L'effet des champs électriques et magnétiques sur la réaction alcalis-granulats

Abstract

Un volet exploratoire a été entrepris à l'Université de Sherbrooke et à l'Université Laval afin de quantifier l'effet potentiel de champs électriques et de champs magnétiques sur la réaction alcalis-granulats du béton. La pertinence du sujet est mise en évidence par des exemples comme la détérioration de fondations de pylônes de lignes de transmission électrique et des problèmes de réaction alcalis­granulats possiblement associés à la protection cathodique. À maints endroits des réseaux de distribution d'électricité, des lignes électriques à haute tension circulent au sein ou à proximité de divers types de composantes en béton (barrages, postes de distribution, traversées sous-fluviales, galeries souterraines, pylônes...). Ces lignes et autres appareillages électriques, comme les transformateurs triphasés, génèrent, selon les cas, des champs magnétiques ou électriques au sein du béton. Si ces champs magnétiques ou électriques ont effectivement pour effet de favoriser de quelque façon les réactions alcalis-granulats, il faudrait, dans le cas de nouvelles structures, proposer des normes encore plus sévères que celles existantes pour le choix des granulats et, dans le cas des structures existantes, voir s'il est possible de réduire l'importance de ces phénomènes. Les conclusions de l'étude pourraient avoir également des retombées importantes dans le cas de la protection cathodique utilisée dans le but de réduire la corrosion des armatures dans le béton. Le projet consiste principalement à mesurer l'expansion de cylindres de béton dont les granulats sont réactifs aux alcalis du ciment suivant l'essai d'expansion de prismes de béton de la norme canadienne CSA CAN3-A23.2-14A [CSA 1990]. L'arrangement des montages se fait selon quatre modèles en mode de courant continu ou alternatif. Trois montages servent à étudier l'effet magnétique (modèles de bobine en courant continu et alternatif et de câble électrique gainé en courant alternatif) et un montage sert à étudier l'effet du champ électrique (modèle de cellule électrochimique en courant continu). Trois différents granulats ont été utilisés soit, le grès de Potsdam, le calcaire de Spratt et le schiste de Sherbrooke. Les essais d'expansion durent depuis huit mois et montrent que dans l'ensemble il n'y a aucun effet du champ magnétique sur la réaction alcalis-granulats mais que par contre il semble y avoir un effet du champ électrique visant à accélérer la réaction. Dans le cas du montage du champ magnétique du modèle des bobines en courant continu et alternatif, les différences d'expansion entre les échantillons sous champ et les témoins ne sont pas significatives statistiquement. Pour le modèle du câble gainé sous champ magnétique alternatif, les expansions entre les échantillons sous champ et les témoins sont à toute fin pratique égales. Pour ce qui est du modèle du champ électrique en courant continu, les échantillons contenant les trois granulats ont montré des expansions plus élevées pour les échantillons sous champ. Les différences d'expansions entre les échantillons sous champ et les témoins ont été davantage marquées pour le granulat du calcaire de Spratt et à un moindre degré pour le granulat du schiste de Sherbrooke. Il est suggéré que dans une seconde phase d'expérimentation, les recherches soient poursuivies sur l'effet d'un champ électrique sur la réaction alcalis-granulats.