Introduction
Les silos en béton précontraint par post-tension sont des éléments d’infrastructure critiques largement utilisés pour le stockage de matériaux granulaires et en poudre. Au fil du temps, ces structures peuvent subir des détériorations en raison de l’exposition environnementale, des conditions de chargement ou du vieillissement des matériaux. Une évaluation approfondie de leur état est essentielle pour garantir la sécurité structurale, la fonctionnalité et la longévité de l’ouvrage.
Cette étude de cas présente l’application de l’évaluation non destructive de silos en béton précontraint par post-tension dans des installations minières au Québec, Canada. Elle se concentre sur l’identification de défauts tels que les fissures, le délaminage et la corrosion, tout en déterminant l’état de santé du système de post-tension. Les résultats servent de base pour recommander des mesures correctives visant à maintenir l’intégrité structurale.
Portée de l’évaluation
Les objectifs principaux de cette étude comprenaient :
L’évaluation de l’étendue des défauts du béton, notamment les fissures et le délaminage.
L’évaluation de l’homogénéité et de la qualité du béton à l’aide de méthodes d’évaluation non destructive (END-E).
L’inspection de l’état du système de post-tension afin de garantir la sécurité structurale.
La formulation de recommandations pour les mesures correctives et l’entretien.
Les principaux points d’intérêt comprenaient les murs de fondation, les pilastres ainsi que les liaisons entre les voiles en béton des silos et les toitures métalliques. L’évaluation a été réalisée en deux étapes, combinant des inspections visuelles et des méthodes d’END-E avancées.
Méthodologie
Une approche systématique d’inspection et d’évaluation a été adoptée, faisant appel aux techniques d’END-E suivantes :
Vitesse d’impulsion ultrasonique (UPV) :
Objectif : Évaluer la qualité du béton, détecter le délaminage et mesurer la profondeur des fissures.
Procédé : Des ondes de contrainte ont été transmises à travers le béton, et leur vitesse a été analysée pour évaluer l’intégrité du matériau.
Essai au marteau de rebond (Scléromètre) :
Objectif : Mesurer la dureté de surface et évaluer indirectement la résistance à la compression.
Procédé : Un marteau à ressort a appliqué des impacts contrôlés sur la surface du béton, et les valeurs de rebond ont été enregistrées.
Géoradar (GPR) :
Objectif : Rechercher les anomalies sous la surface, telles que les vides, le délaminage et le positionnement des armatures.
Procédé : Des ondes électromagnétiques ont été transmises dans le béton, et les signaux réfléchis ont été analysés pour identifier les irrégularités internes.
Mesure du potentiel de demi-pile (HCP) / Potentiel de corrosion :
Objectif : Évaluer la probabilité de corrosion active dans les armatures d’acier.
Procédé : Des mesures de potentiel électrique ont été prises à divers emplacements afin d’identifier les zones à haut risque de corrosion.
Inspection visuelle :
Objectif : Cartographier les défauts de surface, notamment les fissures et les zones délaminées.
Procédé : De l’imagerie numérique, un sondage au marteau et des mesures de largeur de fissures ont été réalisés.
Principaux résultats
Voici la suite de la traduction en français :
1. Murs de fondation
Fissures : Les fissures ont été identifiées et répertoriées, et leur sévérité (largeur) a été mesurée.
Profondeur des fissures : Les mesures ont révélé des profondeurs de fissure importantes, certaines s’étendant au-delà du niveau des armatures.
Qualité du béton : Les résultats des essais au scléromètre et de vitesse d’impulsion ultrasonique (UPV) indiquent une qualité de béton uniforme, sans anomalie majeure concernant la résistance à la compression.
État des bandes d’étanchéité (Waterstops) : L’état des bandes d’étanchéité a fait l’objet d’un examen visuel.
2. Pilastres
Les pilastres présentaient des fissures verticales et des zones délaminées. Les fissures dépassant la largeur critique étaient fréquentes.
Des zones délaminées ont été observées, avec des défauts s’étendant plus profondément que le niveau des armatures à certains emplacements. Les méthodes d’END suggèrent toutefois que l’étendue des défauts demeurait limitée.
L’essai de potentiel de demi-pile sur un pilastre n’a révélé aucune corrosion active significative. La plupart des relevés ont indiqué une faible probabilité de corrosion, sans aucune zone présentant un risque élevé. Il a été conclu que la détérioration des tubes d’acier enrobés dans les pilastres a pu contribuer à la fissuration prématurée du béton.
4. Système de post-tension
Aucun câble, ancrage ou gaine de post-tension exposé ou endommagé n’a été observé lors des inspections. Des investigations complémentaires ont été recommandées pour certains pilastres spécifiques afin de garantir le maintien de la sécurité.
Recommendations
Sur la base des constatations, les actions d’entretien et de remise en état suivantes sont recommandées :
- Réparation des fissures : Injecter de la résine époxy dans les fissures importantes afin de restaurer l’intégrité structurale et de prévenir l’infiltration d’humidité. Accorder la priorité aux réparations sur les pilastres présentant des défauts critiques. Les zones délaminées ont été identifiées et quantifiées pour faciliter l’estimation des coûts par le propriétaire et l’entrepreneur
- Atténuation du délaminage : Purger le béton friable et délaminé dans les zones touchées, puis réparer à l’aide d’un mortier de réparation à haute résistance. Appliquer des revêtements de protection pour prévenir toute dégradation supplémentaire.
- Remplacement des bandes d’étanchéité (Waterstops) : Remplacer les bandes d’étanchéité détériorées dans les fondations des silos afin d’en améliorer l’étanchéité à l’eau.
- Surveillance du système de post-tension : Réaliser des investigations détaillées sur des pilastres spécifiques pour s’assurer que les composants de post-tension ne sont pas affectés par les défauts.
- Inspections régulières : Établir un programme d’inspection périodique par END-E afin de suivre l’évolution des fissures, de la corrosion et de l’état structural global.
Conclusion
Cette étude de cas démontre l’efficacité des méthodes d’évaluation non destructive pour évaluer l’état des silos en béton précontraint par post-tension. En faisant appel à des techniques telles que l’UPV, le géoradar (GPR) et la mesure du potentiel de corrosion, des défauts critiques ont pu être identifiés et des recommandations ciblées ont été formulées afin de traiter les vulnérabilités structurales. Les données tirées de cette évaluation permettront de prolonger la durée de vie de ces silos et d’assurer leur exploitation sécuritaire pour les années à venir.