La viabilité des bétons du Québec: le rôle des granulats

La viabilite des betons du Quebec: le r61e des granulats

JEAN BERARD De'partement de ge'nie mine'ral, ~ c o l e Polytechnique, MontrPol (Que'.), Canada H3C 3A7

ET

RICHARD ROUX De'partement de ge'nie civil, ~ c o l e Polytechnique, Montre'al (Que'.), Canada H3C 3A7

Requ le 9 juillet 1985 RCvision acceptCe le 17 octobre 1985

L'Ctude p6trographique d'un grand nombre de structures de bCton du QuCbec nous rCvele I'ampleur des reactions chimiques dC1Ctkres qui s'y produisent. Ces rkactions entre les granulats, qui constituent prks de 70% du volume du bCton, et la pdte de ciment se manifestent par une augmentation volumique responsable du bris des structures ou de dCformations indCsirables. De cette Ctude, il ressort que les gros granulats rkagissent de trois faqons: (a) par rCaction ptriphCrique, c'est le cas des granites non poreux, (b) par gonflement massique, illustri par le grks quartzique de Potsdam et (c) par formation de veinules de gel de silice au sein du granulat, illustre' par certains calcaires du Trenton. Partant de la description de ces trois mkcanismes, on comprend pourquoi certains granulats rkagissent rapidement, soit en quelques mois, alors que d'autres ne se manifestent qu'apres des dizaines d'annkes. A I'aide de ces trois exemples, nous examinons les mkcanismes de reaction et nous tentons d'kvaluer les mCthodes de dCpistage des principales pathologies des bCtons en fonction de la nature petrographique des granulats et, partant, du mode de reaction alcali-granulat.

Mots cle's: biton, granulat, alcalis, dtsagrkgation, expansion, essais, durabilitC.

The petrographic study of numerous concrete structures in Quebec has revealed the extent of postconstruction chemical reactions. Those reactions between the aggregates, which form 70% of the volume of the concrete, and the cement paste result in early deterioration and undesirable mechanical deformation of the structures. From this study, it appears that the coarse aggregates can react in three different ways: (a) by peripheral reaction, which is the case for massive granitic rocks, (b) by bulk swelling, as illustrated by the Potsdam orthoquartzite, and (c) by formation of silica gel veinules within the aggregate, as shown by some Trenton limestone. Considering these three mechanisms, it is easy to understand why certain aggregates react rapidly, that is within a few months, whereas others show signs of distress only after scores of years. Using the three rock types cited above, we have also tried to evaluate existing concrete standards and their capability to detect the most important pathologies encountered in concrete.

Key words: concrete, aggregate, alkalis, disintegration, expansion, testing, durability.

Can. J . Civ. Eng. 13, 12-24 (1986)

1. Introduction Depuis plus de 50 ans, les ingenieurs quebecois fabriquent

du beton selon les regles de l'art, fidkles aux normes Ctablies. Ces bttons satisfont, ou le plus souvent depassent, les critkres de resistance mecanique Ctablis par les cahiers des charges.

Cependant, avec le temps, on s'est aperGu que plusieurs structures presentaient des pathologies nouvelles ou du moins nouvellement diagnostiquees. I1 est bien de croyance populaire que le bCton est un matCriau immuable et indestructible et qu'il aura une durCe de vie plus que dculaire; cependant, cette projection dans le temps peut Ctre trks tcourtte, soit parce que la structure est affectte par des contraintes inacceptables, soit parce que le materiau se degrade rapidement.

2. Les principales causes de deterioration du beton L'ensemble des pathologies qui peuvent affecter la durabilitC

ou le comportement d'un beton peuvent Ctre relikes aux facteurs suivants: (a) une main-d'oeuvre incompktente ou nCgli- geante, (b) un milieu agressif et (c) des matCriaux inadequats.

2.1 Les causes anthropiques Lors de la mise en place du bCton par l'homme, celui-ci peut

intervenir de f a ~ o n directe en ajoutant des substances qui ne sont pas prCvues dans les cahiers des charges, comme par

NOTE: Les commentaires sur le contenu de cet article doivent &tre envoyts par Ccrit au directeur de la revue avant le 31 mai 1986 (voir I'adresse au verso de la page de couverture).

exemple un ajout d'eau, de plastifiant, de chlorure, de re- tardateur, etc. ou, de f a ~ o n indirecte, par exemple en pla~ant un beton qui a CtC malaxC trop longtemps ou en ne protegeant pas un bCton fraichement coulC contre un soleil ardent ou contre le gel. Ces causes sont bien connues des utilisateurs et peuvent Ctre CliminCes a la source.

2.2 Les causes environnernentales La deterioration d'un beton peut Ctre causee par l'in-

tervention des agents ou se retrouve la structure tels les sols, les eaux souterraines, la pluie, les eaux de surface, causant de l'erosion, le gel, etc. La sulfatation par les pluies acides, dans certains secteurs industriels du Quebec, est particulikrement nefaste, car il y a formation d'ettringite en fins cristaux aci- culaires dans les fissures du beton et une dCsagrCgation s'ensuit par sulfatation de l'aluminate tricalcique du ciment. Dans d'autres cas, ce sera le bCton qui agira directement sur son milieu, comme par exemple l'action des alcalis ou de la chaux du ciment sur les matCriaux de fondation.

2.3 Les matiriaux Les matCriaux utilisCs, c'est-a-dire l'eau, le ciment portland

et les granulats fin et gros, peuvent Ctre a l'origine de pathologie du beton. Pour ce qui est de l'eau, il n'y a pas de problkme car l'eau potable est omniprtsente au Quebec. Quant au ciment il faut se fier aux contr6les des cimentiers qui commercialisent leurs produits. L'usager n'a gCnCralement pas les moyens d'ef- fectuer des analyses du ciment mais ces donntes sont gene- ralement disponibles et elles couvrent (a) les proprie'te's phy-

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Environnement Matbriaux

FIG. 1. Trois familles de causes d'altiration des betons. Le point au sein du triangle illustre le cas hypothktique d'un bCton dont le mauvais comportement est reli6 5 la mauvaise manutention, d'un mauvais matCriau, place dans un milieu adverse (voir le texte).

siques, telles le temps de prise, le pourcentage de particules de moins de 75 pm, I'expansion a l'autoclave et la resistance en compression a 3 , 7 et 28 jours, (b) la composition clzitnique, en particulier les pourcentages des constituants suivants: Si02, A1203, Fe20,, CaO, MgO, SO,, Na20, KzO ainsi que la perte au feu. De tous ces constituants les alcalis du ciment, Na et K, peuvent Etre particulikrement nocifs dans les bttons car ils sont susceptibles de provoquer des rtactions chimiques avec certains granulats.

On voit donc que le diagnostic des pathologies des bttons peut se compliquer lorsque, par exemple, des mattriaux inadt- quats sont utilists dans des conditions de mise en place et d'environnement adverses.

Voyons un exemple simple de diagnostic d'une pathologie d'un beton ou le point, au sein du triangle (fig. I), Mattriaux - Environnement - Main-d'oeuvre, represente un ensemble de causes qu'un pttrographe aurait pu determiner en suivant comme guide la norme ASTM C-856 ("Petrographic exa- mination of hardened concrete"). I1 pourrait s'agir par exernple d'un btton qui aurait t t t fait avec des granulats rtactifs aux alcalis du ciment, coult sur un sol riche en sulfates, et auquel on aurait ajoutt beaucoup d'eau pour en accroitre la mania- bilitt.

Cette maikre de diagnostiquer les causes de dtsagrtgation du btton n'est pas quantitative mais elle n'en constitue pas moins une approche globale permettant de cerner plusieurscauses ou actions simultantes.

Dans cet article nous n'aborderons qu'un aspect des principales causes d'alttration des bttons puisque les autres causes sont d t j i bien connues et plus facilement contrhlables. 11 s'agit, en l'occurrence, des rtactions entre les alcalis du cirnent et les granulats utilists au Qutbec.

3. Historique et resultats des premiers essais Le premier a reconnaitre l'existence de rtactions chimiques

entre granulats et ciment fut l'arntricain T. E. Stanton (1940). Au Qutbec, la premiere mention de I'existence possible de ce genre de rtactions revient a E. Chauret (1958). Cet auteur mentionne que dks 1955 le Laboratoire d'essais des mattriaux de la Ville de Montrtal effectuait des essais normalists (ASTM C-227, "prismes de mortier") en vue de dtceler I'existence possible de rtactions entre les granulats et les alcalis du ciment.

Par exemple, dans une premikre strie d'essais, faits aux Laboratoires de la Ville de Montrtal, trois types de ciments

TABLEAU I . ProprittCs des ciments utilis6s (d'apres Chauret 1958)

CaractCristiques Ciment A Ciment B Ciment C

Alcali total (%) Dilatation a I'autoclave (%) Consistance de la pdte Consistance du mortier Prise initiale (h) Prise finale (h) Tension h 7 jours (MPa) Tension j. 28 jours (MPa)

TABLEAU 2. Description des granulats utilisks (d'aprks Chauret 1958)

Sable Description

Sable tres employ6 a Montr6al Sable trks employ6 :d Montrkal Sable trks employ6 Montreal 50% de sable I , plus 50% de sable 5 Sable prepart partir de la couche supkrieure du Trenton -

St-Michel 50% de sable 2 , plus 50% de sable 5 50% de sable 3 , plus 50% de sable 8 Sable pr6parC i partir de la couche inf6rieure du Trenton -

St-Michel Sable standard Ottawa, plus 5% de verre pyrex

NOTES: I. La couche inferieure du Trenton, formation de St-Michel, est rnoins schisteuse que la couche suptrieure. 2. 11 est prouve que le verre pyrex riagit avec I'alcali. Le sable 9 est donc un sable reactif synthitique. 3. Les sables 1, 2 et 3 sont des sables i biton les plus ernployCs i Montrial. Les sables 5 et 8 ont i t 6 preparCs 2 partir des calcaires de deux carrikres de MontrCal.

avec des teneurs en alcalis variables (tableau I ) , ont t t t utilists pour fabriquer 27 prismes de btton, avec les 9 types de granulats (tableau 2).

Les rtsultats de ces essais (tableau 3) furent ntgatifs, selon la norme ttablie. Cependant, m&me si les resultats ont alors paru rassurants, il n'en demeure pas moins qu'avec le temps certaines des roches testtes se sont avtrtes rtactives en prt- sence d'alcalis, en particulier le calcaire de la formation de St-Michel (Trenton inferieur).

En rtexarninant les rtsultats de ces essais, on peut relever deux faits inttressants: (a) les calcaires du Trenton - St-Michel ont un taux d'allongement t levt par rapport aux autres mattriaux et cet allongernent n'ttait certainement pas termink au bout d'un an, (b) de plus l'tchantillon (no 9), ne contenant que 5% de pyrex, s'est avt r t rtactif. Ce fait est d'autant plus inttressant que dans plusieurs de nos carrikres, on retrouve des calcaires dont la teneur en silice amorphe est faible et dont le comportement peut ressembler a celui de cet tchantillon no 9.

Durand (1969) a effectut des mesures d'expansion sur 588 prisrnes de roche conservts en solution alcaline NaOH 1 N pendant un an selon la norme ASTM C-586. Ses tchantillons provenaient de 12 carrikres de la rtgion de Montreal et 22 tchantillons sur 93 se sont avtrts rtactifs ou faiblement rtactifs.

La rtpartition des 93 tchantillons, soit 12 du Trenton, 3 du Black River, 65 du Chazy et 13 du Beekmantown, ne cor- respond cependant pas a l'importance du volume de roche exploitte comrne granulat ii btton. Malgrt tout cela, les 12 tchantillons du Trenton ont rtagi et, apres 4 ans, I'expansion a atteint entre 0,2% et 1,5% (Durand et Btrard 1974;

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TABLEAU 3. Resultats des essais C-227 (d'apres Chaurct 1958)

% D'allongernent des echantillons

Premier groupe de 9 Deuxierne groupe dc 4

Cirnent A Cirnent B Cirnent C

Sable 3 rnois 6 rnois I an 3 mois 6 rnois 1 an 3 rnois 6 rnois I an

Moyenne des 9 sables: 0,013 0,022 0,044 0,001 0,005 0,016 0,016 0,025 0,040

Moyenne, rnoins sable 9: -0,13 0,020 0,032 -0,002 0,001 0,007 0,015 0,024 0,036

. . :'w liour lsem. 4 8 16 52 156 o'a

w 3 cot- lan 3

Q V)

Temps

FIG. 2. Mesure du pourcent d'allongernent de prisrnes de calcaire aphanitique argileux baignant en solution NaOH, KOH, et H20 pendant un an. (Durand 1969).

Prud'homme 1981). Sur la figure 2 on voit un exemple d'expansion importante d'un Cchantillon de calcaire du Trenton aprks un an en solution alcaline; les prismes temoins n'ont montri que tres peu d'allongement ce qui confirme que la roche s'allonge par reaction aux alcalis et non pas par gonflement des argiles.

Depuis 20 ans il y a eu, dans la region de Montreal, une escalade de la construction en bCton et, mCme si on a construit selon les rkgles de l'art, on commence a voir apparaitre les mefaits des rCactions alcalis-granulat dont on ne pouvait se douter jadis. D'ailleurs, le pronostic de Chauret s'est aver6 exact car il avait conclu "que les ciments et agrkgats employes a Montreal ne produisent pas une reactivite dangereuse, du moins selon la methode recommandke C-227 par I'ASTM. Mais il n'en reste pas moins qu'un bCton prepare avec un ciment trop alcalin et expose a des conditions climatiques au-

(a) GRANITE (b) QUARTZITE

FIG. 3. Exernples illustrant les trois rntcanisrnes de gonflernent relits aux granulats a biton: (a) gonflernent pCriphtrique, (b) gonflernent rnassique et (c) gonflernent par formation de veinules de gel de silice.

tres que celles Ctablies par la mCthode C-227, pourrait subir un allongement, qui, s'ajoutant a l'allonge~l:~it provoqdt par d'autres facteurs, pourrait mettre une construction en danger."

Cet auteur avait donc prevu ce que nous sommes a mCme d'observer aujourd'hui dans la plupart des centres urbains du QuCbec ou l'on utilise le calcaire comme granulat a beton. I1 est vrai que les calcaires ne sont pas tous rCactifs mais ceux du Trenton le sont partiellement. Ces reactions peuvent Ctre lentes et ne se manifester qu'aprks 10-20-30 ans comme c'est le cas dans la region de Montreal ou de Quebec, alors que dans la rCgion de Trois-Rivikres, les mCmes equivalents strati- graphique riagissent en 1 ou 2 ans.

4. Les types de reaction alcalis-granulat au Quebec

Les rCactions qui se produisent entre les granulats et le ciment se regroupent en deux classes (Dolar-Mantuani 1983): les reactions alcalis-carbonate (Swenson 1957) et les reactions alcalis-silice ou silicate. Au QuCbec, on rencontre pres- qu'exclusivement des reactions du type alcalis-silice mais avec des roches tres disparates.

Ces roches proviennent de tous les contextes gCologiques,

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TABLEAU 4. Synthkse des rCsultats d'ktudes pktrographiques faitcs sur des Cchantillons dc bCton provcnant de barrages ct centralcs hydroClectriqucs au QuCbcc

Types dc rCaction Identification (x faible, xxx forte)

de la structure barragelcentrale Alcalis-silice Ettringite Nature dcs gros granulats ct commentaircs

Allard (Disraeli) xx x Rochcs mktaskdimcntaires. phyllade, grts, laves. serpentine, ctc.

Beauharnois xxx x Grks (orthoquartzitc et grts dolomitiquc) Potsdam Chelsea x x Rochcs granitoi'des; quartz ii extinction roulantc

(E.R.) Daniel Johnson x - Rochcs granitoi'des Les Ctdres x - 5% h 20% gres de Potsdam, 80% h 95% dolomie

pyritcuse du Beekmantown Hemmings x - Grauwackc 80%. ardoise silteuse 20% Drummondville - - Lave massive des Appalachcs; bdton sain Farmers x xx Rochcs granitoi'des; quartz h E.R. Gabelle xx xx Gneiss h biotite-hornblende-quartz Grand-Mere x xxx Roches granitoi'des; bkton dc 2' gknCration avcc

granulat calcairc de Trois-Rivitrcs Hull-2 xx - Calcaire; vcinules de gcl dc silice Lac Mitis xxx - Phyllades, shale, grks, microgrts des Appalachcs La Tuque x x Rochcs granitoi'dcs Paugan x - Marbre 70%, mdtaquartzitc 70%. gneiss h diopside

ct mica 10% Rapide des Iles xx - Quatre gknerations de bdton, tous rdactifs mais 3

des degrks divers Rapide des Quinzc xx xx Roches granito'idcs; gros granulat naturcl Rapide Blanc x x Diorite quartzitiquc, granite, quartzite Rivikre des Prairies xxx x Calcaire St-Michcl ('Trenton) Sept Chutes x - Granite 25%, marbre 15%, mCtaquartzitc 15%,

amphibolitc 25%, dioritc ct gneiss h hornblcndc 20%

Shawinigan-2 xx xxx Rochcs granitoi'dcs; cttringitc abondant par cndroits St-Narcisse xx x Gneiss h biotite, hornblende ct quartz; reparations

avcc calcaire dc Trois-Rivitres Tkmiscouata xxx xx Phylladcs, grks et microgrks phyllitcux

que ce soit dans les Appalaches, dans les Basses-Terres du St-Laurent ou dans le Precambrien. En guise d'exemple, citons les roches granitoi'des precambriennes, c'est-a-dire toutes les roches qui contiennent du quartz et en particulier du quartz deform6 ( B extinction roulante sous le microscope polarisant) peu importe que la roche soit d'origine ignke ou metamor- phique. Dans les Basses-Terres du St-Laurent, on peut citer le grks de Potsdam, certaines dolomies du Beekmantown, plusieurs horizons du Trenton qui sont a I'origine d'expansion et de desagrigation de plusieurs structures. Quant aux roches des Appalaches (Duncan et al. 1973), on peut relever plusieurs formations geologiques riches en chert, en quartz micro-ou crypto-cristallin ainsi que des laves qui sont aussi responsables du mauvais comportement des structures de beton.

Les mecanismes de gonflement qui prevalent lors des reactions alcalis-granulat peuvent differer d'un type de roche a un autre mais les resultats sont les mCmes. I1 semble qu'on puisse reconnaitre trois modes de reaction (fig. 3): (a) les reactions peripheriques des granulats non poreux, (b) les reactions internes diffuses entrainant un gonflement massique des granulats poreux, (c) les reactions internes avec formation de veinules de gel de silice.

En vue d'illustrer ces modes de reaction nous avons choisi trois cas de pathologies trks repandues au QuCbec; l'un impli- que des roches granitoydes, un autre des grks quartziques et

FIG. 4. Lame mince d'un granite vu en lumiere polariske. Le grain de quartz au centre montre une extinction roulante tres commune des roches precambriennes (30X).

finalement nous traiterons plus en detail le cas tres repandu du calcaire du groupe de Trenton.

4.1 Re'actions pe'riphtriques Dans le premier cas, 12 ou la reaction est peripherique, les

effets de gonflements sont tardifs et ne sont pas spectaculaires.

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FIG. 5. Pilier de beton trks fissurt qui montre une exsudation de gel de silice. Le gros granulat de ce bCton est du grks de Potsdam.

C'est apres avoir CtudiC des betons provenant d'une ving- taine de barrages et centrales hydroelectriques anciens, tous situCs dans un contexte de roches granitoi'des d'ige precambrien, que nous avons note la presence de gel de silice au contact entre les granulats riches en quartz et la pate de ciment (tableau 4). La presence de ce gel de silice permet un leger dCcollement ou un affaiblissement du lien entre le granulat et la pke de ciment.

Dans certains cas, pres des surfaces exposees, la reaction alcalis-silice amorce des fissures fines permettant ainsi a d'autres agents de les Clargir. C'est ainsi que des bttons de- viennent vulntrables aux cycles de gel et degel ainsi qu'a la sulfatation, suite a la pollution par des pluies acides dans des endroits situes pres des sources polluantes ou par simple mobi- lisation des sulfates contenus dans le beton.

La presence de cette reaction de type pCriphCrique est diffi- cile a decouvrir car les signes exterieurs ne sont pas toujours Cvidents. Cependant, la presence de fissures polygonales, s'ac- cornpagnant de ressuage gris clair, d'aspect mouillC, est un indice de la possibilite de ce genre de reaction. I1 faut bien dire que cette reaction est lente et que pour la decouvrir, il faut examiner au stCrComicroscope un grand nombre de fragments de beton, et surtout le pourtour des granulats qui se detachent facilement de la plte de ciment. La presence de gel de silice devient alors un argument concluant. Souvent on retrouvera aussi du gel de silice dans les alveoles du beton a proximitt des granulats reactifs.

Quant aux roches impliquees, i l s'agit de toutes les roches riches en quartz telles que les granites, diorites quartziques, les gneiss quartzo-feldspathiques, etc. et en particulier celles dont le quartz prCsente une polarisation ondulante lorsqu'on les examine en lames minces au microscope polarisant (fig. 4).

4.2 Reactions internes (osmotiques ou autres) I1 s'agit ici du cas ou I'ensemble de la roche subit un gon-

FIG. 6 trant des alvtoles.

. Surface polie d 'un btton, fait de grks quartzique et mon- couronnes de rkaction ainsi que du gel de silice dans des Les plus gros granulats ont 25 mm de diamktrc.

flement suite a une reaction alcaline. Le g r b de Potsdam, qui est en fait un orthoquartzite, nous fournit un bon exemple d'une attaque rnassique de la roche par l'action des alcalis.

Dans le cas present, les alcalis s'infiltrent au sein des granulats, mEme s'ils n'ont qu'une faible ~oros i t t , attaquent de facon preferentie~~e le quartz'qui lie entrekux les de quartz: et generent un gel de silice responsable d'un ICger gonflement des granulats.

Ce phenomkne se manifeste dans un grand nombre de structures de bCton de la region de Beauharnois car on a beaucoup utilise les roches excavees du Groupe de Potsdam lors de la construction du barrage de Beauharnois ainsi que celle des ecluses no 3 et 4 de la Voie Maritime du St-Laurent (Berard et Lapierre 1977).

~ e s signes extkrieur.~ de la reaction alcalis-silice sont (a) la presence de fractures polygonales (fig. 5), (b) le gonflement des masses de beton et (c) le ressuage de gel de silice en surface exposee.

Parmi les tviderzces petrographiques on a (a) la presence de couronnes de reaction plus sornbres autour de plusieurs fragments (fig. 6), (b) la presence de gel de silice au sein de la roche ou dans les alveoles ou dans les fissures du beton, (c) la prC- sence de fissures radiantes a partir de la peripherie de gros granulats et aussi de fissures pkripheriques en pelure d'oignon (figs. 7 et 8) et (d) la grande friabilite de plusieurs fragments attaques par les alcalis. Les trois premieres evidences, couronne, gel, fissures, sont des observations basCes sur la presence des phinornknes secondaires et sont donc incontestables, cependant que la grande friabilitt des granulats aurait pu Etre une caractkristique de la roche d'origine.

Les figures 9 et 10 d'une lame mince d'orthoquartzite montrent bien que le ciment siliceux est en continuit6 optique avec les grains dont on voit les IistrCs alors que les figures 7 et 8, d'une lame mince de beton, montrent que le cirnent siliceux d'un granulat a kt6 attaquC de f a ~ o n preferentielle. On re- marquera sur ces photos que le quartz, contrairement a celui des roches granitiques precambriennes, n'a pas d'extinction ondulante irnportante.

Dans une etude sur les causes des deformations du barrage de Beauharnois, Abet (1985) a voulu demontrer que, dans le cas du gres de Potsdam, les alcalis attaquent de f a ~ o n preferentielle le ciment quartzique qui relie les grains de quartz entre eux et que cette attaque rend le gres friable.

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FIG. 7. Lame mince d'un granulat de grks quartzique, en contact avec la pite de ciment, et montrant une fracture en pelure d'oignon. On notera aussi que le ciment silicieux, entre les grains, a CtC attaquC par les alcalis (lumiere naturelle).

FIG. 8. MCme lame mince vue en nicols croisCs illustrant des grains de quartz i extinction nette en lumiere polarisCe. Le calibre du grain est d'environ I mm (lumikre polarisCe).

FIG. 9. Gres frais montrant des lisCrCs grisitres correspondant aux grains de sable originels qui ont CtC soudCs entre eux par de la silice secondaire. En vue d'illustrer I'effet des alcalis cette photo a CtC faite dans les mCmes conditions que la figure 7 (lumikre naturelle).

FIG. 10. M&me lame mince de grks frais vue en nicols croisCs et montrant la continuit6 optique du quartz secondaire. Le calibre du grain est de I'ordre de I mm (lumikre polarisCe).

En effet des cubes de roches de 50 mm de cGtC, exempts de ont indiquC une perte trks importante de la resistance en com- fissures et provenant d'une m&me strate, ont Cte soumis a des pression, suite ?i l'exposition aux alcalis. Aprks 1 semaine en essais de resistance en compression simple. Certains de ces solution alcaline (NaOH, 2 N a 75"C), la roche devient friable Cchantillons ont prkalablement CtC consewCs dans une solution a l'ongle et elle acquiert une teinte plus sombre rappelant le alcaline pendant 24 h, 60 h et 1 semaine et les rCsultats obtenus lisCrC d'attaque des granulats dans le beton.

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TABLEAU 5. Essais de compression uniaxiale (Abet 1985)

RCsistancc Perte Temps Specimen RCsistance moyennes minimale

Essais d'attaque de roche (MPa) (MPa) (MPa)

Sans attaque alcaline

Aprks attaque alcaline 24 h Y5 312,12

60 h Y6 176,38 191,31 1 semaine Y7 85,44

TABLEAU 6. Dosage de solution d'attaque alcaline (Abet 1985)

Dosage de solution d'attaque alcaline (mmol/L)

Sc* Rci Sc* Rci Sc* Rcf

Sp6cimen de roche Y8 Y8 Y9 Y9 Y10 Y10 Solutions d'attaque NaOH NaOH KOH KOH NaOH NaOH Normalit6 initiale 1,19 1,19 1,65 1,65 2,lO 2,lO Temps d'attaque

24 h 37 20 42 40 85 50 48 h 150 30 330 250 I semaine 262 40 5 18 300

*Sc = silice dissoute. tRc = rtduction en alcalinitt.

Le tableau 5 illustre les pertes de rksistance en compression de cubes de grks conservCs dans une solution alcaline. Le tableau 6 montre que la dissolution de la silice une temperature donnCe croit rapidement avec le temps et la concen- tration de la solution. Les diterminations chimiques ont CtC faites sur les solutions d'attaque.

Ce dernier phCnomkne nous a paru important, dans le cas d'un barrage hydroClectrique construit sur du grks quartzique, puisque les alcalis peuvent migrer du bCton vers les roches de fondation, en rCduire la rCsistance en compression et changer la porositC et la permCabilitC.

Sur la figure 11 on peut voir trois prismes taillCs a partir d'un mCme bloc de grks qui ont CtC maintenus dans les solutions alcalines dans les conditions suivantes: (a) 1 jour dans NaOH 1 N, (b) 3 jours dans NaOH 3 N, (c) 7 jours dans NaOH 3 N . Aprks 3 jours, le g r b a norci a l'extkrieur, rappelant le lisCrC des granulats observCs dans les bCtons et, aprts 7 jours, la roche est devenue trks friable.

4.3 Reaction interne et formation de veinules de gel de silice Certaines formations gCologiques ordoviciennes des Terres-

Basses du St-Laurent contiennent des roches qui ont la pro- priCtC de gonfler, par formation de veinules de gel de silice, lorsqu'elles sont utilisCes comme granulat pour beton. Ces veinules de gel de silice, dont 1'Cpaisseur varie de quelques dizaines de micrometres a prks d'un millimktre, dans les pires cas, sont responsables d'une expansion du granulat. La poussCe gCnCrCe par la croissance des veinules de gel de silice crte un gonflement du bCton et une fissuration polygonale avec ressuage de gel de silice le long des fissures. Ce gel de silice donne l'impression que le beton est 1Cgkrement mouillC (fig. 12). On retrouve aussi du gel de silice tapissant les alvColes du bCton.

FIG. 11. Trois prismes d'orthoquartzite taillCs a partir d'un m&me bloc ayant s6journ6 dans des solutions de soude, a 75°C: (a) apres I jour dans NaOH 1 N , (b) aprks 3 jours dans NaOH 3 N , (c) apres 7 jours dans NaOH 3 N . L'Cchantillon (c) s'effrite sous la pression des doigts.

Les roches responsables de ce type de reaction affleurent en maints endroits au QuCbec oh elles sont abondamment ex- ploitkes; on les retrouve a Hull, Montreal, Trois-Rivikres et QuCbec. Cependant, ces formations geologiques prksentent des faciks trks diffkrents reliCs au mode de dCposition. I1 ne faut pas se surprendre qu'une mCme formation rocheuse, qui s'est formee partout en meme temps dans un immense bassin marin, presente des variations de composition locales. Par exemple, les roches de cette mCme formation qu'on retrouve a Trois-

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FIG. 12. Poutre en bCton, ?i I'entrCe du campus de I'UniversitC de Montreal, illustrant les divers rnCfaits des calcaires rCactifs aux alcalis. Les fractures polygonales sont dClimitCes par un ressuage de gel de silice (gris foncC).

FIG. 13. Mur de Eton armC, fait avec des granulats de la formation de St-Casirnir, ?i Trois-Rivibres, qui montre des fractures polygonales et le ressuage de gel de silice. Une barre d'armature est responsable de la fracture horizontale au bas du rnur.

Rivikres recelent plus de silice amorphe, provenant de spicules d'kponges, que les roches d'2ge equivalent de Quebec ou de Montreal. Ceci est lie la palCoecologie du bassin de sedimen- tation du temps ordovicien, phenomene que les geologues ap- pellent la variation de facies lithologique.

Cela nous est apparu evident suite a 1'Ctude comparative des roches de cette m&me formation gelogique a Montrtal et a Trois-Rivieres. Dans chaque cas, il s'agit de calcaires recklant des insolubles, mais dans le cas de Trois-Rivieres la portion insoluble est plus riche en silice amorphe sous f o m e de spicules d'eponge, de plaquettes de chert, de nodules ou de minces strates de chert pur.

Comment se manifeste la reaction alcalis-silice avec ces calcaires?

I1 y a d'abord, dans un pemier temps, formation d'un peu de gel de silice dans les alvtoles du beton. Dans le cas de roches tres rtactives ce phenomene se produit la premiere annee. Au cours des annees qui suivent des veinules de gel de silice se foment, d'abord tres fines, puis graduellement de plus en plus Cpaisses.

FIG. 14. Granulat calcaire provenant du barrage de Rivibre des Prairies, MontrCal, rnontrant un rCseau irnpressionnant de veinules de gel de silice. Notez le changernent de teinte du calcaire de chaque cBtC des veinules. Le fragment rnesure 80 rnrn.

FIG. 15. Fragments de calcaire sillonnCs de veinules de gel de silice qui traversent aussi bien la pdte de cirnent que les granulats adjacents. Notez le gel de silice qui tapisse une grande alvCole. Bar- rage Rivibre des Prairies. BCton agC de 50 ans.

Ces reactions sont gonflantes et leurs effets se repercutent au sein des structures de beton par un allongement et par une fissuration plus ou moins intense (fig. 13). I1 est tres frequent de voir des piliers de pont, des viaducs ainsi que des murets le long des autoroutes ou le beton est CcaillC, laissant voir les aciers d'armature en train de s'oxyder. Dans de tels cas, on est port6 2 croire que l'kcaillage est dfi au fait que les aciers d'armature sont trop pres de la surface. Cela est en partie vrai mais le gonflement massique du beton n'est certes pas Ctranger a I'ecaillage, le long des aciers, la ou le beton est deform6 en tension.

L'examen recent du beton de plusieurs structures auto- routieres, presentant ce phenomkne d'kcaillage le long des aciers d'amature, nous a indique hors de tout doute que les betons contenaient des granulats calcaires reactifs aux alcalis.

Quant au taux de rtaction, pour un beton fait avec un ciment donnt, il depend de la nature et de l'abondance des insolubles que contient le calcaire. Nous avons examine des betons d'un an qui, bien que conserves 2 l'abri, montraient deja des h i - dences de reaction alcalis-silice. Cinq ans plus tard le m&me beton, toujours conserve au sec, montre que plus de 85% des

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FIG. 16. Pseudo-couronnes de reaction visibles sur la surface bri- FIG. 18. Granulat calcaire de Trois-Rivieres dans un bCton vieux sCe d'un fragment de bCton. Ceci est d6 au fait que I'Cpaisseur des de 6 ans, conserve a I'intCrieur d'une usine, et montrant de fines veinules de gel de silice diminue du centre vers les bord des granulats. veinules de gel de silice.

FIG. 17. Lame mince d'un granulat calcaire montrant deux veinules de gel de silicc. La teintc brundtre et les fractures de rctrait permettent de distinguer le gel de silice de la calcite secondaire (en blanc) qui sillonnc si souvent les calcaires (30x) .

gros granulats sont sillonnks de veinules de gel de silice (fig. 18).

En fait le taux de reaction alcalis-silice des calcaires impurs est lie aux facteurs suivants: (a) la quantitC d'e1Cments rCactifs au sein des granulats, (b) la porositC des granulats, (c) la teneur en alcalis solubles dans le ciment, (d) la quantitC d'eau ou d'humiditk en contact avec la structure, (e) la temperature ambiante et (f) le temps.

Le mecanisme de formation des veinules de gel de silice demeure Cnigmatique, mais on peut noter les faits suivants, bases sur des observations microscopiques de surfaces polies ou de cassures: (a) les fragments de roche affectes contiennent beaucoup d'insolubles, en particulier de la silice amorphe, gkneralement sous forme de spicules d'kponges; (b) les veinules de gel sont gCnCralement dans I'axe d'allongement des granulats, c'est-a-dire parallele au litage origi- nal des roches quand celles-ci sont argileuses; (c) beaucoup de veinules foment rCseaux complexes et irregu- liers comme si les veinules s'etaient developpees dans des microfissures qui auraient CtC gCnCrees lors du concassage de la pierre;

(d) dans certains cas particuliers, on peut distinguer une mo- dification de la porositk, de la couleur et de la composition de la roche de part et d'autre des veines de gel de silice (fig. 14); (e) les veines ne sortent que rarement dans la p2te de ciment; au contraire elles s'amenuisent et disparaissent en s'approchant de la pCriphCrie; (f) parfois la pdte de ciment finement fissurCe contient des veinules de gel de silice traversant deux ou trois granulats voisins (fig. 15); (g) sur une surface de rupture d'un granulat affectk, les veinules donnent l'impression qu'il y a couronne de reaction, du fait que leur Cpaisseur s'amenuise pres des bords; ce phCno- mkne est un corollaire de (e) (fig. 16).

Si ce phknomene de gonflement des betons faits de calcaire reactif aux alcalis est si rCpandu comment se fait-il qu'on ne 1'a jamais rapport6 dans la littkrature? En rCponse a cette question, il faut dire qu'on s'est habitue a l'apparition de fractures polygonales dans les betons et que les desagrkgations qui s'ensui- vaient, etaient gCnCralement attribuees aux cycles de gel et degel .

I1 a fallu quelques incidents dfastes, dus au gonflement du beton, pour qu'on se mette a examiner I'incidence petrographique des pathologies qui affectaient certaines structures ne pouvant tolCrer des deformations majeures. I1 faut dire que l'identification des veinules de gel de silice, au sein des granulats calcaires, ne date que depuis peu, car on croyait que ce genre de veinules existait d6ji dans la roche avant son exploitation. Cependant, l'examen au microscope, soit en lames minces (fig. 17) ou en surfaces polies legerement at- taquCes a I'acide chlorhydrique (fig. 18), a pemi d'identifier ces veinules et d'en Cvaluer la composition.

C'est au microscope electronique a balayage (MEB) qu'il est le plus facile d'identifier positivement ces veinules et d'en obtenir une analyse chimique semi-quantitative par spec- tromktrie des rayons-X. Durand (1985) a pu ainsi examiner des gels de silice provenant de diverses structures de beton au Quebec. A p r b avoir analyse les gels qui tapissent les alvColes du beton, ainsi que ceux qui recoupent les granulats calcaires, il a rCalisC que tous ont la m&me composition chimique.

La figure 19 illustre une veinule de gel de silice d'environ 50 Km d'kpaisseur et dont le spectre d'analyse au MEB apparait en figure 20. Cette veinule est sillonnee de fractures de retrait t r b caractCristiques de ce matkriau. Le gel de silice, qui tapisse

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FIG. 19. Vue au MEB d'une veinules de gel de silice de 50 pm de FIG. 21. Image au MEB du gel de silice au fond d'une alvtole. Le largeur, au sein d'un granulat calcaire, tel qulillustrC en figure 18. le gel qui tapisse le fond est lisse alors que le gel superficiel est trks grossissement est de 330X. raboteux (140X).

FIG. 20. Spectre d'analyse (MEB) du gel de silice de I'Cchantillon illustrC dans la figure 19.

le fond des alvColes, est aussi sillonnC de fractures de retrait dues a la dessiccation (fig. 21). C'est d'ailleurs cette propriitt de tres grande possibilite d'imbibition d'eau du gel de silice, s'accompagnant de fortes variations volumiques, qui est responsables du gonflement des granulats. Par MEB, a tres fort grossissement (fig. 22), on peut observer que le gel de silice pr~sente soit unetexture lisie ou une textute tres squelettique mais la composition chimique est, dans tous les cas, identique ?I celle illustree dans la figure 20.

5. Les constituants reactifs des calcaires Dans les calcaires de Trenton, si abondamment exploitCs

dans la plupart des grandes villes du QuCbec, les substances sensibles a l'action des alcalis du ciment semblent &tre des fossiles siliceux de tres faible calibre (Houde 1985; Durand 1985). Si l'on revient 21 la figure 18, on remarque un picot6 pile ?I grain fin sur une surface polie et 1Cgkrement attaquCe a l'acide chlorhydrique. L'image par MEB, a fort grossissement (fig. 23), montre un amas de spicules d'eponges enchev&trts. On voit donc, que m&me si du calcaire a ete extirpC par dissolution de cet amas de spicules, ce dernier n'en a pas moins une surface specifique tres ClevCe.

Quant au spectre d'analyse par dispersion d'Cnergie des rayons-X (fig. 24), il illustre bien la nature siliceuse de ces

FIG. 22. Image au MEB B 1400X d'une des pustules illustrCes dans la figure 21. Le spectre d'analyse est identique B celui obtenu pour le gel de silice de veine illustri en figure 19.

spicules. Les autres constituants: K , Al, Mg, et Ca, ne se FIG. 23. Amas de spicules d'Cponge formant une masse trks po- retrouvent qu'en quantite infime, probablement sous forme reuses. Cette photo, a 1400X, est celle d'un des petits picots blancs d'argile. d'un fragment de roche illustrt sur la figure 18.

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0

GNERGIE (keV)

FIG. 24. Spectre d'analyse (MEB) par dispersion d'tnergie des rayons-X faite sur des spicules d'tponge. On voit bien qu'ils sont 5 10 50 100 500 1000

constituts essentiellement de silice. Quantitb Sc - Silice dissoute (rnrnol/L)

2 .- .- 400

0 - m - a,

300 c

$z s > z g 200 E I -

U cc .: 100 .- - C m

6 o

I I

I FIG. 26. Dttermination du potentiel de rtactivite sur la roche brute ROCHES DU CHAZY et sur les insolubles du calcaire de Chazy. -

ROCHE BRUTE

0 INSOLUBLES ACNOR A 23.2-15A ou BNQ 2560-900. D'INSOLUBLES B. Mesure de l'expansion de cylindres de roches en solution

alcaline, ASTM C-586. C. Dktermination du potentiel de reaction alcalis-silice, ASTM C-289. D. Mesure de I'expansion de barres de mortier, ASTM C-227. E. Mesure de I'expansion de prismes de bkton, ACNOR A23.2-14A.

6.1 L'analyse pktrographique L'analyse pktrographique de betons (ASTM C-856),

prksentant des pathologies relikes a la composition du granulat, 1 5 10 50 100 500 1000 est le meilleur moyen de retracer les roches rkactives, aussi

Quantitb Sc - Silice dissoute bien que les roches d'excellente qualitC. Cependant, ce genre ( r n r n o ~ / ~ ) d'Ctude "post mortem" n'est pas toujours souhaitable ou n'est

FIG. 25. Dktermination du potentiel de rtactivitt sur la roche brute tout sim~lement pas possible, dans le cas d'exploitation de et sur les insolubles du calcaire du Trenton. nouvelles sources d'approvisionnement. C'est alors l'analyse

de la roche, prklevke sur des bancs d'emprunt, escarpements, 6. Comment identifier les granulats potentiellement forages, etc., qui est effectuke, selon le norme ASTM C-295,

reactifs aux alcalis du ciment. Commentaires par un pktrographe familier avec les problkmes relatifs aux sur la validite des essais betons. Cette analyse est extr6mement utile, car elle permettra

d 'kaluer les rksultats obtenus par les autres techniques de I1 n'existe pas d'essai normalis6 infaillible pour identifier les dkpistage. granulats pouvant Ctre rkactifs. Cependant, l'ktat des con- naissances pktrographiques, baskes sur l'experience de norn- l'analyse pktrographique de 1'ACNOR ou du BNQ, suite 5

laquelle on obtient un "nombre pktrographique," ne donne breux chercheurs, nous permet de reconnaitre les types de qu.une idee du cornportement mkcanique de la roche mais elle roches qui ont dkja prksentk des pathologies. D'ailleurs Dolar- donne peu ou pas d'information quant au comportement chi- Mantuani (1983) a magnifiquement collige les donndes exis- mique face aux reactions dkcrites ci-haut. On ne devrait jamais tantes sur les problkmes de reactivitk alcalis-granulat et elle a accepter un granulat a bkton hydraulique sur la base du prksentk un tableau des principaux types de roches et de mink- "nombre pktrographique." Par exemple, les trois roches citkes

PoUvant ~r'senter des ~robl'mes. Ce tableau couvre bien dans cet article, auraient des nombres pktrographiques excel- les deux premiers cas d'expansion que nous avons dCcrits, soit lents, variant entre 100 et 120. celui des roches granito'ides et celui des orthoquartzites (ou quartzarknites), mais il ne couvre pas le cas des calcaires qui 6.2 Expansion de cylindres de roches sont expansifs par formation de veinules de gel de silice. Selon l'essai ASTM C-586 on mesure, au cours d'une pk-

De plus il existe aujourd'hui un ensemble de normes (Amer- riode d'un an, l'allongement de petits cylindres ou prismes de ican Society for Testing and Materials (ASTM), Association roche baignant en solution alcaline. Cette mkthode permet de canadienne de normalisation (ACNOR), Bureau de normalisa- dkceler trks facilement les reactions du type alcali-carbonate tion du Qukbec (BNQ)) dont l'objectif est de deceler la plupart qui sont si rkpandues en Ontario. C'est d'ailleurs pour ce genre des granulats rkactifs. de rkaction que l'essai a etC c o n y . Cependant, dans certains

Ces diverses mCthodes d'analyse suivantes permettent cas, cet essai est positif pour d'autres sortes de roches. d'ktablir si la roche est rkactive, potentiellement rkactive ou Dans le cas des calcaires du Trenton infkrieur de la region de non rkactive: Montrkal, connus pour Ctre rkactifs, les allongements ne sont A. Analyse pktrographique, ASTM C-295 et C-856 ou pas trks probants, et m&me pour les roches de la formation de

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Quantit.4 Sc - Silice dissoute ( r n r n o l / ~ )

FIG. 27. DCtermination du potentiel de rCactivitC sur les sables des Appalaches et contenant un peu de calcite.

St-Casirnir a Trois-Rivieres, qui sont tres rkactives, i l n'y a pas beaucoup d'allongernent; cependant les solutions alcalines, dans lesquelles baignent les echantillons, se chargent de silice en suspension et souvent la surface de la roche se couvre de gel de silice mi16 de Ca(OH)2.

I1 faut donc conclure que cet essai n'est pas probant, dans plusieurs cas ou les resultats sont nigatifs, mais le deviendrait si les resultats Ctaient positifs.

Lors des rnesures pkriodiques des prismes de roche, il est fortement recommand6 de les examiner au microscope afin d'y deceler la presence de pustules de gel de silice, surtout sur les bouts des prismes, ce qui aurait pour effet de fausser les lec- tures. L'existence de fissures le long de plans argileux peut aussi indiquer un gonflernent, sans toutefois que la roche soit reactive.

6.3 De'terrnination du potentiel de rtaction alcalis-silice- me'thode chirnique

Cette rnithode rapide (ASTM C-289), consiste i titrer une solution alcaline (NaOH 1 N) dans laquelle un granulat a trern- p i pendant 24 h 21 80°C. On rnesure la reduction en alcalinite, Rc, ainsi que la quantite de silice dissoute, Sc. Ces rksultats sont reportes sur un graphique qui cornporte trois aires correspondant respectivernent a des granulats non rtactifs, des granulats potentiellernent reactifs et 2 des granulats rCactifs (fig. 25). Les resultats de ces essais ne doivent &tre considCr6s qu'en fonction de la nature pktrographique, c'est-a-dire qu'il faut les interpreter. De plus, cet essai ne doit jamais &tre fait sur des roches qui contiennent des carbonates ou de la serpentine.

MCme les calcaires les plus reactifs, cornme ceux de la formation de St-Casirnir a Trois-Rivieres, ne seront iarnais dCtectCs par cette rnCthode d'analyse rapide. cependant,si l'on effectue l'essai sur les insolubles, apres avoir dissous la calcite avec de l'acide chlorhydrique, alors l'essai fournit un indice du comporternent de la roche.

Dans le cas des calcaires rCactifs du Trenton, rn&rne si la teneur en insoluble est faible, l'essai C-289 sur les insolubles donne toujours un resultat probant et la quantitC de silice dissoute, Sc, est tres Clevke. Les calcaires du Chazy, gene- ralement reconnus cornme non reactifs aux alcalis. ont des

Quantite Sc - Silice dissoute (rnmol/L)

FIG. 28. Determination du potentiel de reactiviti sur le grks de Potsdam.

tuts de grains de quartz non rkactifs. De plus, des sables provenant de 1'Estrie et ne contenant que

5% 3 10% de calcite se sont avCr6s non reactifs a l'analyse sur le rnatkriau brut. Cependant, apres avoir enlev6 le peu de carbonate qu'ils contiennent, les rn&rnes granulats passent de l'autre c6ti de la courbe pour se situer du c6tC granulat reactif (fig. 27).

Des trois granulats decrits dans cet article aucun ne peut Ctre detect6 par l'essai C-289. Plusieurs analyse sur le gres de Potsdam, pourtant reconnu pour sa grande rCactivitC alcalis-silice, ont toujours donne des resultats nCgatifs (fig. 28).

6.4 Mesure de l'expansion de barres de rnortier Cette rnkthode (ASTM C-227) requiert des rnesures d'une

durCe d'un an, ce qui decourage rnaints entrepreneurs, rnais elle est relativernent efficace dans le cas des roches tres reactives ou qui riagissent court terrne. Le potentiel de rCactivitC alcaline des roches granito~des, a reaction peripherique, aussi bien que celui des orthoquartzites a reaction rnassique, rnais lente, peut ne pas &tre detect6 par cet essai. Quand aux calcaires rCactifs, par formation de veinules de gel de silice, ils ne sont pas (ou que rarement) dLcelCs par cette rnethode, rnais les prisrnes prksentent quand m&me un allongernent qui progresse dans le temps.

A la fin de l'essai, il est recomrnandable de briser les prismes et de les examiner au microscope afin d'y deceler la presence de gel de silice. Par example, lors d'essais que nous avons faits ricernment, le calcaire de la formation de St-Casirnir et le gres de Potsdam s'accornpagnaient tous les deux de gel de silice, uarfois facilernent visible 2 l'oeil nu.

6.5 Mesure de l'expansion de prisrnes de be'ton Cette rnethode (ACNOR A23.2-14A), qui requiert aussi des

rnesures sur une pCriode d'un an, est la plus realiste car elle sirnule un vrai bCton avec un granulat pouvant atteindre 20 mm de diametre. Elle permet de dktecter a peu pres tous les cas de reactivitks alcalis-granulat, 2 rnoins qu'ils ne soient tres lents, cornrne c'est le cas des roches granitoi'des. Cette rnkthode dC- tecte la majorit6 des calcaires rkactifs.

insolubles qui se retrouvent du c6tC "non reactif" (figs. 25 et 26). Ceci est dLi au fait que les insolubles du Chazy, rn&rne s'ils 7. Conclusion sont plus abondants que ceux de Trenton, sont surtout consti- Aprks 1'Ctude pttrographique d'un tres grand nombre de

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structures de biton du QuCbec, il ressort que la majorite des roches qui contiennent de la silice sont rkactives aux alcalis du ciment.

Ces rkactions, sont tantbt lentes comme dans le cas des roches granitoides et tantbt tres rapides comme c'est le cas d e certainscalcaires du Trenton qui ricelent d e la silice amorphe.

Le taux d e la rCaction ainsi que l'importance des effets secondaires (gonflement et fissuration) sont aussi tributaires du m ~ c a n i s m e d e rCaction que nous avons tent6 de grouper en trois classes: (a) attaque pCriphCrique des granulats non poreux, (b) attaque et gonflement massique des roches poreuses, (c) gonflement par formation de veinules de gel de silice au sein des roches.

Les mtthodes d e diagnostic des pathologies se resument a I'examen pktrographique des bCtons par microscopie sur des surfaces brisCes ou polies. L'analyse par MEB permet de con- firmer la nature des produits d e rkactions.

Quant aux essais permettant d'Cvaluer le potentiel d e rCac- tion granulat-ciment, il n'y en a aucun qui soit infaillible. A notre avis, I'essai ACNOR A23.2-14A est prksentement le plus fiable. L'expansion qui se produit par attaque ptriphCrique, en particulier celui qui accompagne les roches granito'ides, ne peut Ctre dCtectC par aucune mCthode, mais a I'examen PC- trographique on peut prCvoir le phCnomene dans certains cas.

Remerciements Les rksultats d e cette Ctude sont basts sur I'examen p i -

trographique d e nombreux Cchantillons d e bCton qui nous ont CtC fournis par M. Andre Bisallon du Laboratoire de BCton LtCe. et par MM. Normand Lapierre et Michel Steresko d'Hydro-QuCbec.

Les dtterminations des potentiels de rCactivitC alcalis- silice, selon la mtthode ASTM C-289, ont CtC faits par MM.

Victor Kubat et Christian Dallaire, chimistes du DCpartement d e gCnie minCral de 1 ' ~ c o l e Polytechnique. Les photos au MEB ont CtC rCalisCes par M . BenoPt Durand, ttudiant en maitrise a 1 ' ~ c o l e Polytechnique.

ABET, M. 1985. ~ t u d e des causes de la dCformation du barrage de Beauharnois. Thkse M.Sc. A, , Ecole Polytechnique, Montrtal, (QuC.).

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La viabilité des bétons du Québec: le rôle des granulats