La durabilité des bétons autoplaçants destinés à la réparation des infrastructures

Le béton autoplaçant (BAP) se caractérise par une mise en place ne nécessitant aucune vibration, une grande déformabilité et une capacité de remplir des sections densément ferraillées avec des formes complexes. L'emploi de ce type du béton dans la réparation des structures est lié directement à sa stabilité une fois mis dans le coffrage. Par définition, la stabilité du béton est la capacité de sa pâte de ciment à maintenir en suspension les grosses particules de l'état plastique à l'état durci. En effet, lorsqu'en prévoit une réparation, le principal objectif, outre celui de redonner à la structure ses qualités initiales, est de garantir la durabilité de l'intervention. Cette dernière est assurée par le choix judicieux d'un matériau stable, imperméable et qui confère à la structure réparée des propriétés homogènes en adhérence. Cette recherche vise à étudier pour plusieurs formulations, l'uniformité des propriétés de transport et de l'adhérence. Cette dernière a fait l'objet d'une étude de vieillissement accéléré de cycles de gel-dégel et de séchage-mouillage. En premier lieu, l'effet de différentes combinaisons d'adjuvants et de liants (ciments) sur les propriétés de transport est étudié. Les performances du béton à l'état frais et à l'état durci sont évaluées pour des mélanges contenants des ciments composés. Ces derniers renferment une des deux combinaisons d'ajouts suivantes : fumée de silice-cendre volante ou fumée de silice-laitier. En plus, cette étude a considérée deux groupes de mélanges ; le premier a un faible rapport eau/liant (E/L =0,35) et le deuxième son rapport E/L = 0,42 contenant un agent de viscosité. Avec ces deux limites de rapport eau/liant (E/L), cas de la plupart des réparations au Québec, le BAP semble avoir les mêmes propriétés microstructurales. En effet, un rapport E/L supérieur à 0,42 génère plus de porosité et en conséquence la perméabilité du BAP augmente et lorsque ce rapport est inférieur à 0,35, le béton est surdosé en liant, augmentant ainsi la résistance à jeune âge avec un grand risque de fissurations thermiques et du retrait empêché. Les essais portés sur le béton frais et durci ont mis en évidence l'apport bénéfique des ciments composés (ciment type 10 + fumée de silice + cendre volante ou laitier) et de l'agent de viscosité sur la stabilité du BAP à l'état frais. Les qualités obtenues par ce dernier à l'état frais ont contribué favorablement à l'amélioration des propriétés du béton durci à savoir ; les résistances mécaniques, la résistance au gel-dégel et à l'écaillage et l'imperméabilisation du béton contre la pénétration des ions chlorures. L'uniformité des propriétés de transport du BAP ont été ensuite examinées suivant trois niveaux de stabilité statique obtenus par des mesures du tassement ; 0,3%, 0,5% et 0,8%. Cinq colonnes, de 1600 mm de hauteur, 300 mm de largeur et 300 mm de profondeur, sont fabriquées dont quatre en BAP et une en béton conventionnel. Sur trois positions de la colonne, le bas, le milieu et le haut, on a étudié la résistance à la pénétration des ions chlorures par deux méthodes : perméabilité et migration. Également, on a analysé la distribution des résistances en compression en deux positions de la colonne (le bas et le haut). Les résultats obtenus des essais de compression et de perméabilité ont montré une distribution uniforme de ces derniers en fonction de la hauteur, pour les cinq colonnes. Exceptionnellement, l'essai de migration a révélé une valeur de coefficient de diffusion en haut représentant deux fois la valeur trouvée en bas de la colonne conçue avec un tassement égal à 0,8%. Ceci explique l'effet qui peut avoir la stabilité statique sur la distribution de réseau des pores et leurs connectivités dans la même structure. Les résultats de l'adhérence obtenus sur des murets (ayant les dimensions suivantes ; 1600 mm de hauteur, 1600 mm de largeur et 450 mm de profondeur) réparés avec trois bétons dont deux BAP et un béton conventionnel, montrent que globalement l'adhérence est uniforme sur tous les murets. Les adhérences mesurées sur des murets réparés horizontalement (disposition horizontale du muret) avec du BAP ont une répartition uniforme. Or, cette réparation est quasi-impossible avec le béton conventionnel. Le vieillissement de l'adhérence est plus affecté par les cycles de séchage-mouillage, que par les cycles de gel-dégel. Enfin, il faut signaler que les structures étudiées, conçues (colonnes) ou réparées (murets) avec du BAP ont eu une qualité de parement meilleure que celle obtenue par le béton conventionnel. Nous présentons quelques recommandations qu'on a jugées importantes par l'utilisation du BAP de réparation dans diverses structures en béton : Chapitre 4 : (1) Choix de paramètres de mélanges : (a) Un rapport E/L de 0,42 nécessite un agent de viscosité pour augmenter la cohésion entre les différentes composantes du BAP ; (b) À un dosage de 475 kg/m[indice supérieur 3] l'utilisation des ciments composés (provenant directement des cimenteries ou homogénéisés dans le malaxeur) améliorent la stabilité, la déformabilité et la perméabilité des BAP de réparation ; (c) Les BAP avec E/L de 0,35 ne nécessitent pas un agent de viscosité pour la stabilité ; (2) Critères de performance des BAP de réparation à l'état durci : (a) L'essai de diffusion est considéré le mieux adapté pour les BAP dans l'estimation de perméabilité ; (b) Le ciment quaternaire s'avère avoir les plus faibles valeurs en diffusion et perméabilité ; (c) Les ciments ternaire et quaternaire (ciments aux ajouts) améliorent les propriétés de transport (diffusion et perméabilité). Chapitre 5 (1) Un tassement de 0,8% affecte la diffusivité du BAP ; (2) L'indice de ségrégation et la surface maximale du tassement sont de bons indicateurs de stabilité ; (3) L'essai de diffusion par migration représente un test fiable. Chapitre 6 (1) Le BAP possède plus d'avantages, surtout dans les réparations horizontales ; (2) À 300 cycles de gel-dégel l'adhérence n'est pas affectée ; (3) Entre 10 et 70 cycles de séchage-mouillage (un cycle équivaut 02 jours dans l'eau et 03 jours à l'air) l'adhérence diminue à faible intensité ; (4) La diminution de l'épaisseur de réparation, de 120 mm à 60 mm augmente l'adhérence.

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