Telles que mentionnées dans la méthodologie, certaines dalles ont été réservées uniquement pour les différents essais matériau, alors que d’autres ont subi des essais structuraux pour être par la suite soumises aux essais matériau. Ainsi, deux dalles réactives ont subi un carottage exhaustif alors que les autres dalles ont subi un carottage partiel. Les nombreux résultats issus de ces essais, bien qu’ils aient permis de caractériser de façon détaillée l’effet et la propagation de la RAS, ne seront pas détaillés dans ce mémoire. De manière à rester concis, il a été choisi de présenter uniquement les propriétés du béton frais ainsi qu’un résumé des résultats matériau qui seront utilisés dans le cadre du calcul de la résistance ultime à l’effort tranchant. La présentation et l’analyse des résultats des essais sur matériau font d’ailleurs l’objet du projet de doctorat de M. Anthony Allard du département de géologie et de génie géologique de l’Université Laval (Allard, 2018).
6.1 Propriétés du béton frais
Afin de s’assurer de la qualité des mélanges de béton frais, des mesures d’affaissement, de teneur en air et de masse volumique ont été effectuées sur des échantillons de béton frais provenant de chacun des mélanges associés aux différentes dalles. Les propriétés du béton frais pour la 1re et la 2e série sont présentées au Tableau 6-1 et au Tableau 6-2.
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Tiré et complété du mémoire de François Pissot (2015) 17
Ces résultats sont également disponibles dans le rapport sommaire du projet écrit pour le compte du Ministère des Transports, de la Mobilité durable et de l'Électrification des Transports (Allard et
Tableau 6-1 : Propriétés du béton frais des mélanges de la série 1.
Dalle 1-R1 1-R2 1-R3 1-NR
Masse volumique (kg/m3) 2345 2349 2345 2370
Affaissement (mm) 90 100 150 50
Teneur en air (%) 2,4 1,8 1,8 2,2
Tableau 6-2 : Propriétés du béton frais des mélanges de la série 2.
Dalle 2-R1 2-R2 2-R3 2-NR
Masse volumique (kg/m3) 2379 2385 2379 2371
Affaissement (mm) 170 180 185 205
Ainsi les masses volumiques sont très semblables d’un mélange à un autre d’une même série, et sont telles qu’attendues pour un béton normal. La différence majeure entre les deux séries, au niveau des propriétés du béton frais, est reliée aux valeurs d’affaissement et celles-ci peuvent facilement être expliquées. En effet, la formulation du mélange entre les séries 1 et 2 a été modifiée à la demande du commanditaire. Ainsi, la formulation du mélange pour la série 2 s’approchait plus d’un béton normalement utilisé dans les infrastructures routières du Québec et cette nouvelle formulation possédait un affaissement plus élevé. Il faut aussi se rappeler que le granulat utilisé est un gravier de rivière (faiblement concassé), ce qui a pour effet d’augmenter la maniabilité du mélange.
6.2 Propriétés mécaniques des corps d’essais
Les diverses propriétés mécaniques des corps d’épreuve présentées ci-dessous sont extraites du programme de caractérisation des matériaux, tel que présenté à la Section 4.9.2. Pour leur part, les corps d’épreuve 2-R1 et 2-R2 ayant été testés structuralement n’ont pas fait partie du programme de caractérisation du matériau. Cette décision a été basée sur le fait que la dalle 2-R3, qui a été fabriquée selon le même mélange et qui présente sensiblement les mêmes niveaux d’expansion, permettra de fournir une meilleure analyse des propriétés mécaniques. De plus, les fortes contraintes ayant été générées
lors des essais structuraux ont potentiellement endommagé la matrice cimentaire qui se trouvait déjà affectée par la RAS. L’exactitude des résultats obtenus aurait donc été questionnable. À la vue de ces facteurs, il a été jugé que les propriétés mécaniques du béton des dalles 2-R1 et 2-R2 seront calquées sur les résultats issus de la dalle 2-R3.
Le Tableau 8-5 présente un résumé de toutes les propriétés mécaniques utilisées dans le cadre des analyses. Il est important de rappeler que le terme « résistance à la fissuration » est ici considéré comme un synonyme du terme « résistance à la traction ». Ces modifications de nomenclature ont été effectuées pour mieux s’harmoniser aux termes utilisés dans le code canadien sur le calcul des ponts routiers (CAN/CSA S6-14).
Tableau 6-3 : Propriétés mécaniques des dalles utilisées pour les calculs de résistance à l’effort tranchant.
Dalle Ec [MPa] SDI1 moyen Résistance à la compression f’c [MPa] Résistance à la fissuration fcr [MPa]
minimale moyenne maximale minimale moyenne maximale
1-NR 32 365 0,11 44,2 47,9 51,0 2,4 2,5 2,6 1-R1 23 051 0,25 33,2 39,0 43,4 1,7 2,0 2,5 1-R2 20 489 0,31 34,6 38,4 46,2 1,7 1,8 2,2 1-R3 21 511 0,30 32,3 35,9 42,3 1,6 1,7 2,0 2-NR 33 260 0,10 42,2 44,3 46,5 1,8 2,3 2,5 2-R1 17 124 0,31 27,8 31,1 35,5 1,3 1,6 1,8 2-R2 17 124 0,31 27,8 31,1 35,5 1,3 1,6 1,8 2-R3 17 124 0,31 27,8 31,1 35,5 1,3 1,6 1,8
1 Pour plus d’information sur la signification du SDI, le lecteur est prié de se référer à
Sanchez (2014).
Il est important de mentionner que les résistances à la fissuration ont été obtenues à l’aide d’essais de fendage (f’sp) qui ont été transformés en résistance à la fissuration à l’aide de
la formule suivante :
𝑓′𝑡 = 0.65 ∗ 𝑓′𝑠𝑝
Le coefficient 0,65 provient de la relation empirique reliant la résistance à la traction à la résistance au fendage dans le cas d’un béton sain. Dans le cas d’un béton endommagé,
un suppose que cette relation n’est plus tout à fait juste. Il faut donc garder un jugement objectif sur les résultats de résistance à la fissuration des dalles réactives.
6.3 Propriétés de l’acier d’armature
Les barres d’acier d’armature utilisées dans le cadre de ce projet proviennent toutes du même lot et sont de grade 400R, tel que spécifié par la norme CSA G30.18. Afin de valider les propriétés mécaniques de ce matériau, des essais de traction ont été réalisés sur des barres de calibre 15M & 25M. Le Tableau 6-4 présente les résultats ainsi obtenus, c’est-à-dire les valeurs moyennes obtenues sur trois (3) échantillons de barres 15M et sur six (6) échantillons de calibre 25M. Les courbes des essais de traction sur l’acier sont présentées en Annexe C.
Tableau 6-4 : Propriétés mécaniques de l'acier d’armature utilisé pour la confection des dalles épaisses.
Type de barre Module élastique Es (MPa) Limite élastique fy 1 (MPa) Résistance ultime fu (MPa) 15M 205 442 421 579 25M 205 308 400 603 1
Limite élastique calculée avec un décalage de 0,2%
6.4 État général des corps d’épreuves
Tous les résultats présentés précédemment (Expansion au Chapitre 5.1.2 et matériau au Chapitre 6.2) indiquent que le lithium a été efficace pour contrôler la RAS. Ainsi, les dalles non-réactives ne présentent pas d’expansion, ni de fissuration significative et leurs propriétés mécaniques sont nettement supérieures aux dalles affectées par la réaction alcalis-silice. Les dalles réactives ont pris de l’expansion de façon très hétérogène et cette expansion se manifeste sous la forme de fissuration à l’intérieur des corps d’épreuves. Aussi, les dalles réactives présentent des propriétés mécaniques (résistance en compression, traction et module d’élasticité) inférieures aux dalles non-réactives.