durant l’injection et le durcissement.

Afin de respecter tous ces critères, le matériau d’injection qui a donc été sélectionné et produit par HCC est une résine d’époxy à très haute viscosité (100000 cP) et thixotropie. Ces propriétés permettent l’injection dans de fortes pressions d’eau et débits sans lessivage. En effet, une viscosité trop faible rend inapte le produit à résister au lessivage. Afin de pouvoir injecter un matériau avec une viscosité aussi élevée, les pompes utilisées doivent permettre une pression aussi très élevée, pouvant aller jusqu’à 60 MPa. Ces équipements sont d’ailleurs aussi conçus par HCC.

Le succès des réparations se traduit par la restauration quasi-totale de l’étanchéité de l’ouvrage ainsi que par une certaine restauration structurale obtenue par les travaux d’injection. De plus, la réussite des réparations dans les conditions données par l’utilisation d’un matériau d’époxy à très haute viscosité et thixotropie confirme la possibilité de succès de réparations de fissures de barrage en gardant un niveau élevé d’eau dans le réservoir, donc sans procéder à la vidange du réservoir et ainsi sans affecter négativement l’exploitation de l’ouvrage, à de faibles températures (Privileggi, et al., 2012).

1.7.4.2 Barrage de Susqueda

Le barrage de Susqueda, situé en Catalogne, Espagne, est un barrage voûte d’une hauteur maximale de 135 m et d’une longueur maximale de la crête de 510 m, dont la construction a été complétée en 1968. Les joints de construction des blocs ont été injectés après une mise en eau partielle du

barrage et alors que la structure de béton était encore en phase de perte de chaleur d‘hydratation. Ainsi, des ouvertures supplémentaires ont pu éventuellement être détectées dû à des mouvements relatifs entre les blocs, qui augmentent en fonction du niveau d’eau du réservoir. Conséquemment, le comportement des joints fissurés est attribuable aux variations thermiques et du niveau du réservoir.

Figure 26 : Section en profil du barrage de Susqueda (Iglesias & Almagro, 2011)

Ainsi, afin de restaurer l’intégrité structurale et la capacité de transfert de charge entre les blocs, il a été décidé de procéder à l’injection des joints verticaux avec une résine d’époxy à haute viscosité, fabriquée spécialement pour ces travaux par la compagnie HCC, répondant à certaines caractéristiques particulières :

 Économique.

 Résistance à la compression comparable, au minimum, à celle du béton.

 Capacité de polymérisation en environnement sec ou humide, voire en présence d’une circulation d’eau.

 Sans lessivage par l’eau.

 Propriétés mécaniques du produit permettant une certaine déformabilité et résilience. Suite aux essais réalisés sur diverses formulation afin d’effectuer la sélection du produit à utiliser, une résine a pu être choisie, présentant les caractéristiques mécaniques présentées au tableau suivant.

Tableau 4 : Principales caractéristiques mécaniques de la résine d’époxy HCC-IJ-BV utilisée au barrage Susqueda (Iglesias & Almagro, 2011)

Résistance à la traction directe 7,5 MPa

Résistance à la traction en flexion 9,9 MPa

Résistance à la compression 42,2 MPa

Module d’élasticité en compression 323,6 MPa

De plus, le produit d’époxy présente une haute viscosité, soit d’environ d’environ 20000 cP. Des travaux d’injection initiaux ont d’abord été effectués sur un banc d’essai afin d’évaluer la qualité du produit et des méthodes choisis. Les résultats obtenus de cette première opération d’injection ont démontré un produit et des méthodes efficaces pour la réparation des fissures, et ceux-ci ont donc été utilisés afin d’effectuer les travaux d’injection de tout l’ouvrage.

Conséquemment, l’injection du produit décrit précédemment, conjointement à un suivi en temps réel des données d’injection et de déplacement des fissures afin d’optimiser la performance de l’opération, a été réalisé afin de réparer les joints verticaux de la structure. Suite à ce, plusieurs témoins ont été recueillis des fissures réparées, et il a pu être constaté que l’injection a été réalisé avec succès et qu’une certaine intégrité de la structure a pu être fournie. De plus, les travaux d’injection ont pu, grâce au produit utilisé, être effectués avec un niveau d’eau dans le réservoir relativement élevé, de façon à éviter d’affecter significativement l’exploitation de l’ouvrage durant sa réhabilitation (Iglesias & Almagro, 2011).