II
-7-8) Les méthodes d'essais de qualification des
granulats :
Essais de qualification :
Concernant les essais de qualification, il convient de
bien préciser les objectifs :
- S'il s'agit de qualifier un lot de granulats ou
d'échantillons de roches ;
- S'il s'agit de qualifier une carrière.
Qualification des
granulats :
Aux termes du projet de norme P 18-541 "Granulats pour
béton hydraulique", en cours de parution, les granulats vis-à-vis
de l'alcali-réaction peuvent être qualifiés :
- Soit de non réactifs (NR),
pouvant être utilisés sans précautions
particulières ;
- Soit de potentiellement réactifs
(PR) c'est-à-dire susceptibles de réagir, si les
conditions nécessaires et suffisantes à la manifestation de la
réaction sont réunies. Ces granulats peuvent, dans la plupart des
cas, être utilisés dans les bétons moyennant des
précautions particulières définies dans les
recommandations précitées.
Les granulats potentiellement réactifs comportent
une sous classe, qui est celle des granulats potentiellement
réactifs à effet de pessimum (PRP). Ce sont des
granulats qui contiennent des espèces réactives pour lesquelles
existe la notion de teneur critique. Les effets expansifs ne se manifestent que
lorsque l'on se rapproche de cette teneur dite pessimale, ce
phénomène étant lié à des notions de
cinétiques de réactions et de rapport
SiO2/Na2O des solutions interstitielles.
De tels granulats pourront être utilisés sans
danger si d'une part, leur teneur en espèces réactives est
suffisamment éloignée de la teneur critique, et d'autre part,
s'ils sont utilisés seuls ou avec des granulats de même nature
pétrographique.
La méthodologie de
conduite d'une opération de qualification des
granulats :
La démarche de qualification des granulats impose
d'identifier le type de granulats auquel on a à faire et les
espèces réactives qui sont contenues dans ce granulat. Cela
implique, d'une part la recherche d'espèces réactives par une
identification pétrographique du granulat au sens large et d'autre part
par la vérification de la potentialité de
réactivité qui implique des essais rapides et à long
terme.
La recherche d'espèces
réactives peut s'appuyer, soit uniquement sur
une analyse chimique, soit par des examens pétrographiques plus
poussés utilisant tout ou partie de méthodes telles
que :
- l'analyse pétrographique sur lame mince,
- la
diffraction X,
- la spectrographie infra-rouge,
- des essais de
réactivité par examen au microscope électronique à
balayage après traitement alcalin, etc.
Après identification pétrographique du
granulat :
- soit le granulat ne contient pas d'espèces
réactives en quantité néfaste et il est directement
classé non réactif (NR),
- soit le granulat contient des espèces
réactives en quantité supposée critique ou néfaste,
et dans ce cas là, on vérifie que la présence et la teneur
de ces espèces réactives confèrent au granulat une
potentialité de réactivité (PR) qui peut être
testée par l'un des essais normalisés.
La vérification de la potentialité
de réactivité : on procède à
des essais qui sont :
- soit des essais rapides donnant des résultats,
dans un délai de l'ordre d'une semaine :
- essais Microbar P 18-588 ;
- test cinétique P 18-589 ;
- autoclave P 18-590.
- soit des essais à plus long terme, qui sont aussi
des essais accélérés, mais qui donnent des
résultats en quelques mois :
. essais sur mortier P 18-585,
. essais sur béton P
18-587.
Ces essais peuvent être classés en deux
familles d'essais :
- d'une part, les essais de gonflement dans des conditions
d'accélération qui utilisent l'alcanisation du milieu et la
température. Si le gonflement est inférieur à un seuil
déterminé, le granulat est classé "non réactif", si
le gonflement est supérieur au seuil déterminé, le
granulat est classé "potentiellement réactif" avec une plage
d'incertitude de 10 % autour de la valeur du seuil.
- d'autre part, un essai chimique basé sur la
mesure de l'évolution du rapport SiO2/Na2O en
fonction du temps d'une solution de soude dans laquelle le granulat
broyé est conservé à 80°C.
Les essais
rapides :
Trois essais permettent d'obtenir un résultat de
qualification en moins d'une semaine. Les trois normes proposées sont
expérimentales.
L'essai Microbar P 18-588 :
Cet essai utilise des micro-éprouvettes 1 x 1 x 4
cm qui sont soumises successivement à une cure humide, à la
vapeur d'eau bouillante, puis à une cure alcaline en milieu KOH à
10 % et à 150°C et dont on mesure les variations
dimensionnelles pour trois rapports C/G (ciment - granulats).
L'essai de cinétique chimique P
18-589 :
Cet essai est une optimisation déterminante de
l'ASTM C 289 ou de la norme P 18-584 par introduction notamment de la notion de
cinétique de dissolution et du suivi de l'évolution du rapport
SiO2/Na2O de la solution.
Aux échéances de 24, 48, 72 heures, le point
représentatif de l'évolution du rapport
SiO2/Na2O est reporté sur un diagramme qui permet
le classement non réactif, potentiellement réactif ou
potentiellement réactif à effet de pessimum.
L'essai P 18-590 : Cet
essai s'appuie sur le suivi dimensionnel d'éprouvettes 4 x 4 x 16
suralcanisées à 4 % en équivalent Na2O par
rapport au ciment, qui après cure humide et une conservation pendant 24
heures, sont soumises à un autoclavage à une pression de 0,15 MPa
durant 5 heures.
Les essais P 18-588 et P 18-589 sont actuellement les
seuls qui permettent le classement (PRP) (potentiellement réactifs
à effets de pessimum). Il existe dans le projet de fascicule de
documentation P 18-542 un diagramme de classement des essais P 18-589 et P
18-588 qui permet le classement des granulats en (NR), (PR), (PRP) suivant leur
appartenance à une des trois zones définies.
Les essais à moyen
terme :
Les deux normes proposées sont
expérimentales.
Dans les essais à moyen terme, il s'agit
d'optimisation extrêmement importante des essais ASTM C 227 d'une part,
et de l'essai canadien ACNOR, optimisation qui porte sur l'alcanisation du
milieu (1,25 % en équivalent Na2O par rapport au ciment) et
sur le maintien de conditions strictes d'hygrométrie et de
température (38°C et saturation d'humidité) qui sont
extrêmement importantes pour la fiabilité de ces essais.
Pour la norme P 18-585 :
Les essais sont réalisés sur mortier
(prismes 2,5 x 2,5 x 28,5 cm) et concernent les
sables. Les résultats sont obtenus à six mois avec une mesure
indicative à trois mois.
Pour la norme P 18-587 :
Les essais sont réalisés sur béton
(prismes 7 x 7 x 28 cm) et concernent les
gravillons ; le sable utilisé pour la confection des prismes
étant un sable non réactif. Les résultats sont obtenus
à huit mois. [7]
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