Texte remanié de: Th. doct.-ing.--Génie civil--Marne-la-Vallée, 2003. / Bibliogr. p. 337-354. Résumé en français et en anglais.

Thèses (Ph.D.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2001. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Thèses (Ph.D.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2003. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Thèses (M.Sc.A.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2001. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Orientador: Vladimir Antonio Paulon / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-24T20:45:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dechichi_Michele_M.pdf: 3095290 bytes, checksum: 277e06a50a1fa1dbb22dbc591af7ee47 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: A finalidade deste trabalho é de mostrar os efeitos da reação álcali-agregado em concretos e argamassas, no que diz respeito ao comportamento elástico e mecânico. Buscando minimizar os efeitos expansivos da reação através da substituição de parte do cimento por pozolana e analisando quais as consequências mecânicas que a reação pode causar ao concreto. Para tal, foram realizados ensaios de reatividade, utilizando combinações com dois tipos de pozolana, o Fumo de Sílica e a Cinza Volante. Além dos ensaios de expansão, foram feitos também ensaios mecânicos, como resistência à compressão simples e diametral, módulo de deformação e ensaios de porosidade, permeabilidade e microscopia eletrônica. Através destes ensaios foi possível analisar se a reação álcali-agregado pode comprometer os concretos e argamassas no que diz respeito à expansão e aos esforços mecânicos / Abstract: The purpose of this paper is to report the effects of alkali-aggregate reaction in concrete and mortar, analyzing the mechanical and elastical behavior. Looking for minimize the expansive effects of the reaction through the substitution of part of the ciment by pozzolan and analyzing which mechanical consequences the reaction can cause to the concrete. To reach this objective, it was made reactivity tests, using two differents pozzolans, Silica Fume and Fly Ash. Besides these tests, it was also analyzed the mechanical and elastical behaviour by resistence tests and verifYingde modulus of elasticity, water absorption and eletronic analysis m rrucroscope. Thruogh these tests, it was possible to analyse if the alkali-aggregate reaction can cause any damage to concrete or mortar when it considered expansion and mechanical properties / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Andre Tosello / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-19T02:19:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hartman_Leopold_D.PDF: 4974494 bytes, checksum: 94567fb299b579e548998f94c18d21d3 (MD5) Previous issue date: 1971 / Resumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Doutorado

L'objectif de cette étude doctorale était de mieux comprendre le comportement d'un ajout cimentaire alternatif à haute teneur en alcalis comme le verre broyé (VB) face au phénomène de la réaction alcalis-silice (RAS). Ainsi, des systèmes cimentaires binaires et ternaires composés de ciments de différentes teneurs en alcalis (0.63 à 1.25% Na₂Oeq), de VB (10 - 30%) et d'un des ajouts cimentaires suivants : fumée de silice (FS) (5 - 10%), métakaolin (MK) (5 - 15%), cendre volante (CV) (15 - 30%) ou laitier de hauts fourneaux (LHF) (20 - 40%), ont été utilisés pour la fabrication de prismes de béton et de pâtes cimentaires. Les prismes de béton incorporant un calcaire hautement réactif (Spratt) ont été conditionnés à 38°C avec une H.R.>95% et leur changement dimensionnel suivi pour une période de deux ans. Les échantillons de pâtes cimentaires ont été, quant à eux, conservés dans des contenants hermétiques à 38°C et leur solution interstitielle extraite sous pression et analysée après 28 et 182 jours de conditionnement pour en déterminer la concentration en Na⁺ et K⁺. Contrairement à ce qui est attendu en fonction des connaissances actuelles, les résultats des analyses chimiques indiquent que le sodium du VB n'est pas relâché dans la solution interstitielle en proportion de son contenu original (>13% Na₂O), du moins pour les systèmes ternaires étudiés. L'ajout de VB réduit la [K⁺] de manière plus importante que ne le ferait une simple dilution du ciment, alors que la [OH⁻] est modestement influencée par l'ajout de VB. L'expansion des éprouvettes fabriquées à partir des mélanges ternaires étudiés n'est pas fonction du pourcentage de VB dans le système; d'ailleurs, de nombreux mélanges se trouvent de part et d'autre de la limite de 0.040% de deux ans préconisée par la Pratique Normalisée CSA A23.2-28A. La nature et la proportion de FS/MK/CV/LHF a un impact plus important que la quantité de VB. L'ajout de NaOH au mélange, tel que recommandé pour fins d'accélération lors des essais réalisés en laboratoire, semble réduire l'expansion de nombreux mélanges ternaires incorporant du VB. / The aim of this Ph.D. project was to deepen the understanding of the behaviour of a high-alkali Supplementary Cementitious Material (SCM) like Ground Glass (GG) on Alkali-Silica Reaction (ASR). Thus, binary and ternary cementitious systems made of 1) cements of different alkali contents (0.63 to 1.25% Na₂Oeq) 2); GG (10 - 30%) and 3) one of the following supplementary cementitious materials: Silica Fume (SF) (5 - 10%), Metakaolin (MK) (5 - 15%), Fly Ash (FA) (15 - 30%) or Blast Furnace Slag (BFS) (20 - 40%), were used to manufacture concrete prisms and cement pastes. Concrete prisms incorporating a highly reactive limestone (Spratt) were stored at 38°C with a R.H.>95% and their dimensional change monitored for a period of two years. Cement paste samples were stored at 38°C in sealed containers and their pore solution was extracted under pressure and analyzed for their concentration of Na⁺ and K⁺ (28 and 182 days). To the contrary of the expectations based on actual knowledge, the results of the chemical analysis suggest that the sodium of the GG is not released into the pore solution proportionally to its original content (13% Na₂O), at least for the cementitious systems studied. The addition of GG reduces the [K⁺] more significantly than would do a simple cement dilution, while the [OH⁻] is modestly influenced by the addition of GG in the system. The expansion of the prisms cast from the ternary mixtures studied is not a function of the percentage of GG in the system and many expansion results of mixtures are found on either side of the 0.040% two-year limit proposed by CSA Standard Practice A23.2-28A. The nature and proportion of FS/MK/CV/LHF in the system is more significant that the GG content. The addition of NaOH to the mixture, as recommended for acceleration purposes in laboratory tests, appears to reduce the expansion of many ternary mixtures incorporating GG.

La réaction alcalis-granulats touche beaucoup de structures très importantes au Québec et aussi à travers le monde. Pour que cette dernière se produise, trois conditions essentielles doivent être remplies : les granulats utilisés doivent contenir des phases réactives, la teneur en alcalis du béton doit être suffisamment élevée et l’humidité relative à laquelle le béton est exposé doit être de plus de 85%. Il a été observé par le passé que lorsqu’un ciment à basse teneur en alcalis est utilisé en combinaison avec certains types de granulats réactifs, le développement de la réaction est grandement limité. Or, cette méthode préventive n’est pas efficace pour tous les types de granulats et une hypothèse expliquant ce phénomène stipule que les alcalis permettant à la réaction de subsister à travers le temps sont libérés dans la solution interstitielle par les granulats eux-mêmes. Beaucoup d’études ont été menées par le passé afin de tenter de confirmer ou d’infirmer cette affirmation. Les expériences, consistant à immerger des granulats dans des solutions d’attaque de composition se rapprochant de celle de la solution interstitielle du béton, ont montrées que les matériaux granulaires sont bien susceptibles de libérer des alcalis à travers le temps lorsqu’ils sont en présence d’un milieu fortement basique. Or, très peu d’expériences ont été menées afin de vérifier la véracité des résultats dans un béton réel. Ainsi, dans la présente étude, des échantillons de mortier et de béton ont été confectionnés en utilisant six différentes sources granulaires. Parmi celles-ci, quatre sont non réactives et possèdent des teneurs variées en alcalis. Ces dernières ont été utilisées de façon à déterminer la contribution réelle des granulats à la solution interstitielle du béton à travers le temps. Aussi, deux granulats réactifs, possédant des teneurs variées en alcalis, ont été utilisés de façon à déterminer l’influence d’un relâchement d’alcalis par les granulats sur l’évolution de l’alcalinité de la solution interstitielle à mesure que la réaction alcalis-granulats progresse. Afin de déterminer l’avancement de la réaction alcalis-granulats dans le temps, l’expansion des échantillons confectionnés avec les granulats réactifs a été mesurée tout au long de l’expérimentation. Deux méthodes ont été utilisées en vue de déterminer le contenu en alcalis des échantillons à travers le temps, soit la méthode d’extraction sous haute pression et la méthode espresso. Afin de comparer les résultats avec les études antérieures, les granulats ont également été soumis à un essai d’immersion en solution alcaline. Au final, un granulat a été clairement identifié comme source potentielle de Na+ à la solution interstitielle. En effet, les résultats obtenus ont permis de constater qu’un granulat riche en alcalin peut libérer jusqu’à 1,75 kg Na2O/m3 de béton lorsqu’utilisé comme un sable et jusqu’à 0,24 kg Na2O/m3 de béton lorsqu’utilisé comme fraction grossière après un an à 38ᵒC, démontrant clairement que la fraction fine est beaucoup plus susceptible de libérer des alcalis. Par contre, aucune contribution claire en ion K+ n’a pu être observée. Aussi, bien qu’un faible relâchement de sodium a été observé dans les échantillons confectionnés avec l’un des granulats réactifs, aucun effet n’a été observé sur la progression de l’expansion engendré par le développement de la réaction alcalis-granulats sur les échantillons de béton et de mortier associés. Il a été possible d’évaluer la quantité de sodium incorporée dans les produits de réaction à près de 0,20 kg Na2O/m3 de mortier pour une expansion de 0,08%. / Alkali-aggregate reaction affects many important concrete structures in Québec and also around the world. This reaction needs three essential conditions to occur: Aggregates used in the manufacture of concrete contains reactive phases, the alkali content of the concrete is high enough and the concrete is exposed to more than 85% relative humidity conditions. In the past, it was found that when low alkali cement was used in combination with some types of aggregates, the progression of the reaction is greatly restrained. However, the efficacy of this preventive method varies greatly from one aggregate to another. Thus, a hypothesis explaining this phenomenon states that alkalis allowing triggering the reaction can be leached into the pore solution of concrete from aggregates themselves. Many studies were conducted in the past in order to confirm or dismiss this hypothesis. Experiments, consisting in an immersion of aggregates in attack solutions of a chemical composition comparable to the pore solution of concrete, showed that aggregates can release alkalis through time in high pH environment. However, very few experiments were conducted in real concrete in order to verify the veracity of the results obtained. Thus, in the present study, mortar and concrete samples were made using six different aggregate sources. Four of these aggregates are non-reactive and contain various amounts of alkalis. Those were used in order to determine the real alkali contribution by aggregates to the pore solution of concrete through time. Also, two reactive aggregates, containing various amounts of alkalis, were used to determine the influence of an alkali release by aggregates on the evolution of the alkalinity of the pore solution along with the development of the alkali-aggregate reaction. In order to determine the progression of the alkali-aggregate reaction through time, the expansion of specimens made with reactive aggregates was monitored. Two methods were used to determine the alkali content of mortar and concrete samples through time: the high pressure extraction and the espresso extraction method. To compare results with those of previous studies, aggregates were also submitted to an immersion in alkaline solutions. One aggregate was clearly identified as a potential source of Na+ to the pore solution of concrete. Indeed, results obtained showed that rich alkali-bearing aggregate can release up to 1.75 kg Na2O/m3 of concrete if used as fine fraction and up to 0.24 kg Na2O/m3 of concrete if used as coarse fraction after one year at 38ᵒC. These results show that the fine fraction used in the concrete manufacturing is more susceptible to release alkali through time than the coarse one. However, no clear contribution in K+ ion was observed. Also, even if a small sodium release was observed in specimens made with one of the reactive aggregates, there is no evidence that this release affected the expansion caused by the progression of the alkali-aggregate reaction on associated concrete and mortar specimens. It was also possible to evaluate the amount of sodium trapped into reaction products to approximately 0.20 kg Na2O/m3 of mortar for a 0.08% expansion.

Ce projet fait suite à une étude réalisée en 2019 par une firme d'ingénierie qui a confirmé que la RAS affecte à différents degrés les semelles des piliers de l'Estacade du pont Champlain à Montréal. Les conclusions de l'étude semblent toutefois incertaines quant au niveau précis d'endommagement actuel (diagnose) et le potentiel d'endommagement futur de ces éléments (prognose). Un programme expérimental basé sur l'approche proposée par Fournier et coll. (2010) a été proposé afin de compléter la diagnose et la prognose des semelles de l'Estacade pour mieux outiller les gestionnaires intéressés à prolonger la durée de vie de cette structure. Le Damage Rating Index (DRI) et le Stiffness Damage Test (SDT) ont été proposés afin de documenter le volet diagnose. Les essais d'expansion sur carottes de béton (>95% H.R. et NaOH 1N à 38°C) et de détermination de la teneur en alcalis solubles du béton (extraction à l'eau chaude et froide modifiée (rapport solide : liquide de 1 : 5)) constituent le volet prognose. Enfin, l'approche du LMDC (Toulouse) a été utilisée parallèlement pour vérifier le potentiel expansif des granulats, soit par la fabrication de barres de mortier à partir des granulats extraits des éprouvettes de béton. Deux bétons de compositions distinctes ont été identifiés dans les éléments de béton étudiés. Le béton de type A, le plus abondant, a été fabriqué avec un sable manufacturé de type calcaire et un gros granulat consistant en un mélange d'une roche intrusive non réactive et d'un calcaire réactif. Le béton de type B est pour sa part composé d'un sable naturel non réactif de composition granitique et d'un gros granulat réactif de type calcaire. Malgré une variabilité significative des résultats aux essais SDT et DRI, le béton de type A montre un niveau d'endommagement moyen allant de *modéré* à *très élevé*, mais inférieur à celui du béton de type B, lequel est en moyenne *élevé* à *très élevé*. Ce niveau d'endommagement a été établi selon de nouvelles cotes d'évaluation de l'endommagement pour des structures affectées par la RAS. Malgré une concentration très élevée en alcalis solubles dans le béton de type A, accentuée vraisemblablement par une contribution de la roche non réactive, celui-ci montre un moins grand potentiel expansif que le béton de type B. Il est probable que la concentration en alcalis très élevée mesurée dans le béton de type A soit associée à la présence de feldspaths sodiques de la roche volcanique non réactive. Sur la base des résultats générés et des analyses qu'ils ont permises, il est recommandé de procéder à un suivi périodique pour les semelles composées du béton de type A, puis à un suivi prioritaire dans le cas des semelles composées du béton de type B. / This project follows a study conducted in 2019 by SNC-Lavalin which confirmed that the footings of a bridge structure in the Montréal area were affected by the alkali-silica reaction (ASR). However, these conclusions was uncertain with respect to the severity of the current damage (diagnosis) and the potential for further expansion (prognosis). An experimental program based of the protocol proposed by Fournier et coll. (2010) was implemented with the objective of completing the diagnosis and prognosis of the footings to help with the management of the structure and to extend its service life. The Damage Rating Index (DRI) and the Stiffness Damage Test (SDT) were proposed to document the diagnosis of the footings. The expansion tests on concrete cores (>95% R.H. and NaOH 1N at 38°C) and the alkali soluble content determination test (HWE and modified CWE) were used to establish the prognosis of the footings. Finally, the approach proposed by the LMDC (Toulouse) was used to verify the absolute expansive potential of the aggregates, which consists of testing the expansion of mortar bars with the extracted reactive coarse aggregate of damaged concrete samples. Two types of concrete were identified in the footings of the structure. Concrete A, the most abundant, was made with a manufactured limestone sand and a coarse aggregate consisting of a mixture of fine-grained reactive limestone and non-reactive volcanic rock type. Concrete B was made with a reactive coarse limestone aggregate and a non-reactive natural (granitic composition) fine aggregate. Despite a high variability within the results of the SDT and DRI, the damage in concrete A ranges from *moderate* to *very high* and was found to be lower than the damage in concrete B which ranges from *high* to *very high*. Despite a very high concentration of alkalis in concrete A, which is probably caused by the contribution of the non-reactive volcanic aggregate, concrete A shows a lower expansion potential compared to concrete B. It is believed that an alkali-rich (feld-spathoid) mineral in the volcanic rock type in the coarse aggregate of Concrete A has contributed to the high water-soluble alkali content measured on that concrete. Finally, a follow-up when feasible is recommended for the footings composed of concrete A. For the footings constructed with concrete B, a prioritized follow-up is suggested.

Thèses (M.Sc.A.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2001. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.