Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Bruno GODART : Directeur technique Ouvrages d'art au Laboratoire central des ponts et chaussées
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André LE ROUX : Directeur de recherche émérite LCPC (Laboratoire central des ponts et chaussées)
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Lire l’articleINTRODUCTION
L'alcali-réaction, que l'on appelle aussi communément réaction alcali-granulat, désigne la réaction chimique à l'origine de désordres imputables à un déséquilibre entre les minéraux présents dans les granulats et la solution interstitielle fortement alcaline du béton. Cette réaction, si elle est dominante, n'est cependant pas la seule réaction de gonflement interne du béton.
Cette réaction est à présent décelée dans la plupart des régions du monde. Ce fut probablement R.J. Holden qui observa pour la première fois aux États-Unis, en 1935, la présence de réactions chimiques dans les bétons, entre les ciments et certains granulats. Puis, Kammer et Carlson constatèrent également l'existence de désordres, mais c'est Stanton qui le premier précisa (en 1940) la nature des réactifs en cause dans les dégradations observées sur des chaussées en Californie. En France, il faut attendre la fin des années 1970 pour certifier la présence d'alcali-réaction au sein de quelques barrages [1] [2], et 1987 pour découvrir que plusieurs ponts sont atteints par cette maladie [3]. Les structures les plus touchées sont celles qui sont en contact avec l'eau ou celles qui se situent dans des environnements humides ; ce sont donc essentiellement les ouvrages de génie civil et certaines pièces humides de bâtiments qui sont les plus vulnérables.
Après avoir expliqué le mécanisme de la réaction puis avoir passé en revue les dernières connaissances acquises sur le sujet, nous aborderons la pathologie des structures atteintes d'alcali-réaction et les problèmes de gestion qui en découlent, puis terminerons par la politique de prévention appliquée en France depuis le début des années 1990 et qui s'avère être efficace avec le recul que l'on peut en avoir actuellement.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de mai 1991 par Paul POITEVIN
- Version archivée 2 de nov. 1995 par Bruno GODART, André LE ROUX
DOI (Digital Object Identifier)
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Connaissances récentes1. Mécanisme de l'alcali-réaction
1.1 Différents types de réaction
Dans leur globalité, ces réactions constituent une réponse des minéraux constitutifs des granulats (qui se trouvaient avant leur extraction dans un environnement de pH voisin de 7) à un déséquilibre avec le milieu du béton dans lequel règne un pH souvent supérieur à 13. Ce sont des réactions chimiques solide-liquide dans lesquelles la phase solide est constituée par les granulats et la phase liquide par la solution interstitielle fortement alcaline du béton. Ces réactions se caractérisent par le fait que la partie réactive des granulats est le plus souvent en faible quantité et irrégulièrement distribuée, et que la solution agressive contenue dans la microporosité du matériau est distribuée de façon hétérogène. On est donc conduit à admettre que les dégradations observées sur les ouvrages sont le résultat moyen des effets localisés de la réaction. On admet également que la réaction observée en un point donné de l'ouvrage peut être dans un état d'avancement bien différent de celui observé en un autre point.
Les conditions qui gouvernent la réaction sont l'abondance et la réactivité des espèces minérales, la quantité d'alcalins et la présence d'eau. En effet, rien ne se passerait sans eau, et une humidité relative d'au moins 80 % semble indispensable au développement de la réaction. Trois types d'alcali-réaction en relation avec le minéral dominant sont le plus souvent citées :
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la réaction alcali-silice ;
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la réaction alcali-silicate ;
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la réaction alcali-carbonate.
Le premier type est de loin le plus répandu. Si l'on met à part la réaction alcali-carbonate dont la cause reste encore controversée, le mécanisme de ces réactions passe par une dissolution de la silice sous l'action des ions OH– de la solution interstitielle, suivie de la précipitation d'un gel silico-calco-alcalin. Pour cette réaction, la présence de chaux est nécessaire, et les alcalins sont le sodium et le potassium. Plusieurs théories ont été proposées pour expliquer le processus d'attaque de la silice et le gonflement du matériau.
HAUT DE PAGE1.2 Théories...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - LESAGE (R.), SIERRA (R.) - Le point sur les réactions alcalis-granulats dans les bétons hydrauliques. - Bulletin de liaison des LPC, no 90, p. 103-105, juil.-août 1977.
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(2) - Alcali-réaction dans les barrages en béton. Aperçu général et recommandations. - Bulletin 79 de la Commission Internationale des Grands Barrages (1991).
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(3) - Circulaire no 88-94 relative aux désordres constatés sur des ouvrages d'art en béton. - Direction des Routes. Ministère de l'Équipement et du Logement, 9 nov. 1988.
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(4) - DRON (R.), BRIVOT (F.) - Thermodynamic and kinetic approach to the alkali-silica reaction. - Part 1 : Concepts, Cement and Concrete research, vol. 22, no 5, p. 941-948 (1992). – Part 2 : Experiment, Cement and Concrete research, vol. 23, no 1, p. 93-103, janv. 1993.
-
(5) - POOLE (A.B.) - Alkali-silica reactivity mechanisms of gel formation and expansion. - 9th International Conference on AAR. Londres, UK, p. 782-787, 27-31 juil. 1992.
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NORMES
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Ciments – Partie 1 : composition, spécifications et critères de conformité de ciments courants. - NF EN 197-1 - 02-01
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Béton – Partie 1 : spécification, performances, production et conformité. - NF EN 206-1 - 04-04
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Granulats – Méthodes d'essai de réactivité aux alcalis (norme expérimentale) - XP P18-594 - 02-04
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Granulats – Critères de qualification des granulats naturels pour béton hydraulique vis-à-vis de l'alcali-réaction. - FD P18-542 - 02-04
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Béton – Réactivité d'une formule de béton vis-à-vis de l'alcali-réaction – Essai de performance. - NF P18-454 - 12-04
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Béton – Réactivité d'une formule de béton vis-à-vis de l'alcali-réaction – Critères d'interprétation des résultats de l'essai de performance. - FD P18-456 -
ANNEXES
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