Investigation expérimentale via l'essai de fendage, de l'effet de la RAS sur l'énergie de fissuration du béton d'un ouvrage hydraulique

More than half of the hydropower-generating facilities in Quebec are affected by the Alkali-Silica Reaction (ASR). This reaction develops over several decades and generates volumetric swelling in the mass concrete, causing extensive cracking and affecting service life. The assessment and behaviour prediction of these structures is complicated, especially when ASR occurs. Sophisticated numerical models, based on concrete constitutive laws, are the most suitable alternative in this context. However, these models require material inputs considering the effect of ASR. The assessment of the size-independent fracture energy (which is an essential input to these predictive models) of an existing hydraulic facility motivated a collaborative university-industry research project between Polytechnique Montréal and Hydro-Québec. Previous works allowed the reconstitution of two reactive concrete mixtures (38 mm and 76 mm of maximum aggregate sizes). Testing of 12 concrete blocks by the mean of the Wedge-Splitting Test (WST) allowed the characterization of fracture energy for a reference configuration without ASR. 42 other blocks were stored in a climatic room at IREQ (Institut de Recherche en Électricité du Québec) to accelerate ASR development.

Résumé

Plus de la moitié des aménagements hydrauliques du Québec sont affectés par la Réaction Alcalis-Silice (RAS). Cette réaction se développe sur plusieurs décennies et génère une expansion volumétrique importante accompagnée d'une dégradation du béton, altérant particulièrement les fonctionnalités en service. L'évaluation et la prédiction du comportement de ces ouvrages est complexe, et encore plus lorsque la RAS se développe. Les modèles numériques sophistiqués, basés sur des lois de comportement du béton, sont la meilleure alternative dans ce contexte. Ces modèles nécessitent cependant des intrants matériaux considérant l'effet de la RAS. En ce sens, la caractérisation de l'énergie de fissuration, intrant essentiel de ces modèles prédictifs, a motivé un projet de recherche et de collaboration université/industrie entre Polytechnique Montréal et Hydro-Québec. Les travaux préalables à cette maitrise ont permis de reconstituer deux mélanges réactifs (granulats maximums de 38 mm et 76 mm) représentatifs d'un aménagement hydraulique existant d'Hydro-Québec. La caractérisation par essai de fendage de l'énergie de fissuration a été réalisée sur 12 blocs de béton pour un état avant le développement de la RAS, considéré comme état de référence. 42 autres blocs ont été stockés en chambre climatique à l'IREQ (Institut de Recherche en Électricité du Québec) afin d'accélérer le développement de la RAS.