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| Chapitre 7 Conclusions et recommandations | ||
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Table des matières
Le présent travail avait pour principal objectif de développer et de valider une méthode de caractérisation quantitative des préparations de surfaces en vue de travaux de réfection. À cet objectif principal s’est ajouté l’étude de l’influence du type de préparation de surface sur l’intégrité des surfaces préparées, ainsi que la vérification de l’existence d’une corrélation entre la rugosité de surface et l’adhérence des réparations.
Les paragraphes qui suivent présentent les principaux résultats des trois volets expérimentaux du projet ainsi que les conclusions tirées des analyses de ces résultats.
Les essais de cohésion en traction ont montré que les techniques d’abrasion (hydrodémolition, sablage) et de broyage (scarification) influencent peu la résistance de la surface une fois celle-ci préparée comparativement aux techniques par percussion. Ces résultats s’expliquent par le niveau d’endommagement des surfaces. En effet, les observations au microscope binoculaire ont permis de constater que les surfaces sablées, scarifiées et hydrodémolies présentent peu d’endommagement comparativement aux surfaces préparées avec les marteaux pneumatiques. Les essais d’absorption capillaire vont dans le même sens, des sauts dans les lectures des surfaces préparées avec les marteaux pneumatiques dénotant la présence de fissures.
Les essais réalisés lors du second volet expérimental ont conduit au développement de l’essai accéléré de cohésion. Les essais sur les dalles de béton coulé ont démontré que cet essai est en mesure de distinguer deux bétons de résistances différentes, les forces d’arrachement étant proportionnelles aux résistances en traction et en compression du béton. De plus, les essais réalisés sur les diverses surfaces préparées ont indiqué des résistances plus faibles pour les surfaces préparées avec les marteaux pneumatiques comparativement aux surfaces sablée et naturelle. Cependant, une faible influence du poids du marteau pneumatique a été observée, résultat qui pourrait être attribuable au choix subjectif de l’emplacement des essais.
Deux autres méthodes de caractérisation quantitative in situ des surfaces préparées ont également été mises à l’épreuve, soit l’essai de cohésion en traction et l’essai au marteau Schmidt. La méthode qui a permis d’obtenir les résultats les plus significatifs est l’essai de cohésion en traction. En effet, cette méthode a démontré un très bon potentiel à distinguer deux bétons dont la résistance en traction diffère puisque les valeurs se comparent à celles de l’essai de traction par fendage. Les valeurs sont également peu variables, ce qui démontre une bonne reproductibilité de l’essai. De plus, une diminution significative de la résistance en traction de la surface a été observée en augmentant le poids du marteau pneumatique. Dans le cas de l’essai au marteau Schmidt, les résultats sont, de prime abord, peu concluants (faible sensibilité à la résistance en compression des deux bétons utilisés et faible influence de l’augmentation du poids du marteau pneumatique). Toutefois, si l’emplacement des essais avait été établi de façon plus objective et les résultats analysés en regard de la valeur obtenue sur une surface intacte du même béton, il aurait été vraisemblablement possible d’obtenir de l’information utile. Les résultats obtenus tendent en effet à démontrer que la réponse augmente en variabilité avec l’accroissement de l’endommagement du substrat.
Lors de l’évaluation des méthodes de caractérisation quantitative de surfaces préparées, une méthode d’analyse a également été proposée afin d’établir si une surface préparée est apte à recevoir une réparation. Cette méthode d’analyse, applicable pour les différents essais évalués, consiste à vérifier si les résultats obtenus respectent une certaine probabilité d’occurrence pour une valeur critique établie à partir des paramètres μ et σ. Il est à noter que ces deux paramètres doivent être déterminés sur une partie saine du même béton à évaluer. Le critère d’acceptation proposé est obtenu avec une équation ayant la forme suivante :
(16)
X = résistance évaluée sur une surface préparée;
μ = résistance moyenne des essais sur une surface saine;
M = facteur d'amplification;
σ = écart-type des essais sur une surface saine;
Y = probabilité d'occurrence critique (%).
Les essais d’adhérence ont démontré que l’endommagement du substrat influence de manière significative l’adhérence des réparations, les meilleures adhérences ayant été obtenues pour les surfaces NAT, SAB, SCA et HYD. L’utilisation des marteaux pneumatiques devrait donc être limitée à l’enlèvement grossier du béton endommagé. De plus, l’évaluation de la rugosité des supports préparés a permis d’observer qu’il n’existe aucune corrélation entre la rugosité de surface et l’adhérence des réparations. En effet, de bonnes adhérences ont été obtenues tant sur des surfaces peu rugueuses (sablées ou scarifiées) que sur des surfaces très rugueuses (hydrodémolies). Il semble donc que l’adhérence des réparations est davantage influencée par l’intégrité du substrat que par la rugosité de sa surface. Les calculs par éléments finis ont également montré que la rugosité de surface influence peu les contraintes présentent à l’interface. De plus, afin de minimiser les contraintes présentes à l’interface, il est préférable que la rigidité des matériaux qui constituent le système de réparation soit similaire.
Cette section présente des recommandations quant à la méthode de caractérisation quantitative de la surface préparée permettant de bien évaluer l’intégrité de la surface d’un support en béton après enlèvement du béton détérioré. Des recommandations sont également soumises pour les méthodes de préparation de surface et la rugosité des surfaces préparées.
Parmi les essais de caractérisation quantitative considérés dans ce projet, celui qui semble permettre la meilleure évaluation de l’intégrité des surfaces préparées est l’essai de cohésion en traction. Cependant, l’essai accéléré de cohésion et l’essai au marteau Schmidt présentent des attraits beaucoup plus intéressants, puisqu’il est possible de réaliser plusieurs essais en peu de temps et qu’ils nécessitent peu d’outillage. Toutefois, puisque les essais réalisés dans le cadre de ce travail ont été choisis de manière subjective, hors des zones soumises par la pointe du marteau pneumatique, il n’est pas possible de déterminer la méthode la mieux adaptée. Pour se faire, davantage d’essais en laboratoire doivent être réalisés (voir section 7.4).
À partir des résultats obtenus lors de ce projet, la préparation de surface recommandée afin d’enlever le béton détérioré est une préparation avec jet d’eau sous pression (hydrodémolition). En effet, il semble qu’une surface hydrodémolie procure non seulement une bonne adhérence de la réparation, mais assure également une bonne cohésion du support, la surface étant peu endommagée, comparativement aux surfaces préparées avec les marteaux pneumatiques. Une attention particulière doit être portée si des barres d’armature sont à dégager afin de ne pas réduire leur section. Les préparations de surface au jet de sable ou à la scarification ont également procuré une bonne adhérence, et l’endommagement observé semble être légèrement inférieur à celui de la surface naturelle. Ainsi, pour les surfaces verticales et surplombantes, surfaces pour lesquelles l’hydrodémolition est parfois difficilement réalisable, le jet de sable ou la scarification pourrait être utilisé. Toutefois, le jet de sable produit beaucoup de poussière et l’appareil utilisé pour reproduire la scarification sur les supports n’est pas représentatif de ce qui est effectué sur chantier pour des structures imposantes. L’emploi de marteaux pneumatiques pourrait alors être adopté en prenant soin d’employer un marteau léger pour terminer la préparation et en contrôlant le niveau d’endommagement par des mesures au marteau Schmidt par exemple.
Les essais d’adhérence ont indiqué qu’il n’existe pas de relation claire ou directe entre la rugosité de surface et l’adhérence de la réparation. La conclusion tirée de ces essais n’est pas nette entre autre parce que l’appareil de numérisation utilisé pour chacune des deux séries d’essais n’était pas caractérisé par la même résolution. De plus, l’appareil de numérisation avec la résolution la plus élevée n’a été utilisé que pour cinq préparations de surface. Seulement deux bétons ordinaires ont également été utilisés pour le matériau de réparation. Pour ces raisons, aucune recommandation précise ne peut être formulée en ce qui concerne les paramètres qui caractérisent la rugosité, soit Ra et Sm/4 principalement. Davantage d’essais mériteraient d’être réalisés avec des matériaux de réparation de diverses consistances. En effet, un matériau de consistance élevée, appliqué sur une surface présentant des creux étroits et profonds, est susceptible d’entraîner des défauts de remplissage à l’interface qui pourraient affecter l’adhérence de la réparation.
Dans un premier temps, il est nécessaire de réaliser davantage de tests dans le cas de l’essai accéléré de cohésion et sur des surfaces préparées, avec et sans endommagement, afin de valider l’essai. Dans le but d’éviter la subjectivité de l’opérateur, une évaluation systématique des surfaces devrait être réalisée en effectuant, par exemple, un quadrillage de la zone à évaluer. Ainsi, les zones caractérisées par une dépression importante de la surface, causée par la pointe d’un marteau pneumatique par exemple, seraient également évaluées. Des essais au marteau Schmidt devraient également être réalisés selon la même procédure de quadrillage afin de vérifier le potentiel de cette méthode de caractérisation pour l’évaluation de l’intégrité de la surface préparée. Parallèlement, des essais de cohésion en traction devraient être effectués afin de pouvoir comparer les résultats obtenus avec ceux des essais accélérés de cohésion et au marteau Schmidt. Ces essais devraient permettre de déterminer la méthode de caractérisation la mieux adaptée pour évaluer la résistance des surfaces préparées, soit l’essai accéléré de cohésion ou l’essai au marteau Schmidt. Des observations au microscope binoculaire des surfaces préparées pourraient également être réalisées afin d’évaluer le niveau d’endommagement des surfaces préparées.
Par le fait même, les paramètres qui définissent le critère d’acceptation mentionné auparavant (voir section 7.2.2) pourraient être déterminés pour la méthode de caractérisation adoptée. De plus, une réparation pourrait être appliquée sur les surfaces préparées dans le but de vérifier si l’adhérence moyenne mesurée est proportionnelle à la cohésion moyenne évaluée. Par la suite, des essais in situ (sur chantier) devraient permettre de valider le critère d’acceptation proposé et d’apporter des ajustements à la procédure présentée dans la section 4.4.3.2 si nécessaire.
Dans un second temps, une étude approfondie de l’adhérence des réparations selon la rugosité de surface, sur des surfaces non endommagées, devrait être réalisée. Les surfaces pourraient être créées en coulant un béton sur des surfaces présentant diverses rugosités et préalablement huilées. Une fois démoulée, la partie coulée servirait comme substrat. Des essais d’adhérence avec divers matériaux de réparation pourraient être effectués afin d’évaluer non seulement l’effet de la rugosité de surface, mais aussi celui de la consistance des matériaux de réparation. Des critères d’évaluation de la préparation de surface pourraient alors être émis et permettre au surveillant de chantier d’exiger une meilleure préparation de la surface adaptée au matériau de réparation préconisé. L’appareil de numérisation d’InSpeck et le programme RugoID3 représentent donc des outils indispensables à cet effet.
© Normand Bélair Jr, 2005
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| Chapitre 6 Modélisation d’un système de réparation |
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Bibliographie |