Réaction alcali-granulat

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Les réactions alcali-granulat (RAG) constituent une famille de réactions de dégradation endogènes aux bétons. Ces réactions ont lieu entre les ions alcalins présents dans la solution interstitielle du béton (principalement ions sodium et potassium) et les granulats. Elles conduisent au gonflement et à la fissuration des bétons affectés[1] ainsi qu'une diminution des propriétés mécaniques du béton (résistance à la compression, à la flexion, modification du module d'Young) réduisant ainsi la durée de vie des ouvrages affectés.

Ces réactions ont lieu sous trois conditions:

  • la réactivité des granulats,
  • la présence en quantités suffisantes d'ions alcalins et hydroxydes en solution interstitielle,
  • un taux d'humidité interne du béton suffisant

Cette famille de réaction est composée de 3 réactions:

  • la réaction alcali-silice
  • la réaction alcali-silicate
  • la réaction alcali-carbonate

Types de réactions alcali-granulat[modifier | modifier le code]

Alcali-silice[modifier | modifier le code]

Les granulats, quand ils sont composés essentiellement de silice y sont vulnérables : la silice mal cristallisée est la plus altérable et réagit avec les ions alcalins de la solution interstitielle des pores du ciment, au détriment de la durée de vie du béton en provoquant « un gonflement du béton dû à une fissuration microscopique sous pression de produits de réaction qui sont des gels gonflant par absorption d’eau. Si le béton est chargé, la fissuration microscopique se développe en fonction du chargement local du béton, ce qui induit une anisotropie de comportement et de déformation du béton. »[2]. La cinétique de l'attaque est gérée par un ensemble de paramètres tel que le pH, l'alcalinité (concentration en ions OH), la concentration en ions calcium (Ca2+), la qualité de la structure du granulat SiO2… .

Les ponts silanols Si-OH de la structure granulaire sont détruits et des siloxanes -Si-O-Na-OH ou -Si-O-K-OH sont créés. Ce nouveau composé est un gel fortement hydrophile qui gonfle en présence d'eau. Les produits que l'on nomme "gels" sont également appelés CKSH et CSH dans le jargon cimentier. Il s'agit de phase hydratée composée de potassium et/ou calcium, silicium.

Alcali-silicate[modifier | modifier le code]

La réaction alcali-silicate survient lorsque les agrégats du béton sont contaminés par la présence de minéraux argileux (argile, terre…).

Alcali-carbonate[modifier | modifier le code]

La réaction alcali-carbonate est plutôt mal nommée et se rapporte en fait à la réaction alcali-magnésium. La présence de dolomie ou de magnésite dans les agrégats peut engendrer une réaction entre le carbonate de magnésium et la chaux qui donne lieu à la cristallisation de brucite, un hydroxyde de magnésium dont le gonflement différé peut endommager le béton.

MgCO3 + Ca(OH)2 → CaCO3 + Mg(OH)2

Références[modifier | modifier le code]

  1. P.E. Grattan-Belew et L. Mitchell, « Prévention de la détérioration du béton due à la réaction alcalis-granulats », Solution constructive, no 52,‎ (lire en ligne)
  2. Charpin L () Modèle micromécanique pour l'étude de l'anisotropie de la réaction alcali-silice ; Université Paris-Est <NNT: 2013PEST1103> <pastel-00873539> ; voir résumé page 7/194

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Sous la direction de Jean-Pierre Ollivier et Angélique Vichot, La durabilité des bétons. Bases scientifiques pour la formulation des bétons durables dans leur environnement, Presses de l'école nationale des Ponts et Chaussées, Paris, 2008 (ISBN 978-2-85978-434-8)

Liens externes[modifier | modifier le code]