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Les réactions alcali-granulats
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], réduisant ainsi la durée de vie des ouvrages correspondants.
Ces réactions ont lieu sous trois conditions:
- la réactivité des granulats,
- la présence en quantités suffisantes d'ions alcalins et hydroxyles 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
Idées: d'où viennent les alcalins? (dissolution du Portland et environnement)
La réaction alcali-silice[modifier | modifier le code]
La réaction alcali-silice (RAS) est une réaction interne au béton se déroulant entre les granulats contenant des espèces minérales réactives et les alcalins présents dans la solution interstitielle du béton[2].
Historique de la réaction en France
Le premier ouvrage à avoir été diagnostiqué comme atteint par la réaction alcali-silice est le barrage du Chambon (dans la région de Grenoble) en 1976; depuis une centaine d'ouvrages ont été diagnostiqués, principalement des ponts et principalement dans les régions Bretagne et Nord-Pas de Calais[3].
Les réactifs
La réaction fait également intervenir le calcium.
Les alcalins dans la solution interstitielle peuvent être internes au béton (via le ciment, les additions minérales, les granulats, les adjuvants) ou externe (sels de déverglaçage, etc.)[2].
Silice: opale, calcédoine, quartz altérés[4].
Mécanismes de réaction
Le mécanisme de réaction peut s'expliquer en deux étapes[4]:
- Une réaction acido-basique entre les liaisons silanols Si-OH et les ions hydroxyles OH- en présence d'ions alcalins qui donnent naissance à un gel silico-alcalin,
- Une rupture des liaisons siloxanes Si-O-Si entraînant, soit un passage en solution de la silice sous la forme d'ions H2SiO42- (et destructurant ainsi la silice du granulat), soit la formation d'un gel de silicate alcalin.
Les produits de réaction formés se retrouvent souvent sous la forme de gel[2] mais aussi sous forme cristalline[4].
Désordres liés à la RAS
L'apparition des désordres peut s'effectuer après plus d'une dizaine d'années et se traduisent par la déformation de l'ouvrage affecté, l'apparition de fissures en surface, une coloration sombre autour de ces fissures ainsi que l'apparition de petits cratères (nommés pop-outs)[3].
Prévention
Traitement
Les ouvrages atteints peuvent être démolis comme cela a été le cas pour deux ponts sur l'autoroute A4 et une passerelle piétonnière dans la région lilloise[3].
- 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)
- François de Larrard, Construire en béton: l'essentiel sur les matériaux, Presses de l'Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, , 197 p. (ISBN 2-85978-366-0), p.79-81
- « Quand le béton se met à gonfler », La Recherche, no 319, (lire en ligne)
- M. Moranville, « Ciments et bétons - Composition, propriétés et utilisations », Bulletin de l'Union des Physiciens, no 790, , p. 125-143 (lire en ligne)