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La réaction sulfatique interne (RSI) dans les bétonsLa réaction sulfatique interne (RSI) dans les bétons

Opération de recherche nationale (pilotage LCPC)Opération de recherche nationale (pilotage LCPC)

Prévention, modélisation et réparation des Prévention, modélisation et réparation des

ouvrages atteints de RSIouvrages atteints de RSI

(Programme LCPC n°11N052)(Programme LCPC n°11N052)

Club Ouvrages d’Art – 12 décembre 2007 - BesançonClub Ouvrages d’Art – 12 décembre 2007 - Besançon

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� Objectifs

1 - connaître les moyens nécessaires pour concevoir des ouvrages exempts de réaction sulfatique interne

2 - mieux gérer les ouvrages atteints de cette pathologie

� Organisation de la recherche en 4 sujets

� sujet 1 : Etude des méthodes préventives

� sujet 2 : Expérimentation sur structures

� sujet 3 : Modélisation numérique

� sujet 4 : Traitement et réparation des ouvrages

Opération de recherche sur la RSIOpération de recherche sur la RSI

Sujet 1 - PréventionSujet 1 - Prévention

� Objectifs

• Caractérisation du phénomène

• Mise en évidence des paramètres moteurs ou inhibiteurs de la réaction

• Finalisation d’un essai de performance sur béton

� Études et recherches

• Études paramétriques (cycle de température, humidité ambiante, composition de béton : type de ciment, additions, entraîneurs d’air…)

• Combinaison de paramètres

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• Représentativité de l’essai

• Reproductibilité inter-laboratoires de l’essai

Sujet 1 - ProductionsSujet 1 - Productions

� Réalisation des ouvrages neufs – Prévention des ri sques

• Recommandations (août 2007)

• Essai de performance (n°66)

Deux productions importantes ont été publiées récemment comme suite au travaux organisés au sein du sujet 1 : un guide technique et un essai.

Le guide technique « Recommandations pour la prévention des désordres dus à la réaction sulfatique interne » présente les précautions à prendre pour éviter les désordres. Ces précautions sont plus ou moins contraignantes en fonction de la catégorie de l'ouvrage (caractère acceptable ou non des désordres sur l'ouvrage ou une partie d'ouvrage) et de la classe d'exposition (caractère aggravant ou non du milieu extérieur). Le croisement des deux paramètres précédents permet la définition d'un niveau de prévention. Le niveau de prévention engendre ensuite certaines précautions relatives à la température maximum du béton au jeune âge au sein de la pièce ou à la composition du béton.

L'essai de performance du béton vis à vis de la réaction sulfatique interne caractérise le caractère réactif ou non d'une formulation de béton. Cette formulation est soumise à un cycle de température au jeune âge puis à un vieillissement accéléré du béton durci afin de déterminer, sur une période de 12 à 15 mois si la formulation présente ou non un risque de gonflement différé du à la RSI.

Sujet 2 – Expérimentations sur structuresSujet 2 – Expérimentations sur structures� Objectifs

• Étudier le couplage chimico-mécanique dans les bétons atteints de RSI

• Fournir des données de calage pour le sujet 3

� Études et recherche

• Expérimentations sur structures « poutre » et éprouvettes

• Différents états thermiques, hydriques et mécaniques

Sujet 3 - ModélisationSujet 3 - Modélisation� Objectifs

• Améliorer les outils de modélisation et de prédiction du comportement des structures atteintes sur la base des modules existants dans CESAR-Lcpc pour la Réaction Alcali-Silice (TEXO, DTNL, ALKA…)

� Études et recherche

• Implantation d’un nouveau module (SULF)

• Calage du modèle

Sujet 3 - StructurationSujet 3 - Structuration

� Agencement des modules dans CESAR - Lcpc

Calcul thermique au jeune âge

Calcul thermique

Potentiel de gonflement

Calcul mécanique

Déplacements, déformations et contraintes

Calcul hydrique

Influence de la contrainte sur le gonflement

Incrément de déformation chimique imposée anisotrope

Calcul de l’avancement

La structure du logiciel permet de déterminer trois paramètres de base : la répartition hydrique, les températures au sein de la pièce au jeune âge et à terme.

En fonction de ces paramètres, le logiciel est en mesure de déterminer le potentiel de gonflement du béton ainsi que l'avancement de la réaction au sein de la pièce. Les calculs prennent en compte de manière incrémentale l'évolution de l'état mécanique (déformations et contraintes) au sein de la pièce sous chargement extérieur et gonflement du à la RSI.

Le logiciel permettra à terme de coupler les réactions de RSI et de RAS.

Sujet 4 – Traitement des ouvrages atteintsSujet 4 – Traitement des ouvrages atteints

� Objectifs

• Étudier des solutions possibles de protection, renforcement et réparation d’ouvrages atteints

• Expérimentation en laboratoire et sur ouvrages

• Production d’un guide de traitement des ouvrages atteints en complément du guide de gestion

� Études et recherches

• Caractérisation de revêtements sur éprouvettes

• Essais de renforcements sur corps d’épreuve

• Réparations, renforcements ou protections sur ouvrages + suivi

Sujet 4 – Champ d’expérimentationSujet 4 – Champ d’expérimentation� Traitement des ouvrages malades - laboratoire

• Armatures métalliques (la plupart des ouvrages à traiter sont armés)• Fibres de carbone (piste de renforcement par l'extérieur)

– Lamelles Discontinues (renforcement)– Tissus Continu Étanche (renforcement + protection)

• Revêtement « étanche » par peinture époxyde polyamide

(support peu fissurant et surface protégée)• Précontrainte tridimensionnelle• Chemisage béton indépendant ?

Sujet 4 – Champ d’expérimentationSujet 4 – Champ d’expérimentation� Traitement des ouvrages malades - réparations

Plusieurs actions de réparations ont été entreprises ou le seront dans un avenir proche. Les photos présentent :

* la démolition/reconstruction du chevêtre du viaduc de Fozières dans l'Hérault (en haut à gauche)

* la réparation et/ou protection du pont sur le Doubs de Gevry dans le Jura (à droite)

* les chevêtres de PS sur l'A71 (en bas à gauche) dont les études de traitement sont en cours