INFRA 2007 INFRA 2007

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ÉVIDENCE DES RÉACTIONS ALCALIS-GRANULATS DANS LES STRUCTURES ROUTIÈRES À MONTRÉAL : DE 1996 À 2006

Alain Blanchette, géol., M.Sc.A.,

Terratech, Groupe SNC-Lavalin inc. et

Richard Morin, ing.,M.Sc.A., Ville de Montréal

INFRA 2007

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PLAN DE PRÉSENTATION

1. Introduction 2. Problématique

3. Programme technique 4. Méthodologie

5. Résultats

5.1 Relevés de 1996 5.2 Relevés de 2006

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PLAN DE PRÉSENTATION (SUITE)

6. Analyse des résultats

6.1 Évolution des désordres

6.2 Origine des dégradations

7. Bilan de l’étude

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1. INTRODUCTION

Ville de Montréal

 650 structures routières

 Viaducs, passages piétonniers, tunnels, etc.

Certaines ont plus de 70 ans d’âge

Plusieurs structures construites lors des booms économiques des années 20 et 70

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1. INTRODUCTION (SUITE)

Division Pont et Tunnel

 Inspection à intervalles réguliers des structures

 Inspection incluant l’évaluation structurale

Division Expertise et soutien technique

 Réalise les expertises sur des structures

 Expertises réalisées à l’interne et en partie par des laboratoires privés

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1. INTRODUCTION (SUITE)

Objectif principal de l’étude

 Vérifier l’évolution de la réaction Alcalis-Granulats dans le béton des structures de la Ville de Montréal

 Aucune donnée n’était disponible sur le sujet

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2. PROBLÉMATIQUE

Dégradation des structures de la Ville de Montréal

 Réaction Alcalis-Granulats (RAG)

 Corrosion des armatures (CDA)

Étude entreprise en 1996 afin de déterminer à quel rythme la RAG évolue dans les structures

La Ville désire valider si elle peut prendre en compte les résultats dans ses stratégies

d’entretien et réfection de ses structures

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3. PROGRAMME TECHNIQUE

Étude entreprise par la Division Expertise et soutien technique

Premier mandat en 1996

LVM-Tech  Inspection de 26 structures

Poursuite du mandat en 2006

Terratech  Inspection de 25 structures

15 des 26 structures de 1996

Toujours ‘’disponibles’’ pour inspection en 2006

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3. PROGRAMME TECHNIQUE (SUITE)

Ultimement, l’étude à 2 buts:

1. Permettre d’optimiser le choix des matériaux et des méthodes de réfection des ouvrages.

2. Permettre d’optimiser la gestion des infrastructures et d’apporter un outil

supplémentaire dans la planification des interventions.

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4. MÉTHODOLOGIE

Relevés de 1996

 Relevé visuel avec martelage des surfaces

 Quantification des pourcentages de délamination, éclatement, etc. à la surface des différents

éléments

 Quantification des signes de RAG:

 Pourcentage de surfaces affectées

Ouverture (mm) des fissures

Évidence de changement volumétrique

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4. MÉTHODOLOGIE (SUITE)

Identification de tout les éléments potentiellement instables

Ex. Délamination à l’intrados des tabliers

Attention particulière aux joints, appuis, culées, etc.

 Peut emmener des inspections supplémentaires par ingénieur en structures

Relevé photographique détaillé

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4. MÉTHODOLOGIE (SUITE)

Relevés de 2006

 Reprend la même méthodologie que 1996 avec les ajouts suivants :

Carottage des structures pour caractériser la

propagation des fissures, épaisseur de délamination, etc.

Pétrographie des bétons

Ajout d’un CD-vidéo qui présente l’ensemble de la structure avec commentaires

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4. MÉTHODOLOGIE (SUITE)

Relevés de 2006 : Signes de RAG

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4. MÉTHODOLOGIE (SUITE)

Relevés de 2006 : Martellage des surfaces

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4. MÉTHODOLOGIE (SUITE)

Relevés de 2006 : Ouverture des fissures

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5. RÉSULTATS

5.1 Rélevés de 1996

Type de structures

Type Nombre Pourcentage

Viaduc 17 65%

Mur de soutènement 5 19%

Pont ou passerelle piétonnière 3 12%

Escalier 1 4%

Total 26 100%

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5. RÉSULTATS (SUITE)

Liste des structures inspectées en 1996

N° Type Localisation

1 Viaduc Rue Jarry (près de Querbes), Passage inférieur sous les voies du CP

2 Viaduc Rue Golford, près de Notre-Dame, Passage inférieur 3 Viaduc Boul Pie-IX, sous Crémazie (nord de Métropolitain) 4 Viaduc Boul. Pie-IX, sous Crémazie (sud de Métropolitain) 5 Viaduc Rue de Salaberry, sous les voies du CP

6 Mur de soutènement Chemin McDougall (côté ouest), au nord de Cédar

7 Mur de soutènement Chemin Côte-des-Neiges (côté ouest), près de Ridgewood 8 Mur de soutènement Avenue Dr Penfield (côté sud), Angle sud-est Avenue des Pins 9 Viaduc Rue Hochelaga (sous les voies du CP à l’est de Viau)

10 Viaduc Rue de Cadillas, sous Dubuisson

11 Viaduc Rue Christophe-Colomb (sous les voies du CP)

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5. RÉSULTATS (SUITE)

Liste des structures inspectées en 1996 (suite)

N° Type Localisation

14 Viaduc Sur Henri-Bourassa, au-dessus de Sherbrooke (près de la 47^e Avenue) 15 Viaduc Boul. Armand-Bombardier, au-dessus des voies du CN

16 Viaduc Sur Cavendish, sous De Maisonneuve et les voies du CP

17 Viaduc Sur Girouard, en-dessous de De Maisonneuve et des voies du CP 18 Mur de soutènement Sur St-Denis (côté oust) entre Sherbrooke et Ontario

19 Escalier Rue Hôtel-de-Ville (côté ouest), entre Sherbrooke et Ontario 20 Mur de soutènement Rue Berri (côté est) entre St-Antoine et Notre-Dame

21 Viaduc Sur Jean-Talon (direction ouest) au-dessus des voies du CN (près de Wilderton)

22 Passerelle piétonnière Passerelle au-dessus de la rue Clark (au nord des voies du CP) 23 Pont piétonnier Pont au-dessus du canal de l’Aqueduc

24 Tunnel piétonnier Rue Sheaner près de Wellington, passant sous les voies du CN

25 Viaduc Chemin Côté-des-Neiges au-dessus de la rue Remembrance (direction ouest)

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5. RÉSULTATS (SUITE)

5.1 Rélevés de 1996

Intensité de la RAG

Intensité Nombre de structures Pourcentage

Très sévère 1 4%

Sévère 4 15%

Moyenne 8 31%

Faible 5 19%

Faible à nulle 7 27%

Nulle 1 4%

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5. RÉSULTATS (SUITE)

5.1 Relevés de 1996

Étude confirmant que la RAG et la CDA étaient les vecteurs déterminants dans la dégradation des structures de la Ville de Montréal

Un faible recouvrement de béton devant les armatures est problématique pour 40% des structures

Cinq (5) des structures inspectées étaient

classifiés comme trop dégradés pour intervenir en surface seulement

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5. RÉSULTATS (SUITE)

5.2 Relevés de 2006

15 des 26 structures inspectés en 1996 sont

Type de structures Nombre Pourcentage

Viaduc 16 64%

Mur de soutènement 5 20%

Pont ou passerelle piétonnière 3 12%

Escalier 1 4%

Total 25 100%

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5. RÉSULTATS (SUITE)

Liste des structures inspectées en 2006

N° Structures

1 Viaduc Salaberry / CP / Bois-de-Boulogne

2 Mur de soutènement, Chemin de la Côte-des-Neiges 3 Viaduc Jean-Talon / CN / Wilderton

4 Passerelle Clark / St-Urbain

5 Viaduc Christophe-Colomb / des Carrières 6 Viaduc Christophe-Colomb / CP / des Carrières 7 Viaduc Côte-des-Neiges / Remembrance est 8 Viaduc Côte-des-Neiges / Remembrance ouest

9 Mur de soutènement, rue St-Denis, entre Sherbrooke et Ontario 10 Viaduc Cadillac / du Buisson

11 Viaduc Escalier Hôtel-de-ville, côté ouest 12 Viaduc Henri-Bourassa / Sherbrooke 13 Viaduc Sherbrooke / Notre-Dame

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5. RÉSULTATS (SUITE)

Liste des structures inspectées en 2006 (suite)

N° Structures

14 Mur de soutènement, Avenue Dr Penfield / des Pins 15 Viaduc Armand-Bombardier / CN

16 Viaduc Pie-IX / Henri-Bourassa 17 Viaduc Hochelaga / Wurtule 18 Viaduc de Rouen / CP

19 Mur de soutènement Deacon / sud de Clinton 20 Viaduc Sauvé / CP à l’est de l’Acadie

21 Viaduc Jean-Talon à l’est de du parc 22 Viaduc Welligton / CN / Richmond

23 Mur de soutènement Dr Penfield / Nord-est Avenue du Musée 24 Pont Jolicoeur / Canal de l’Aqueduc

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5. RÉSULTATS (SUITE)

Cote comparative 1996-2006

N° Structure Côte d’intensité RAG

2006 1996

1 Viaduc Salaberry / CP Moyenne Moyenne

2 Mur de soutènement Côte-des-Neiges / Ridgewood

Faible à nulle

3 Viaduc Jean-Talon / CN Faible à

nulle

Faible à nulle 4 Passerelle Clark / St-Urbain Moyenne Moyenne 5 Viaduc Christophe-Colomb / Des Carrières Faible Faible 6 Viaduc Christophe-Colomb / CP Faible Faible 7 Viaduc Côte-des-Neiges / Remembrance Est Faible à

nulle Faible à nulle

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5. RÉSULTATS (SUITE)

Cote comparative 1996-2006 (suite)

N° Structure Côte d’intensité RAG

2006 1996

8 Viaduc Côte-des-Neiges /

Remembrance Ouest Faible à

nulle Faible à nulle

9 Mur de soutènement St-Denis Nulle Nulle

10 Vuaduc Cadillac / Du Buisson Faible à

moyenne Moyenne

11 Escalier Hôtel-de-Ville Faible Faible

12 Viaduct Henri-Bourassa / Sherbrooke Faible Faible 13 Viaduc Sherbrooke / Notre-Dame Faible Faible 14 Mur de soutènement Penfield Moyenne Sévère

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5. RÉSULTATS (SUITE)

13 des 15 structures ne présentent pas de

différences significatives, au niveau des signes de RAG entre les inspections de 1996 et 2006.

2 des 15 structures (viaduc Cadillac du Buisson et mur de soutènement Penfield) présentent des signes de RAG plus significatifs en 2006.

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5. RÉSULTATS (SUITE)

 Défauts typiques

 Intrados et balustrade

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5. RÉSULTATS (SUITE)

 Faces du tablier et rives de l’intrados

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5. RÉSULTATS (SUITE)

 Mur de dénivellation, parapets et colonnes

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6. ANALYSE DES RÉSULTATS

6.1 Évolution des désordres

Visuellement, sur une période de 10 ans, les

dégradation apparentes, strictement associées à la réaction Alcalis-Granulats, apparaissent peu évoluées

La réaction évolue surement, mais l’intervalle des relevés ne permet généralement pas de quantifier cette évolution

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6. ANALYSE DES RÉSULTATS (SUITE)

6.1 Évolution des désordres (suite)

La quantification de ces déformations

demanderait l’instrumentation des ouvrages en y intégrant, par exemple, des cellules de

déformation

Deux structures, le viaduc Cadillac / du Buisson et le mur de soutènement Penfield, présentent cependant une évolution quantifiable entre 1996 et 2006

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6. ANALYSE DES RÉSULTATS (SUITE)

Les dégradations reliées à la corrosion des aciers d’armature présentent toutefois une

évolution significative sur plusieurs structures entre les deux inspections

Ces dégradations évoluent de façon

préférentielle aux endroits les plus exposés, c’est-à-dire, le bas des murs de soutènement, base des piliers, base des culées, etc.

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6. ANALYSE DES RÉSULTATS (SUITE)

L’intrados des tabliers présentent également une évolution souvent significative des

délaminations et/ou éclatement du béton. Les services techniques de la Ville de Montréal y prêtent d’ailleurs une attention particulière en martelant régulièrement l’intrados des tabliers afin d’y retirer les sections délaminées.

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6. ANALYSE DES RÉSULTATS (SUITE)

6.2 Origine des dégradations

La RAG et la CDA sont les vecteurs les plus importants dans l’évolution de al dégradation des structures de la Ville de Montréal.

Il se crée une synergie entre ces deux vecteurs.

La RAG favorisant la micro-fissuration du béton créant ainsi un milieu plus favorable à la

corrosion des armatures.

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6. ANALYSE DES RÉSULTATS (SUITE)

6.2 Origine des dégradations (suite)

Le carottage des structures en 2006 indique que la RAG est associée à l’utilisation d’un gros

granulat identifié comme étant un calcaire à grains fins.

La corrosion est fortement favorisée par la

présence d’un faible recouvrement de béton et n’assurant pas de protection adéquate aux aciers

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7. BILAN

Les travaux de réfection et/ou de construction entrepris dans le futur à la Ville de Montréal incluront les éléments suivants :

 Afin d’éviter le développement de la réaction alcalis-granulats, les devis techniques de la Ville de Montréal peuvent maintenant exiger un gros granulat de nature granitique, donc facilement identifiable à la livraison du béton en chantier, pour les structures très exposées.

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7. BILAN (SUITE)

 Un respect intégral, au minimum, des exigences des normes canadiennes au niveau des recouvrements minimums de béton couvrant les aciers d’armature.

Une surveillance accrue en chantier assurera de respecter les exigences à ce niveau.