Self-healing of fibre reinforced concretes containing various admixtures under laboratory and outdoor conditions

Les fissures présentes dans le béton, qui sont inévitables, accélèrent la pénétration d'agents agressifs comme le CO2 ou les chlorures, causant des dégradations et réduisant ainsi la durabilité des structures. En Amérique du Nord, 40% des ponts sont dans un état déficient et des milliards de dollars sont investis chaque année pour leur réparation. Des bétons avec des propriétés auto-cicatrisantes constituent une solution prometteuse aux problèmes de durabilité et de sécurité des structures de plus en plus préoccupants. Ce projet de recherche a pour but d'évaluer la capacité d'auto-cicatrisation de bétons contenant différents agents cicatrisants (ajout cristallin AC, agent expansif CSA, polymère superabsorbant SAP et combinaisons de deux ajouts AC+SAP et AC+CSA), exposés dans des conditions de laboratoire (immersion sous eau, cycles de mouillage/séchage, air pendant 3 mois, écoulement d'eau continu pendant 1 semaine) et en condition réelle à l'extérieur (pendant 1 an à Montréal). La cicatrisation a été évaluée par des mesures de perméabilité à l'eau, de regain mécanique, d'observations visuelles et d'analyses de la microstructure (MEB-EDS) sur le même spécimen. Les résultats du Programme Expérimental 1 ont démontré la robustesse (répétabilité et fiabilité) du nouveau dispositif de perméabilité à l'eau développé pour des prismes présentant une fissure de flexion. Le coefficient de perméabilité s'est avéré être le paramètre le plus sensible à la fissuration et donc idéal pour évaluer l'évolution de la cicatrisation.

Abstract

The presence of cracks in concrete, which are inevitable, accelerates the penetration of aggressive agents such as CO2 or chlorides, causing deteriorations and hence reducing the durability of the structures. In North America, 40% of concrete bridges present some degradation and billions of dollars are spent every year for their repair and maintenance. As the durability and safety of structures are raising concerns, concretes with self-healing capacities are a promising solution in line with sustainable development. This research project aims to evaluate the self-healing capacity of concretes containing various admixtures (crystalline admixture CA, expansive agent CSA, superabsorbent polymer SAP and combinations of two agents CA+SAP and CA+CSA), exposed in different laboratory (water immersion, wet/dry cycles, ambient air for 3 months, continuous water flow for 1 week) and long-term outdoor (1 year in Montreal climate) conditions. The self-healing capacity was assessed through water permeability measures, mechanical recovery evaluations, visual observations of crack closure and microscopic analyses (SEM-EDS) on the same specimen. Results from Experimental Program 1 demonstrated the robustness (repeatability and reliability) of the new water permeability set-up developed for prisms with a flexural crack. The permeability coefficient was found the most sensitive parameter to cracking and is thus ideal for evaluating the evolution of self-healing.