Guide pratique - Holcim
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3.8<br />
86<br />
Causes et prévention des altérations du béton<br />
Réaction alcali-silice<br />
Réaction alcali-silice<br />
La réaction alcali-silice est une réaction chimique à évolution<br />
lente entre certains granulats dits « potentiellement<br />
réactifs» et les alcalins solubles (ions sodium<br />
Na + et potassium K + ) normalement présents dans les<br />
constituants du béton (le ciment pour la plus grande<br />
part, soit environ 80 %), ou provenant du milieu environnant<br />
(eaux souterraines, sels de déverglaçage, eau de<br />
mer). Certains minéraux siliceux (quartz microcristallins,<br />
opales, calcédoines) ou silicates (feldspaths, micas)<br />
deviennent en effet «réactifs », c’est-à-dire instables,<br />
lorsqu’ils sont placés dans un milieu alcalin comme le<br />
béton (pH > 12,5). De plus, pour que la réaction puisse se<br />
développer, une humidité élevée (HR > 80%), ou la présence<br />
d’eau, constitue une condition indispensable.<br />
La réaction alcali-silice conduit à la formation d’un gel<br />
de composition silico-calco-alcaline, à caractère hydrophile<br />
et expansif. Il est établi que le calcium joue également<br />
un rôle important dans cette réaction. Dans les<br />
bétons de ciment CEM I, la source de calcium est constituée<br />
par les cristaux de portlandite ou d’hydroxyde de<br />
calcium, abondamment présents à l’interface pâte-granulats.<br />
Le processus de formation de ce gel peut générer<br />
des pressions internes au béton, qui se traduisent<br />
par un phénomène de gonflement et l’apparition de<br />
Fig. 3.8.1<br />
Gel de réaction alcali-<br />
silice (coloré en rouge)<br />
autour d’un granulat<br />
réactif dans un béton<br />
(photo au microscope<br />
optique)<br />
fissures souvent accompagnées d’exsudation de gel<br />
gris sombre (à ne pas confondre avec les efflorescences<br />
de chaux !). D’autres mécanismes, telle que l’expansion<br />
volumique des minéraux siliceux des granulats soumis<br />
à l’attaque alcaline du milieu béton, peuvent entraîner<br />
le gonflement du béton. Ces fissures peuvent entraîner<br />
la destruction progressive du matériau par décohésion<br />
interne et éclatement du béton de surface, de manière<br />
un peu semblable aux effets du gel.<br />
L’altération du béton résultant de la réaction alcali-silice<br />
est bien connue depuis les années ’40 aux Etats-Unis et<br />
au Canada. Cependant depuis les années ‘80, plusieurs<br />
cas ont été observés en Belgique. Ce phénomène a donc<br />
été pris en considération, au même titre que n’importe<br />
quel autre risque, afin d’orienter judicieusement, d’une<br />
part, le choix de la conception de l’ouvrage et, d’autre<br />
part, le choix des constituants du béton. L’ apport en<br />
alcalins de chacun des constituants (ciment, granulats,<br />
adjuvants, ajouts et eau de gâchage, en particulier s’il<br />
s’agit d’eau recyclée) est exprimé sous forme de pourcentage<br />
de Na2O équivalent.<br />
L’influence du rapport E/C sur la réaction alcali-silice<br />
semble par contre très controversée; il n’est en fait pas<br />
du tout prouvé que de faibles valeurs soient bénéfiques.