outil d’aide À la gestion des interventions sur les
TRANSCRIPT
ANDRÉ MICHEL MOSSER
OUTIL D’AIDE À LA GESTION DES INTERVENTIONS SUR LES BARRAGES EN BÉTON
Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures de l’Université Laval dans le cadre du programme de maîtrise en génie civil
pour l’obtention du grade de maître ès sciences (M.Sc.)
FACULTÉ DES SCIENCES ET DE GÉNIE
UNIVERSITÉ LAVAL QUÉBEC
AVRIL 2004 © André Michel Mosser, 2004
RÉSUMÉ La gestion des interventions sur les ouvrages en béton, publics et privés, n’est pas toujours
optimale. Ceci est dû à l’absence d’un protocole complet capable de guider de manière
homogène les ingénieurs dans leurs choix relatifs à la priorité ainsi qu’aux types de travaux
à effectuer sur leurs ouvrages. Ce manque d’assistance décisionnelle se traduit par des
interventions qui ne sont pas toujours optimales en termes de coûts et de durabilité.
Ce mémoire présente la méthodologie développée en collaboration avec les ingénieurs
d’Hydro-Québec dans le but d’uniformiser, rationaliser et intégrer dans un outil de gestion
les différentes étapes requises pour réussir des interventions optimales et de qualité.
Trois activités sont essentielles afin de systématiser l’approche de réfection ou d’entretien
sur les ouvrages en béton: le diagnostic des dégradations, l’évaluation de la pertinence des
interventions et le choix des méthodes et produits de réfection appropriés. Après avoir fait
une revue de documentation exhaustive afin de bien cerner le problème, les chapitres de ce
mémoire décrivent successivement les approches retenues pour chaque activité en vue
d’orienter efficacement les ingénieurs dans la gestion de leurs infrastructures.
Plus précisément, un outil informatique a été développé de manière à incorporer les
méthodes qui résultent de ce projet de recherche. Un logiciel de ce genre est essentiel,
puisqu’en plus de simplifier l’utilisation à grande échelle des divers outils d’évaluation
développés, il permet d’uniformiser les méthodologies de travail à l’intérieur d’une
organisation de grande taille comme Hydro-Québec.
iii
ABSTRACT Hydro-Québec is amongst Canada’s largest hydroelectric companies. It is responsible for
maintaining an acceptable level of performance of many concrete dams. In order to do so
efficiently, from cost and durability standpoints, the different stages of the condition survey
required in the evaluation of the structure must be homogeneized and integrated in a tool
capable of assisting the engineer in his choices. These stages are the diagnosis of the causes
of concrete distresses, the evaluation of the need of repair or maintenance actions and the
selection of the appropriate materials and repair procedures. This document describes the
methodologies developed and later incorporated in a computer program, which is able to
guide the engineer in a systematic and rational way.
iv
AVANT-PROPOS Ce mémoire de maîtrise est le témoin de la fin d’un projet de recherche qui a requis
plusieurs milliers de kilomètres en allers-retours entre Québec et Montréal, ainsi que la
collaboration avec des ingénieurs de l’Université Laval et d’Hydro-Québec.
Je tiens donc à remercier mes directeurs Benoît Bissonnette et Marc Jolin, du Centre de
recherche sur les infrastructures en béton, qui avec leur encadrement et savoir-vivre ont
rendu mon séjour parmi eux des plus agréables.
Merci aussi à Kaveh Saleh et à Mohamed Chekired, de l’Institut de recherche d’Hydro-
Québec (IREQ), pour leur participation essentielle dans le projet ainsi que pour leurs
chaleureuses réceptions à Sainte-Julie. Je ne peux pas oublier Michel Rivest, de la
Direction principale des projets d’équipement et Jocelyn Gagnon, de la Direction des
barrages et environnement, qui ont coopéré lors de la définition des divers indices présentés
dans ce document.
Finalement, merci à Lawrence Kaetzel et James McDonald du U.S. Army Corps of
Engineers pour nous avoir fourni le logiciel HYDROCON.
v
À mes parents Yves et Victoria
vi
TABLE DES MATIÈRES
INTRODUCTION 1
CHAPITRE 1 3
REVUE DE LA DOCUMENTATION 3
1.1 Introduction 3
1.2 Hydro-Québec 5
1.3 Ministère des Transports du Québec (MTQ) 8
1.4 U.S. Army Corps of Engineers (USACoE) 18 1.4.1 HYDROCON 18 1.4.2 Indice de Condition du Béton des Structures Hydrauliques 22
1.5 REHABCON 32
1.6 Discussion 35 1.6.1 Diagnostic des dégradations 36 1.6.2 Évaluation de la pertinence de l’intervention 37 1.6.3 Méthodes et produits de réfection 40
1.7 Conclusion 41
CHAPITRE 2 43
DIAGNOSTIC DES DÉGRADATIONS DU BÉTON 43
2.1 Introduction 43
2.2 Méthodologie 44
2.3 Module de diagnostic des dégradations du béton 47
2.4 Conclusion 48
CHAPITRE 3 49
ÉVALUATION DE LA PERTINENCE D’INTERVENTION 49
3.1 Introduction 49
vii
3.2 Critères d’analyse décisionnels 51 3.2.1 Indice d’Endommagement 51 3.2.2 Indice de Structure 54 3.2.3 Indices de Pathologie 56 3.2.4 Indice de Phénomène 63
3.3 Calcul de l’Indice d’Endommagement 64 3.3.1 Indice d’Endommagement pour diverses structures 64 3.3.2 Calcul de l’Indice d’Endommagement pour une sous-composante 65 3.3.3 Calcul de l’Indice d’Endommagement pour une composante 69 3.3.4 Calcul de l’Indice d’Endommagement pour un barrage 70
3.4 Module d’assistance décisionnelle 71
3.5 Discussion 72 3.5.1 Critères d’analyse décisionnels 72 3.5.2 Calcul de l’Indice d’Endommagement 76
3.6 Conclusion 79
CHAPITRE 4 81
MÉTHODES ET PRODUITS DE RÉFECTION 81
4.1 Introduction 81
4.2 Méthodologie 82
4.3 Module des méthodes et produits de réfection 83
4.4 Conclusion 84
CHAPITRE 5 85
LOGICIEL D’AIDE À LA GESTION DES INTERVENTIONS SUR LES BARRAGES EN BÉTON 85
5.1 Introduction 85
5.2 Généralités 86
5.3 Module de Diagnostic des Dégradations du Béton 87
5.4 Module de l’Indice d’Endommagement 90
5.5 Module des Méthodes et Produits de Réfection 96
viii
5.6 Conclusion 97
CONCLUSION 99
BIBLIOGRAPHIE 102
ANNEXES 104
ANNEXE A: Références relatives aux méthodes et produits de réfection pour la fissuration générale 105
ANNEXE B: Références relatives aux méthodes et produits de réfection pour la fissuration causée par la RAG 107
ANNEXE C: Références relatives aux méthodes et produits de réparation de joints et scellants 118
ANNEXE D: Références relatives aux méthodes et produits de réparation de lames d’étanchéité 120
ANNEXE E: Références relatives aux méthodes et produits de réfection pour les pertes de masse 123
ANNEXE F: Références relatives aux méthodes et produits de réparation et de protection du béton endommagé par la corrosion des aciers 126
ix
LISTE DES TABLEAUX Tableau 1.1 – Critères de caractérisation du béton (Hydro-Québec) 7 Tableau 1.2 – Indices de gravité des défauts du béton (MTQ) 9 Tableau 1.3 – Types de fiches d’inspection (MTQ) 11 Tableau 1.4 – Détermination de la cote d’évaluation du comportement des éléments d’une
structure (MTQ) 15 Tableau 1.5 – Priorités d’intervention (MTQ) 16 Tableau 1.6 – Dégradations comprises dans le module de diagnostic de HYDROCON
(USACoE) 20 Tableau 1.7 – Dégradations du béton visées par le module de réparation de HYDROCON
(USACoE) 21 Tableau 1.8 – Échelle de valeurs de l’Indice de Condition du Béton (USACoE) 23 Tableau 1.9 – Interprétation des valeurs de l’Indice de Condition du Béton (USACoE) 23 Tableau 1.10 – Dégradations concernées par l’Indice de Condition du Béton (USACoE) 24 Tableau 1.11 – Valeurs déductibles assignées aux dégradations pour le calcul de l’Indice
de Condition du Béton (USACoE) 25 Tableau 1.12 – Parties d’un barrage couvertes par la méthode de l’Indice de Condition du
Béton (USACoE) 30 Tableau 2.1 – Classification des dégradations du béton par Hydro-Québec 45 Tableau 2.2 – Dégradations comprises dans le module de diagnostic de HYDROCON 46 Tableau 2.3 – Équivalence de pathologies entre Hydro-Québec et HYDROCON pour le
diagnostic des dégradations du béton 47 Tableau 3.1 – Échelle de valeurs de l’Indice d’Endommagement du béton (IE) 52 Tableau 3.2 – Interprétation des zones de valeurs de l’Indice d’Endommagement 52 Tableau 3.3 – Indices de Structure 55 Tableau 3.4 – Indices de Dégradation 57 Tableau 3.5 – Indices Qualitatifs 58 Tableau 3.6 – Indices de Mesure 60 Tableau 3.7 – Indices de Phénomène 63 Tableau 4.1 – Organisation des méthodes et produits de réfection en fonction des
dégradations du béton 83
x
LISTE DES FIGURES Figure 1.1 - Grille de classification uniformisée des dégradations (Hydro-Québec) 5 Figure 1.2 – Fiche d’inspection (Hydro-Québec) 6 Figure 1.3 – Fiche d’inspection pour une poutre-caisson (MTQ) 12 Figure 1.4 – Détermination de la cote d’évaluation du matériau (MTQ) 13 Figure 1.5 – Classement des éléments d’une structure (MTQ) 14 Figure 1.6 – Rapport d’inspection générale (MTQ) 17 Figure 1.7 – Valeurs déductibles pour pertes de volume sur surfaces verticales et quasi-
verticales (USACoE) 27 Figure 1.8 – Fiche d’inspection USACoE (Partie 1) 28 Figure 1.9 – Fiche d’inspection USACoE (Partie 2) 29 Figure 1.10 – Illustration de l’utilité du projet REHABCON 33 Figure 2.1 – Grille de classification uniformisée des dégradations 44 Figure 3.1 – Exemple d’organisation hiérarchique d’un parc de structures 64 Figure 3.2 – Fiche d’inspection 66 Figure 3.3 – Lecture des informations nécessaires pour déterminer les indices 67 Figure 5.1 – Page d’accueil du logiciel 86 Figure 5.2 – Module de Diagnostic 87 Figure 5.3 – Diagnostic d’une fissure 88 Figure 5.4 – Classement photographique par catégorie de fissuration 89 Figure 5.5 – Exemple d’illustration photographique d’une dégradation du béton 89 Figure 5.6 – Page d’accueil du Module de l’Indice d’Endommagement 91 Figure 5.7 – Exemple fictif de création d’une fiche d’Indice d’Endommagement 93 Figure 5.8 – Mode Recherche/Rapports du Module de l’Indice d’Endommagement 94 Figure 5.9 – Exemple fictif de recherche pour tous les évacuateurs de crue de la région
Manicouagan 95 Figure 5.10 – Exemple fictif de résultats de recherche 96 Figure 5.11 – Page d’accueil du Module des Méthodes et Produits de Réfection 97
INTRODUCTION Hydro-Québec possède et gère 561 barrages regroupés en un parc de 85 aménagements.
Puisque plusieurs de ces ouvrages ont été construits il y a plus de cinquante ans, des signes
évidents de vieillissement sont présents dans de nombreuses composantes structurales en
béton. On retrouve notamment des changements géométriques, physiques, mécaniques,
hydrauliques et thermiques. Des campagnes de réfection sur ces structures sont ou seront
alors requises pour atteindre ou prolonger leur durée de vie utile et l’efficience des
opérations. Ainsi, chaque année, des travaux sont effectués sur plusieurs dizaines de
barrages, à un coût moyen annuel de l’ordre de 60 millions de dollars [Saleh, 2002].
Aujourd’hui encore, les modes d’intervention ne sont pas optimaux aussi bien par manque
de priorisation ou encore par défaut de classification objective des dégradations du béton à
partir des informations disponibles. En effet, la définition du type et de la pertinence d’une
intervention sur un ouvrage en béton a toujours constitué une difficulté majeure. Cet
obstacle est surtout lié à la méconnaissance et à la complexité des phénomènes associés au
vieillissement du béton, à leur évolution dans le temps et aux effets de concomitance.
Face à cette situation, une étude a été réalisée en collaboration avec l’Institut de Recherche
d’Hydro-Québec (IREQ) afin de développer un outil d’aide à la gestion des interventions
sur les barrages en béton. L’idée de ce projet est d’orienter l’ingénieur dans une prise de
décision rationnelle et homogène à l’échelle de la société. Pour cela, trois objectifs
principaux sont visés:
2
• Assister le diagnostic des dégradations du béton
• Évaluer la pertinence d’intervention, en classifiant les endommagements du béton
des barrages de façon objective et uniforme
• Proposer les méthodes et produits de réfection adéquats aux dégradations
Ce mémoire est composé de cinq chapitres. Le premier chapitre passe en revue la
documentation existante et donne un aperçu global en ce qui concerne les outils et
méthodologies d’aide à la gestion des ouvrages en béton. La méthode de diagnostic des
dégradations du béton utilisée pour confirmer les causes des défauts est expliquée au
deuxième chapitre. Le troisième chapitre porte sur les critères d’analyse décisionnels
développés pour classifier objectivement les endommagements du béton, en vue
d’uniformiser et de prioriser la prise de décision concernant une intervention. Le quatrième
chapitre quant à lui, présente la méthodologie adoptée pour homogénéiser le choix des
méthodes et produits de réfection. Finalement, le cinquième chapitre décrit le logiciel conçu
pour gérer les diagnostics, les critères décisionnels et le choix des méthodes et produits de
réfection.
CHAPITRE 1
REVUE DE LA DOCUMENTATION
1.1 Introduction À l’aube du XXIème siècle, la quantité d’infrastructures en béton vieillissantes qui se
détériorent augmente rapidement. Il en est de même pour les coûts des réparations
effectuées sur ces structures, souvent âgées de 40 ans ou plus. À titre illustratif, en Europe,
il est estimé que 50% des dépenses en construction sont destinées à la réfection et à
l’entretien des structures existantes, et que ce pourcentage continuera à croître dans les
années à venir [Rodríguez, Muñoz et Ramírez, 2003]. Aux États-Unis, les dépenses
estimées en matière de restauration des ouvrages en béton varient de 2 à 3 mille milliards
de dollars sur les vingt prochaines années [Hoff, 1999]. Au Québec, une coalition réclame
15 milliards de dollars sur 15 ans pour la réfection des infrastructures de la province
[Beaupré et Bissonnette, 2001]. Ces exemples permettent d’expliquer en grande partie
l’intérêt croissant à effectuer des réfections efficaces et durables, de manière à optimiser les
ressources disponibles.
Malgré l’importance évidente de la part des réparations dans le marché de la construction, il
est surprenant de constater le manque relatif de normes, règlements ou outils de gestion
dans le domaine de la réfection, évaluation et entretien par rapport à celui de la conception
et construction de nouvelles structures en béton [Petersson et Andrade, 2003]. Ceci est en
partie compréhensible car de nombreux gestionnaires de structures assistent pour la
4
première fois à la fin du cycle de vie de leurs structures et se rendent compte du problème
souvent trop tard pour y remédier efficacement et surtout économiquement. D’ailleurs,
quelques auteurs expliquent avec un certain cynisme que face à la détérioration de leur
parc, ces gestionnaires manquent souvent d’assistance décisionnelle adéquate et vont,
désespérés, adopter des techniques opportunistes qui ne feront que repousser dans le temps
l’apparition du même problème, tout en augmentant davantage la facture finale [Hewlett,
2003].
Mais alors, qu’est-ce qui fait qu’une intervention sur une structure en béton soit réussie?
L’adoption d’une approche systématique de réfection semble être un moyen intéressant et
rentable d’y parvenir. Le U.S. Bureau of Reclamation propose un cheminement de quatre
étapes successives à suivre pour réparer efficacement une structure en béton [Smoak,
1997]:
1. Déterminer la ou les causes du dommage
2. Évaluer l’étendue du dommage
3. Évaluer la nécessité d’intervenir
4. Sélectionner puis appliquer la méthode de réparation
Ce chapitre passe en revue certaines des méthodologies existantes au Québec, aux États-
Unis et en Europe afin de constater à quel point elles adoptent une approche systématique
de réfection. Cet exercice est utile afin de comprendre les besoins lors de la conception
d’un outil d’aide à la gestion et à l’entretien des structures en béton. Les outils actuellement
utilisés par Hydro-Québec et le Ministère des Transports du Québec sont d’abord présentés.
Par la suite sont examinées les méthodes employées par le U.S. Army Corps of Engineers,
pour terminer avec l’outil d’aide à la réfection REHABCON qui est en développement en
Europe.
5
1.2 Hydro-Québec Actuellement, Hydro-Québec n’utilise pas une approche systématique homogène en ce qui
concerne la réfection et l’entretien de ses ouvrages en béton. En effet, l’évaluation de la
pertinence d’une intervention revient au jugement de l’ingénieur responsable. Cependant,
quelques méthodologies de travail sont déjà sur place et peuvent s’avérer précieuses pour la
conception de l’outil d’aide à la gestion et entretien des structures souhaité. Le Guide
d’Inspection Version 1.0 [Fortin, Larivière, Manescu et Stéresco, 1995] propose la
classification uniformisée des dégradations présentée sur la figure 1.1.
Figure 1.1 - Grille de classification uniformisée des dégradations (Hydro-Québec)
(Source: [Fortin, Larivière, Manescu et Stéresco, 1995])
Même si cette classification est extensive et se fait sur trois niveaux (Termes, Types et
Qualificatifs), la détermination des causes des dégradations est absente.
Lors de l’inspection de la structure, l’évaluation de l’étendue des dommages est effectuée
en utilisant la fiche d’inspection du Guide d’Inspection, présentée sur la figure 1.2.
6
L’information contenue dans cette fiche permet de préciser l’emplacement de l’élément
inspecté, ainsi que la description et les mesures de la dégradation en question.
Figure 1.2 – Fiche d’inspection (Hydro-Québec)
(Source: [Fortin, Larivière, Manescu et Stéresco, 1995])
Pour ce qui est de l’évaluation de la pertinence d’une intervention, il n’existe pas
d’approche unique. En effet, les critères décisionnels utilisés varient.
Une méthode répertoriée ([Prézeau et Rivest, 1996]) consiste à évaluer le pourcentage de
surface dégradée d’une composante structurale, pour ensuite estimer le nombre de ces
composantes à réparer, ainsi que la surface prévue des réparations dans le court terme (0 à 7
ans) et moyen terme (7 à 20 ans). Cette approche n’offre cependant pas de critères de prise
de décision concernant l’état actuel de la structure. En fait, il s’agit d’un outil prévisionnel
7
qui estime approximativement les conséquences financières futures d’une non-intervention
au moment présent. L’estimation en question est basée sur les avis d’experts, ce qui limite
une utilisation généralisée.
Par ailleurs, un devis technique examiné utilise une méthode dans laquelle les critères se
retrouvent sous la forme d’un classement de dégradations en fonction de leurs dimensions,
appelé « critères de caractérisation du béton » [Rivest, 2002]. Le tableau 1.1 synthétise ces
critères.
Tableau 1.1 – Critères de caractérisation du béton (Hydro-Québec)
Dommage Classifications de Dommage Fissuration
(verticale, horizontale, inclinée, polygonale)Familles d’ouvertures: - 2 à 5 mm - 5 mm et plus Longueurs en mètres linéaires
Délamination Mesures des surfaces en m2 Désagrégation, Écaillage ou Érosion de
surface Familles de profondeurs moyennes: - 0 à 30 mm - 30 à 60 mm - 60 à 120 mm - 120 mm et plus Surfaces en m2
Armature visible ou Armature visible avec perte de corrosion
significative de plusieurs mm
Dégradations en mètres linéaires
Infiltration d’eau à travers les fissures et les joints
Débits en L/min
(Adapté de [Rivest, 2002])
Même si l’utilisation des critères de caractérisation du béton permet d’attirer l’attention sur
les dégradations les plus significatives présentes dans le béton de la structure, la décision
finale d’intervenir ou non reste assujettie à l’expérience et au jugement de l’ingénieur
responsable des travaux de réfection. Ceci s’explique par l’absence de pondération ou
d’indices associés aux différentes familles de mesures à l’intérieur de chaque dommage,
ainsi qu’aux dommages eux-mêmes.
8
Il est donc clair que l’évaluation de la pertinence d’une intervention ne se fait pas selon une
approche uniforme et homogène, mais relève plutôt du cas par cas. La diversité de critères
utilisés dans les rapports d’expertise fait que la prise de décision reste généralement
subjective.
Lors des multiples rencontres avec les ingénieurs d’Hydro-Québec (automne 2002 à hiver
2003), ces derniers ont proposé la mise au point d’un outil capable de guider l’ingénieur à
travers l’étape de sélection des méthodes et produits de réfection. Effectivement, à ce sujet,
il n’existe pas à date une normalisation en fonction du type de dégradation du béton. Ainsi,
une fois que la décision d’intervenir sur la structure est prise, le choix de la méthode et des
produits de réfection revient à l’ingénieur responsable des travaux. Cette pratique peut donc
entraîner des choix inadéquats de techniques de réfection, ce qui peut avoir de lourdes
conséquences financières puisque la durabilité de la réparation peut ne pas être optimale.
1.3 Ministère des Transports du Québec (MTQ) Le Ministère des Transports du Québec utilise une approche de réfection qui est plutôt
systématique et qui est décrite dans le document Manuel d’inspection des structures –
Évaluation des dommages [Drapeau et Bélanger, 1995].
Les défauts du béton et des autres matériaux (acier, bois, maçonnerie, aluminium et enrobé
bitumineux) sont décrits dans le troisième chapitre de ce manuel. Chaque dégradation est
définie et ses causes probables sont brièvement expliquées. L’aspect le plus intéressant de
cette étape est un classement effectué avec des « indices de gravité du défaut du matériau »,
pour chaque dégradation. Cet indice permet de classer en quatre catégories (léger, moyen,
important et très important) la gravité de l’endommagement. Étant donné que la présente
étude s’intéresse exclusivement aux dégradations du béton, les indices de gravité
développés par le MTQ pour les défauts de ce matériau sont présentés dans le tableau 1.2.
9
Tableau 1.2 – Indices de gravité des défauts du béton (MTQ)
Dégradation Indice de gravité
Description
Léger Perte de mortier en surface jusqu’à une profondeur de 5 mm, sans que le gros granulat soit exposé
Moyen Perte de mortier en surface jusqu’à une profondeur de 6 à 10 mm, laissant à découvert quelques gros granulats
Important Perte de mortier en surface jusqu’à une profondeur de 11 à 20 mm, laissant à découvert les gros granulats dont quelques-uns détachés
Écaillage
Très important Perte de mortier en surface et de gros granulats à une profondeur de 21 à 25 mm
Léger Endommagé jusqu’à 25 mm de profondeur avec détachement de quelques gros granulats
Moyen Endommagé à une profondeur de 25 à 50 mm, avec un important détachement de gros granulats
Important Endommagé à une profondeur de 50 à 100 mm, avec un détachement substantiel de gros granulats
Désagrégation
Très important Endommagé sur plus de 100 mm de profondeur, avec un détachement substantiel de gros granulats
Léger Endommagé jusqu’à 25 mm de profondeur avec détachement de quelques gros granulats
Moyen Endommagé à une profondeur de 25 à 50 mm, avec un important détachement de gros granulats
Important Endommagé à une profondeur de 50 à 100 mm, avec un détachement substantiel de gros granulats
Érosion par abrasion
Très important Endommagé sur plus de 100 mm de profondeur, avec un détachement substantiel de gros granulats
Léger Légère tache de rouille à la surface du béton Moyen Armature apparente, rouillée légèrement et
uniformément, et diminution de la section de la barre d’armature inférieure à 10%
Corrosion de l’armature
Important Armature apparente avec rouille généralisée et piqûres localisées, et diminution de la section de la barre d’armature entre 10% et 20%
10
Très important Armature apparente avec rouille et piqûres généralisées, et diminution de la section de la barre d’armature excédant 20%
Léger Délaminé sur une surface mesurant moins de 150 x 150 mm
Moyen Délaminé sur une surface mesurant entre 150 x 150 mm et 300 x 300 mm
Important Délaminé sur une surface mesurant entre 300 x 300 mm et 600 x 600 mm
Délaminage
Très important Délaminé sur une surface mesurant plus de 600 x 600 mm
Léger Éclaté sur une surface mesurant moins de 150 x 150 mm ou jusqu’à une profondeur de 25 mm
Moyen Éclaté sur une surface mesurant entre 150 x 150 mm et 300 x 300 mm ou à une profondeur de 25 à 50 mm
Important Éclaté sur une surface mesurant entre 300 x 300 mm et 600 x 600 mm ou à une profondeur de 50 à 100 mm
Éclatement
Très important Éclaté sur une surface mesurant plus de 600 x 600 mm ou à une profondeur de plus de 100 mm
Léger Fissures filiformes: largeur inférieure à 0,1 mm
Moyen Fissures étroites: largeur de 0,1 mm à 0,3 mmImportant Fissures moyennes: largeur de 0,3 mm à 1,0
mm
Fissuration
Très important Fissures larges: largeur supérieure à 1,0 mm Joint froid - Noter la présence du défaut sans toutefois
mentionner un indice de gravité Dépôts - Noter la présence du défaut sans toutefois
mentionner un indice de gravité Nid de cailloux - Noter la présence du défaut sans toutefois
mentionner un indice de gravité Cratère - Noter la présence du défaut sans toutefois
mentionner un indice de gravité
(Source: [Drapeau et Bélanger, 1995])
L’évaluation de l’étendue des dommages se fait selon un protocole d’inspection très
élaboré. En effet, chaque composante de la structure est évaluée individuellement avec une
fiche d’inspection qui lui est spécifique. Le tableau 1.3 présente les différents types de
11
fiches d’inspection utilisées par le MTQ. La figure 1.3 présente une de ces fiches
d’inspection.
Tableau 1.3 – Types de fiches d’inspection (MTQ)
Type de fiche d’inspection Poutre à âme pleine
Poutre-caisson Poutre triangulée
Arc Pile ou béquille intermédiaire
Platelage Arc tympans rigides Structure de tablier Contreventements Joints de tablier
Mur Ponceau
Pont Couvert Culée ou béquille de portique
Approche Signalisation
Cours d’eau, remblais et protection
Chasse-roues et trottoirs Dispositifs de retenue
(Source: [Drapeau et Bélanger, 1995])
12
Figure 1.3 – Fiche d’inspection pour une poutre-caisson (MTQ)
(Source: [Drapeau et Bélanger, 1995]) Chaque fiche d’inspection (Tableau 1.3), comme celle qui est présentée sur la figure 1.3,
permet d’assigner deux indicateurs à chaque élément de la composante évaluée. Le premier
indicateur est la cote d’évaluation du matériau (CEM), et le deuxième est la cote
13
d’évaluation du comportement (CEC). Ces deux indices sont représentés par les colonnes
« CEM » et « CEC » à droite de la colonne « Élément » de la figure 1.3. Au fait,
l’évaluation de la nécessité d’intervenir sur l’ouvrage est justement fonction de ces deux
indicateurs.
La cote d’évaluation du matériau (CEM) est une indication de l’importance des défauts de
matériaux détectés sur les éléments. Le CEM est fonction de l’indice de gravité du défaut
du matériau (Tableau 1.2) et du pourcentage de diminution de la section transversale, de la
surface ou de la longueur endommagée sur l’élément, qui peut à son tour être principal,
secondaire ou accessoire. L’abaque utilisé pour déterminer la cote d’évaluation du matériau
est présenté sur la figure 1.4 et le classement des éléments structuraux, sur la figure 1.5.
Figure 1.4 – Détermination de la cote d’évaluation du matériau (MTQ)
(Source: [Drapeau et Bélanger, 1995])
14
Figure 1.5 – Classement des éléments d’une structure (MTQ)
(Source: [Drapeau et Bélanger, 1995])
15
La cote d’évaluation du comportement (CEC) est une indication de l’incidence des défauts
sur la stabilité, la capacité et la durée de vie de l’élément et de la structure ainsi que sur le
confort et la sécurité des usagers. Le CEC est fonction du pourcentage de diminution de
l’aptitude d’un élément à jouer son rôle, et se détermine avec le tableau 1.4.
Tableau 1.4 – Détermination de la cote d’évaluation du comportement des éléments d’une
structure (MTQ)
COMPORTEMENT POURCENTAGE DE DIMINUTION DE L’APTITUDE D’UN ÉLÉMENT À JOUER SON
RÔLE Cote CEC Désignation Élément
principal Élément
secondaire Élément
accessoire 6 Excellent 0 à 1% 0 à 2% 0 à 5% 5 Bon 1 à 5% 2 à 10% 5 à 20% 4 Acceptable 5 à 10% 10 à 20% 20 à 40% 3 Médiocre 10 à 15% 20 à 30% 40 à 60% 2 Déficient 15 à 20% 30 à 40% 60 à 80% 1 Critique > 20% > 40% > 80%
(Source: [Drapeau et Bélanger, 1995])
En variant de 1 à 6, les cotes CEM (Figure 1.4) et CEC (Tableau 1.4) permettent alors de
cerner l’importance des défauts et de classer les structures afin d’établir les travaux de
réparation prioritaires. Comme l’expliquent les auteurs ([Drapeau et Bélanger, 1995]), une
cote de 1 désigne un élément dont les matériaux sont en très mauvais état ou dont les
défauts ont une incidence très importante sur son comportement. À son tour, une cote de 6
désigne un élément dont les matériaux sont à l’état neuf ou dont les défauts n’ont aucune
incidence sur le comportement.
Une fois que tous les éléments de la structure ont été inspectés et que les cotes d’évaluation
ont été déterminées, l’information est colligée dans un rapport final d’inspection (Figure
1.6), qui contient la localisation de la structure et le résumé des plus basses cotes CEM et
CEC enregistrées. Ainsi, en connaissant les valeurs les plus critiques des cotes en question,
la priorité d’intervention est établie avec le tableau 1.5.
16
Tableau 1.5 – Priorités d’intervention (MTQ)
CEM ou CEC Délai d’intervention suggéré 6 Aucuns travaux requis 5 Travaux requis dans 6 à 10 ans 4 Travaux requis dans 3 à 5 ans 3 Travaux requis dans 1 à 2 ans 2 Travaux requis dès l’an prochain 1 Travaux prioritaires
(Source: [Drapeau et Bélanger, 1995])
L’évaluation de l’urgence de l’intervention dépend alors de la cote qui présente la valeur la
plus critique ou faible. Ainsi, par exemple, si le CEM est de 5 sur 6, mais le CEC est de 2
sur 6, la méthode recommande des travaux dès l’année prochaine. L’utilisation du tableau
1.5 permet de déterminer la priorité d’intervention d’un élément individuel par rapport à un
autre (Figure 1.5). Cependant, cette approche n’est pas en mesure d’intégrer en une seule
cote ou indicateur les différentes priorités des éléments d’une structure dans l’optique de
gérer cette dernière comme un tout. Ceci veut dire qu’il est possible par exemple de savoir
s’il est plus pressant de réparer une fondation ou une colonne d’un pont donné, mais que la
comparaison de ce pont avec un autre ne peut se faire directement avec cette méthode.
La méthodologie d’évaluation développée par le Ministère des Transports reste intéressante
puisque le choix d’intervention se fait en fonction de l’intégrité de la structure (CEM) ainsi
que de sa stabilité, fonctionnalité et sécurité (CEC).
17
Figure 1.6 – Rapport d’inspection générale (MTQ)
(Source: [Drapeau et Bélanger, 1995])
18
Lorsque la décision d’intervenir sur l’ouvrage est prise, le choix des méthodes et produits
de réfection se fait au cas par cas à l’aide de techniques normalisées disponibles dans
plusieurs articles et devis techniques [Hovington, 2003, communication personnelle]. Ces
devis techniques concernent des sujets tels que le béton projeté, les gainages, les bétons à
haute performance (BHP) et les bétons autoplaçants. Cependant, comme à Hydro-Québec,
il n’existe pas un outil unique qui gère le choix de ces produits et méthodes en fonction des
dégradations. Il s’agit plutôt d’un choix effectué en fonction de l’expertise effectuée sur la
structure. Étant donné que le Ministère des Transports administre un parc d’ouvrages assez
hétérogène (Figure 1.5), il s’avère compliqué d’uniformiser cette étape du processus de
réfection. D’ailleurs, les méthodes et façons de faire proposées dans les devis techniques
sont basées principalement sur l’expérience acquise lors de la réalisation de travaux
antérieurs, ainsi que sur la compréhension actuelle des phénomènes de dégradation des
matériaux et de vieillissement des différents éléments des structures [Drapeau et Bélanger,
1995].
1.4 U.S. Army Corps of Engineers (USACoE) Le U.S. Army Corps of Engineers est responsable de la gestion et l’entretien de
nombreuses structures hydrauliques aux États-Unis [McDonald, 1980]. Parmi ces
structures, on retrouve des barrages, des chenaux et des écluses en béton [Bullock, 1989].
L’information utilisée dans le processus décisionnel concernant l’intervention sur un
ouvrage est disponible sous divers formats: guides et rapports d’inspection, rapports sur la
performance et les propriétés des matériaux de réfection, manuels d’ingénierie et expertises
sur le terrain [Kaetzel et McDonald, 2000]. Afin d’améliorer la gestion de ces informations
ainsi que la prise de décision de l’ingénieur, deux outils ont été développés par le USACoE:
le logiciel HYDROCON et l’Indice de Condition du Béton des Structures Hydrauliques.
1.4.1 HYDROCON HYDROCON (« Hydraulic Concrete Decision Support System ») est un outil informatique
de support décisionnel destiné à améliorer l’entretien et la réfection des structures
19
hydrauliques en béton. Son objectif principal est d’optimiser le processus de prise de
décision, en fournissant de manière ordonnée à l’utilisateur les informations et le savoir-
faire les plus récents relatifs aux matériaux et produits et aux dégradations des structures.
En effet, ce logiciel détermine les causes des détériorations présentes dans les structures
hydrauliques en béton, telles que les barrages et les écluses, et fait ensuite des
recommandations sur les procédures et matériaux de réparation les plus appropriés
(www.ebiks.com). Pour ce faire, le système utilise une approche intégrée et systématique
en deux étapes successives: un module de diagnostic des dégradations et un module de
réparation [Kaetzel et McDonald, 2000].
Le module de diagnostic des dégradations du béton fonctionne en trois phases:
1. Identification de la dégradation
2. Émission d’une conclusion ou hypothèse sur la cause probable du dommage
3. Si nécessaire, recommandation sur les essais et procédures de laboratoire requis
pour confirmer la conclusion ou l’hypothèse
Les familles de dégradations comprises par ce module sont présentées dans le tableau 1.6.
Une fois que l’utilisateur a choisi une dégradation, le diagnostic s’effectue en posant des
questions successives sur les conditions générales de l’ouvrage et l’endroit où la
dégradation se trouve, pour aboutir aux causes probables du dommage.
20
Tableau 1.6 – Dégradations comprises dans le module de diagnostic de HYDROCON
(USACoE)
Famille de dégradation Dégradations comprises Fissuration - Fissures isolées
- Fissures en réseau - Fissures principalement parallèles - Fissures coïncidant avec l’armature - Fissures accompagnées de délamination - Fissures distribuées aléatoirement
Distorsion et mouvement - Flambement - Éclatement sous compression - Cambrement - Tassements différentiels - Gonflement de la masse de béton - Tassement - Déversement - Voilement
Infiltration et dépôts Infiltration: - Infiltration dans les joints ou joints
d’étanchéité - Infiltration dans les fissures - Infiltration à travers la masse de béton Dépôts: - Décoloration - Efflorescence - Exsudation - Incrustations
Irrégularités de surface - Bullage (« Bug Holes ») - Nids d’abeille - Joints froids apparents - Surfaces irrégulières - Faïençage - Poussière et débris
Pertes de masse - Écaillage - Éclatements - Abrasion ou Érosion
(Adapté du Logiciel HYDROCON)
21
Le module de réparation s’utilise une fois que la cause de la détérioration du béton est
connue et propose ensuite des recommandations relatives à la spécification des matériaux
ainsi qu’aux méthodes de réfection, de réhabilitation et d’entretien du béton. Les
dégradations pour lesquelles sont proposés des produits et des techniques sont répertoriées
dans le tableau 1.7.
Tableau 1.7 – Dégradations du béton visées par le module de réparation de HYDROCON
(USACoE)
Type de dégradation Dégradations concernées Fissures actives - Fissures provoquées par des processus de dégradation
- Fissures provoquées par l’effet de la température et des joints d’expansion inadéquats
- Fissures en réseau non orientées ou avec un patron distinctif
- Fissures isolées et fissures distribuées aléatoirement Fissures dormantes - Fissures en réseau non orientées ou avec un patron
distinctif - Fissures isolées et fissures distribuées aléatoirement
Infiltration/Ruissellement - Infiltration dans les joints ou joints d’étanchéité - Infiltration dans les fissures - Infiltration à travers la masse de béton
Dépôts - Dépôts de réactions alcalis-granulats - Dépôts de corrosion - Autres types de dépôts
Délamination - Délamination provoquée par des réactions alcalis-granulats
- Délamination provoquée par des joints inadéquats - Délamination accidentelle - Corrosion - Autres types de délamination
Écaillage et désintégration - Écaillage et désintégration provoqués par le gel-dégel - Écaillage et désintégration provoqués par l’attaque de
sulfates - Écaillage et désintégration provoqués par d’autres types
d’attaques chimiques - Écaillage et désintégration par l’eau agressive - Autres types d’écaillage et de désintégration
Abrasion Abrasion Érosion Érosion
(Adapté du Logiciel HYDROCON)
22
Ce module consiste à vérifier le type et la cause de la dégradation avec une série de
questions avant de proposer les méthodes et produits de réfection les plus adaptés.
L’utilisateur peut aussi consulter la base de données des fiches techniques des matériaux
placée sur Internet par le USACoE.
Cependant, HYDROCON ne possède pas un module qui indique à l’ingénieur la pertinence
d’intervenir sur l’ouvrage en fonction des dégradations du béton. En effet, les outils de ce
logiciel permettent uniquement de déterminer la cause du dommage et de sélectionner la
méthode et les produits de réfection (étapes 1 et 4 de l’approche systématique de réfection
expliquée dans l’introduction de ce chapitre). Même si elle n’est pas disponible dans
HYDROCON, une méthode pour quantifier le besoin d’intervenir sur un ouvrage existe
quand même au USACoE sous la forme d’un indice de condition du béton, comme il sera
vu dans le sous-chapitre suivant.
1.4.2 Indice de Condition du Béton des Structures Hydrauliques Afin d’évaluer la nécessité d’intervenir sur une structure hydraulique en béton, le U.S.
Army Corps of Engineers a développé l’Indice de Condition du Béton (IC) [Bullock, 1989]
[Bullock et Foltz, 1995]. Cet indice est une mesure quantitative de l’état actuel d’une
structure. Ainsi, en classant de manière uniforme et consistante l’état du béton dans un
barrage poids, un mur de rétention ou un déversoir sur une échelle de 0 à 100 (Tableau 1.8),
l’Indice de Condition du Béton indique les actions correspondantes à entreprendre sur
l’ouvrage (Tableau 1.9).
23 Tableau 1.8 – Échelle de valeurs de l’Indice de Condition du Béton (USACoE)
Valeur IC Condition Description 85 à 100 Excellente Pas de défauts constatés. Un peu d’usure normale due au
vieillissement. 70 à 84 Très bonne Seulement des détériorations et défauts mineurs sont évidents. 55 à 69 Correcte Quelques dégradations ou défauts sont évidents, mais le
fonctionnement de la structure n’est pas affecté. 40 à 54 Marginale Détérioration modérée. La structure devrait fonctionner de
façon adéquate sous les charges maximales prévues. 25 à 39 Pauvre Détérioration sévère dans au moins une partie de la structure.
Le fonctionnement peut être inapproprié sous chargement maximal.
10 à 24 Très pauvre Détérioration extensive. Le fonctionnement de la structure est inapproprié.
0 à 9 Hors d’usage La structure ne fonctionne plus.
(Source: [Bullock et Foltz, 1995])
Tableau 1.9 – Interprétation des valeurs de l’Indice de Condition du Béton (USACoE)
Zone Intervalle de valeurs de l’IC
Action
1 70 à 100 Aucune action immédiate n’est requise. 2 40 à 69 Une analyse économique des alternatives est conseillée afin
de déterminer la meilleure action d’entretien. 3 0 à 39 Une évaluation détaillée est nécessaire pour déterminer s’il
faut réparer, réhabiliter ou reconstruire.
(Source: [Bullock et Foltz, 1995])
En plus, les valeurs de l’Indice de Condition du Béton peuvent être utilisées pour suivre
l’évolution dans le temps de l’état du béton dans la structure, ainsi que pour faire une
comparaison de l’état général de différents ouvrages. Ceci peut s’avérer très utile lors de la
détermination des priorités d’interventions dans le parc des structures gérées.
La méthode pour obtenir l’indice IC d’une structure consiste d’abord à assigner des valeurs
déductibles à chaque type de dégradation constatée lors de l’inspection de l’ouvrage. Les
détériorations identifiées par ce système sont tirées du Guide for making a condition survey
of concrete in service [ACI Committee 201, 1992]. Le tableau 1.10 présente les
24
dégradations couvertes par la méthode de l’Indice de Condition du Béton. Le tableau 1.11
contient les valeurs déductibles associées aux dégradations du tableau 1.10.
Tableau 1.10 – Dégradations concernées par l’Indice de Condition du Béton (USACoE)
Catégorie de dégradation Dégradations Alignement Défauts structuraux ou matériaux qui
provoquent distorsion ou désalignement Fissuration - Fissures superficielles proches entre elles
par intervalles réguliers (Checking) - Fissuration par dégradation (D-Cracking)- Fissuration avec un patron distinctif - Fissuration horizontale - Fissuration verticale et transversale - Fissuration verticale et longitudinale - Fissuration diagonale - Fissuration aléatoire - Fissuration longitudinale sur sol
Pertes de matériau - Abrasion - Cavitation - Nids d’abeille - Éclatements (Pop-outs) - Écaillage - Délamination - Désintégration
Détérioration de l’acier - Taches de corrosion - Détérioration du renforcement - Détérioration de la précontrainte - Détérioration du blindage
Fuites d’eau, infiltrationset dépôts
- Fuites/Infiltrations - Dépôts
(Source: [Bullock et Foltz, 1995])
25
Tableau 1.11 – Valeurs déductibles assignées aux dégradations pour le calcul de l’Indice de
Condition du Béton (USACoE)
Dégradation Critère Valeur déductible Distorsion/Désalignement Pas de critères Cette dégradation limite la
valeur finale de l’indice de condition à un maximum de 39/100, donc à la zone 3 du
tableau 1.9. Fissures superficielles proches entre elles à intervalles réguliers
Pas de critères Utiliser abaque de la figure 1.7
Fissuration par dégradation
Pas de critères Utiliser abaque de la figure 1.7
Fissuration avec un patron distinctif
Pas de critères Utiliser abaque de la figure 1.7
Fissuration horizontale Ouverture « O » (pouces): Très fine (O ≤ 0,01)
Fine (0,01 < O ≤ 0,04) Moyenne (0,04 < O ≤ 0,08)
Large (O > 0,08)
5
O x 500 20 + (O – 0,04) x 375
35 Fissuration verticale et
transversale Ouverture « O » (pouces):
Très fine (O ≤ 0,01) Fine (0,01 < O ≤ 0,04)
Moyenne (0,04 < O ≤ 0,08) Large (O > 0,08)
5
O x 500 20 + (O – 0,04) x 375
35 Fissuration verticale et
longitudinale Ouverture « O » (pouces):
Très fine (O ≤ 0,01) Fine (0,01 < O ≤ 0,04)
Moyenne (0,04 < O ≤ 0,08) Large (O > 0,08)
10
2,5 + O x 750 32,5 + (O – 0,04) x 687,5
60 Fissuration diagonale Ouverture « O » (pouces):
Très fine (O ≤ 0,01) Fine (0,01 < O ≤ 0,04)
Moyenne (0,04 < O ≤ 0,08) Large (O > 0,08)
15
6,67 + O x 833 40 + (O – 0,04) x 625
65 Fissuration aléatoire Ouverture « O » (pouces):
Très fine (O ≤ 0,01) Fine (0,01 < O ≤ 0,04)
Moyenne (0,04 < O ≤ 0,08) Large (O > 0,08)
10
5 + O x 500 25 + (O – 0,04) x 625
50 Fissuration longitudinale
sur sol Ouverture « O » (pouces):
Très fine (O ≤ 0,01) Fine (0,01 < O ≤ 0,04)
Moyenne (0,04 < O ≤ 0,08)
10
5 + O x 500 25 + (O – 0,04) x 375
26
Large (O > 0,08) 40 Abrasion Profondeur « f » (pouces):
0 ≤ f < 2 2 ≤ f < 6
6 ≤ f
10
f x 5 30
Cavitation Profondeur « f » (pouces): 0 ≤ f < 2 2 ≤ f < 6
6 ≤ f
20
f x 10 60
Nids d’abeille Pas de critères Utiliser abaque de la figure 1.7
Éclatements (Pop-outs) Pas de critères Utiliser abaque de la figure 1.7
Écaillage Pas de critères Utiliser abaque de la figure 1.7
Délamination Pas de critères Utiliser abaque de la figure 1.7
Désintégration Pas de critères Utiliser abaque de la figure 1.7
Détérioration de l’acier par corrosion
• Corrosion avec délamination
• Peu de taches de corrosion• Taches importantes de
corrosion • Moins de 50% de la
surface examinée présente des aciers exposés
• Plus de 50% de la surface examinée présente des aciers exposés
30 5 10
10
20
Fuites d’eau/Infiltrations Débit « D » (gal/min): Infiltration d’eau
Fuite d’eau (D ≤ 10) Fuite d’eau (D > 10)
5 10 20
Dépôts Épaisseur « f » (pouces): f ≤ 0,1
0,1 < f ≤ 0,5 0,5 < f
2 5 10
(Source: [Bullock et Foltz, 1995])
27
Les valeurs déductibles pour les dégradations du tableau 1.11 qui n’ont pas de critères
spécifiés se déterminent avec l’abaque de la figure 1.7. Dans cet abaque, la valeur
déductible est fonction de la perte volumétrique de béton causée par la dégradation.
Figure 1.7 – Valeurs déductibles pour pertes de volume sur surfaces verticales et quasi-
verticales (USACoE)
(Source: [Bullock et Foltz, 1995])
Il est intéressant de constater que dans tous les cas, les valeurs déductibles associées aux
dégradations sont uniquement fonction de leurs propriétés géométriques ou mesures
(ouvertures, profondeurs, épaisseurs, surfaces, volumes ou débits), sans égard à
l’importance relative de l’élément sur laquelle ces défauts sont relevés.
Les informations requises pour obtenir les valeurs déductibles (dégradations et propriétés
géométriques) proviennent de la fiche d’inspection présentée sur les figures 1.8 et 1.9.
28
Figure 1.8 – Fiche d’inspection USACoE (Partie 1)
(Source: [Bullock et Foltz, 1995])
29
Figure 1.9 – Fiche d’inspection USACoE (Partie 2)
(Source: [Bullock et Foltz, 1995])
30
En plus de fournir la description des dégradations et de leurs mesures, la fiche d’inspection
indique aussi l’emplacement du défaut. Ainsi, plusieurs parties d’un barrage sont couvertes
par cette méthode, comme il peut être observé dans l’onglet « Location codes » (Figures 1.8
et 1.9). Le tableau 1.12 dresse la liste les composantes qui sont touchées par l’Indice de
Condition du Béton.
Tableau 1.12 – Parties d’un barrage couvertes par la méthode de l’Indice de Condition du
Béton (USACoE)
Parties d’un barrage couvertes par l’IC Face amont du barrage Face aval du barrage
Piliers Dalles de tabliers
Déversoir Mur de rétention
Planchers Galeries Tunnel
Conduites
(Adapté de [Bullock et Foltz, 1995])
Cependant, le fait de préciser dans la fiche d’inspection la composante structurale sur
laquelle les dégradations du béton sont observées ne sert qu’à indiquer l’emplacement du
défaut et rien d’autre. En effet, il n’existe pas de pondération ou de valeurs déductibles
associées à l’importance relative de chacune des composantes structurales présentées dans
le tableau 1.12. Ceci veut dire que le type de structure sur laquelle sont présentes les
détériorations ne peut pas influencer la valeur de l’Indice de Condition du Béton et donc la
quantification de la pertinence de l’intervention sur l’ouvrage.
Une fois que les informations contenues dans la fiche d’inspection sont colligées et que les
valeurs déductibles sont associées aux dégradations grâce au tableau 1.11, l’Indice de
Condition du Béton se calcule avec l’équation suivante [Bullock et Foltz, 1995]:
31
IC = 100 – [DV1 + 0,4(DV2) + 0,2(DV3) + 0,15(DV4) + 0,1(DV5)] [1.1]
Avec IC: Indice de Condition du Béton
DV1: Valeur déductible la plus élevée de la structure
DV5: Cinquième valeur déductible en ordre d’importance
L’indice IC est donc déterminé une fois que les cinq valeurs déductibles les plus élevées de
la structure inspectée ont été repérées et classées en ordre d’importance. Si moins de cinq
dégradations sont reportées lors de l’inspection, l’équation [1.1] reste valable, en donnant
une valeur de zéro aux valeurs déductibles des dégradations inexistantes. Par exemple, si
seulement trois dégradations sont reportées lors de l’inspection, les valeurs déductibles
DV4 et DV5 de l’équation [1.1] seront égales à zéro.
La pondération utilisée par l’équation [1.1] pour calculer l’Indice de Condition du Béton
permet de tenir compte de l’importance relative de chaque dégradation. Effectivement, plus
la valeur DV est grande, plus elle est pénalisée par le coefficient qui lui est associé. Cette
approche permet de diminuer les possibilités de fausser la valeur de IC par une mauvaise
interprétation de l’importance et de la quantité des dégradations sur l’ouvrage.
L’approche de l’Indice de Condition est donc intéressante dans l’optique de guider
l’ingénieur dans le choix des actions à entreprendre sur un ouvrage. Néanmoins, il faut
conserver à l’esprit que cette méthodologie considère uniquement les dégradations du béton
et leurs dimensions pour évaluer l’état du béton d’une structure.
Le classement d’un même type de structures avec l’indice IC ne représente pas un problème
particulier. En effet, il est simple par exemple de comparer les valeurs des Indices de
Condition de plusieurs piliers en béton et d’assigner la priorité d’intervention à ceux qui
présentent les valeurs plus basses. Cependant, l’exercice se complique lorsqu’il s’agit de
comparer les valeurs des indices IC de différentes structures afin de prendre une décision.
Par exemple, comment faire pour assigner la priorité à un pilier, une dalle de tablier, une
galerie ou un mur de rétention en fonction de leurs Indices de Condition? Même si ces
quatre composantes ont le même IC, cela ne veut pas dire forcément qu’elles nécessitent
32
l’intervention avec la même urgence. Le manque de critères à ce sujet laisse donc
l’ingénieur face à un choix subjectif, qui peut être basé sur divers aspects tels que la
fonction, la taille, le coût et l’accessibilité de l’élément en question. Comme il a été
mentionné précédemment, cet indice développé par le USACoE n’est pas conçu pour
guider le choix d’intervention relatif à des structures différentes, mais plutôt pour indiquer
celles qui présentent des déficiences du béton pouvant affecter leur intégrité structurale et
leur fonctionnalité.
1.5 REHABCON En Europe, les administrateurs et propriétaires d’infrastructures en béton s’intéressent eux
aussi de plus en plus à l’amélioration de la gestion à long terme de leurs ouvrages. Cet
intérêt est compréhensible puisqu’un nombre croissant de structures telles que des
bâtiments, des ponts, des stationnements et des barrages en béton présentent des
dégradations considérables. Face à cette situation, des décisions sont requises soit pour
réparer, renforcer, démolir ou reconstruire ces ouvrages. Malgré cela, il n’existe pas une
méthodologie qui guide les responsables des structures dans une prise de décision
rationnelle [Petersson et Andrade, 2003]. Ce manque de méthodes ou d’outils capables
d’offrir des réponses sur la nécessité, le moment et la façon d’intervenir se traduit par des
travaux de réfection effectués au mauvais moment, avec des méthodes et produits parfois
inappropriés [Byfors, 2003]. De même, le coût associé à ces interventions inadéquates est
élevé à cause du besoin récurrent d’intervenir sur la structure pour maintenir son intégrité et
sa fonctionnalité [Rodríguez, Muñoz et Ramírez, 2003].
REHABCON (« Strategy for Maintenance and Rehabilitation in Concrete Structures »,
www.rehabcon.org) est un projet de l’Union Européenne qui a pour but de développer,
tester et disséminer des techniques d’avant-garde pour la prise de décision concernant la
gestion et la réparation des structures en béton [Björkenstam et Troive, 2003]. Étant donné
que le projet est encore en phase de développement (il a débuté en juin 2001 et doit être
terminé en juin 2004), seule la philosophie entourant cet outil de gestion est disponible pour
le moment dans la littérature.
33
L’idée de REHABCON n’est pas de produire de nouvelles connaissances. Il s’agit plutôt
d’intégrer le savoir existant dans un outil ou un manuel qui guide le gestionnaire dans son
choix d’intervention, ainsi que des méthodes et produits de réfection les plus appropriés
aux conditions de l’ouvrage [Byfors, 2003]. REHABCON sera alors un outil d’aide à la
gestion qui améliorera le processus décisionnel de sélection et de priorisation des actions
nécessaires au maintien de la fiabilité d’un ou de plusieurs ouvrages, comme illustré sur la
figure 1.10.
Figure 1.10 – Illustration de l’utilité du projet REHABCON
(Source: [Petersson et Andrade, 2003]) La courbe en pointillés illustre bien comment la performance décroît en fonction de la
durée de vie d’une structure quelconque. Les courbes en gras présentent l’éventail
d’impacts espérés de REHABCON, c’est-à-dire, le maintien ou l’amélioration de la
performance dans le temps.
L’utilisation de REHABCON pour choisir les meilleures actions d’intervention en fonction
du type de dommage devra alors permettre de rehausser ou de maintenir de façon rentable
la performance structurale, au-delà des limites acceptables du point de vue de la
fonctionnalité et de l’état de l’ouvrage. Pour ce faire, il est prévu que cet outil couvre cinq
étapes successives [Björkenstam et Troive, 2003]:
1. Évaluation
2. Besoins et Exigences
3. Solutions techniques
34 4. Optimisation
5. Action finale
L’étape d’évaluation consiste en premier lieu à déterminer la cause du dommage puis à
estimer l’impact que celui-ci provoque sur la sécurité et la vie résiduelle de la structure
étudiée [idem]. Pour cela, une évaluation préliminaire est d’abord effectuée. Celle-ci est
basée sur une approche qualitative empirique qui utilise plusieurs indices afin d’obtenir le
niveau général d’endommagement de la structure. Avec ce premier niveau d’évaluation,
l’ingénieur sera en mesure d’établir l’urgence d’intervention selon un classement final en
quatre niveaux ([Rodríguez, Muñoz et Ramírez, 2003]), grâce à un indice qui devrait
s’appeler « Indice Simplifié de Dommage Structural » [Björkenstam et Troive, 2003]. Une
fois l’évaluation préliminaire complétée, une estimation quantitative détaillée est effectuée
pour estimer l’impact de la détérioration sur la structure. Cette estimation plus poussée
devra intégrer les conditions des matériaux et leur niveau d’endommagement, leur capacité
à supporter des charges de service ainsi que les effets de la dégradation sur l’ouvrage tels
que des problèmes de déformation, de cisaillement et d’adhérence.
La deuxième étape vise à déterminer les besoins et exigences associés à l’ouvrage afin de
mieux cibler le niveau de performance à atteindre avec l’intervention. Pour cela, deux types
d’exigences sont considérés, soit les exigences juridiques de niveaux national et européen,
puis les exigences spécifiques du propriétaire [Björkenstam et Troive, 2003].
L’étape suivante consiste à considérer toutes les solutions techniques possibles. Ainsi, sont
étudiées des possibilités telles qu’une non-intervention, des inspections plus régulières, la
réfection, la réhabilitation, le renforcement ou encore la démolition et la reconstruction de
l’ouvrage. Les facteurs pris en compte lors de cette évaluation sont la durabilité et la durée
de vie résultantes de l’intervention, le comportement structural subséquent, l’exécution des
travaux, les effets environnementaux des matériaux utilisés et bien sûr les coûts afférents à
chaque cas [Rodríguez, Muñoz et Ramírez, 2003].
La quatrième partie compare les différentes alternatives possibles entre elles afin de
déterminer quelle est l’option d’intervention optimale à adopter. Cette optimisation du
choix d’action à entreprendre se fait en fonction de considérations financières,
35
environnementales et d’analyse probabiliste des risques associés [Björkenstam et Troive,
2003].
La dernière étape de REHABCON propose l’option d’intervention jugée optimale, qui
résulte des quatre étapes précédentes, à la personne responsable de prendre la décision
finale. Cependant, tous les auteurs cités dans ce sous-chapitre précisent que la décision
ultime revient toujours au gestionnaire, qui peut en dernière instance voir son choix
influencé par des aspects non prévus tels que l’impact de l’intervention sur l’esthétique de
l’ouvrage ou sur l’opinion publique.
Le projet REHABCON ne manque certainement pas d’ambitions. Si le manuel final que
promettent les sources consultées se concrétise, cet outil sera sans doute parmi les plus
complets au monde. Cependant, l’idée d’intégrer dans la prise de décision la gestion du
risque probabiliste avec les analyses économiques, environnementales et structurales
semble à date un peu optimiste. C’est pour cela que l’auteur de ce mémoire invite le lecteur
à conserver une certaine prudence face aux concepts avancés, car comme il sera vu lors des
prochains chapitres, l’exercice nécessaire pour créer et assembler un système de prise de
décision n’est pas une tâche simple. Il est alors à espérer que les prochaines années
permettront à ce projet européen d’avancer et d’offrir aux gestionnaires un outil fort
attendu.
1.6 Discussion Même si les approches présentées varient en fonction des organisations et leurs besoins
spécifiques, leur objectif reste le même: guider le gestionnaire afin d’optimiser sa prise de
décision concernant la pertinence, le moment et la façon d’intervenir sur son ouvrage. Pour
cela, trois étapes importantes sont utilisées, à divers degré, dans chaque approche:
1. Le diagnostic des dégradations
2. L’évaluation de la pertinence de l’intervention
3. Le choix des méthodes et des produits de réfection appropriés à la détérioration
36
Ce sous-chapitre a pour intention d’analyser, à partir de ces trois points, les méthodes
passées en revue, afin de mettre en évidence les aspects à considérer pour l’élaboration de
l’outil développé avec Hydro-Québec.
1.6.1 Diagnostic des dégradations La détermination précise des causes d’une détérioration quelconque du béton est un sujet
complexe. Ceci s’explique par le manque de connaissance et la complexité des phénomènes
qui affectent ce matériau, à leur évolution dans le temps, ainsi qu’à leur concomitance. À ce
sujet, la plupart des références consultées se limitent à citer et définir brièvement les divers
dommages du béton. En effet, à part le module de Diagnostic du logiciel HYDROCON, la
partie initiale des autres méthodes n’émet pas de conclusions sur les causes spécifiques de
l’endommagement constaté sur l’élément étudié. Cependant, toutes les méthodologies
reconnaissent cinq familles principales de dégradations qui affectent le béton:
• Fissuration
• Distorsion et mouvement
• Infiltrations et dépôts
• Irrégularités de surface
• Pertes de masse
La quantité et le type d’endommagements regroupés dans chaque famille sont variables de
méthode en méthode. Les dégradations du béton identifiées par Hydro-Québec sont
présentées sur la figure 1.1, celles du MTQ dans le tableau 1.2 et celles de HYDROCON
dans le tableau 1.6. Dans le cas de REHABCON on ne peut rien dire à ce sujet sinon de
rappeler l’intention de faire un outil de diagnostic que l’auteur de ce mémoire imagine
similaire dans son approche à celui du U.S. Army Corps of Engineers.
Le diagnostic efficace d’une dégradation du béton passe par une bonne interprétation de la
pathologie de la détérioration, ainsi que par la prise en considération des conditions
auxquelles est soumise la structure. La façon de procéder du module de Diagnostic de
HYDROCON est intéressante, puisqu’elle interroge l’utilisateur en un premier temps sur
37
les conditions globales de l’ouvrage et de la dégradation, puis cerne au fur et à mesure les
causes probables du défaut par élimination successive des options qui reçoivent des
réponses négatives.
Il faut rappeler qu’avec ces processus, la détermination des causes d’une dégradation se fait
en partant de simples observations visuelles. Le niveau de confiance du diagnostic n’est
certes pas celui qui est associé à une étude de laboratoire, mais les avantages d’une telle
approche ne doivent pas être négligés. En effet, lorsque le parc de structures à gérer est
d’une grandeur respectable, l’utilisation d’un module de ce type permet de gagner du temps
et de l’argent lorsqu’il faut choisir les méthodes et produits de réfection les plus appropriés
pour les diverses dégradations constatées.
1.6.2 Évaluation de la pertinence de l’intervention Cette étape est fondamentale dans tout outil d’aide à la gestion des interventions sur un
ouvrage en béton. Les instruments présentés par cette revue de documentation sont
différents et il est intéressant de les comparer pour comprendre leurs côtés positifs et
négatifs.
Le premier aspect à souligner est que la prise de décision relative à l’intervention se fait
dans tous les cas en fonction des informations fournies par les inspections effectuées sur la
structure et ses éléments ou composantes. Les fiches d’inspection utilisées (Figure 1.2 pour
Hydro-Québec, Figure 1.3 pour le MTQ et Figures 1.8 et 1.9 pour le USACoE) fournissent
quelques données en commun, telles que l’emplacement, la description et les propriétés
(mesures ou cotes) de la dégradation.
Malgré cette philosophie d’inspection assez similaire entre les méthodes consultées, les
façons d’utiliser les données de ces fiches pour arriver à une décision d’intervention sont
très distinctes. Comme il a été largement expliqué, chaque méthodologie a ses
particularités.
Dans le cas d’Hydro-Québec, on ne peut pas vraiment parler de « méthode de prise de
décision » mais plutôt d’interprétation variable des informations des inspections d’un
38
ingénieur à l’autre. Que ce soit avec la méthode de pronostic financier des conséquences
d’une non-intervention au moment présent ([Prézeau et Rivest, 1996]) ou bien avec les
critères de caractérisation du béton du tableau 1.1 ([Rivest, 2002]), le choix d’intervenir sur
la structure est basé sur le type du dommage et sur ses propriétés géométriques. Dans tous
les cas, la décision est subjective puisqu’il n’existe pas d’indices, de cotes ou autres
indicateurs quantitatifs qui permettent d’homogénéiser les actions à entreprendre.
L’ingénieur choisit alors les ouvrages sur lesquelles il va agir en utilisant son jugement
personnel pour déterminer l’importance relative de chaque dégradation et de chaque
composante structurale.
Le Ministère des Transports du Québec (MTQ) utilise une approche plus systématique pour
évaluer la pertinence d’une intervention. En premier lieu, les dégradations du béton sont
classifiées par degré d’importance avec un indice de gravité des défauts du béton (Tableau
1.2). Jusqu’à ce point, l’approche est semblable à celle des critères de caractérisation du
béton d’Hydro-Québec, dans le sens où les dégradations sont ordonnées en fonction de
leurs mesures. Cependant, le MTQ va au-delà de ce niveau, puisque deux cotes
supplémentaires sont déterminées. En effet, la cote d’évaluation du matériau (Figure 1.4)
permet de mesurer les effets de la dégradation sur l’intégrité de la structure et la cote
d’évaluation du comportement (Tableau 1.4) permet d’indiquer l’impact du défaut sur la
stabilité, la fonctionnalité et la sécurité de l’élément. À la fin, l’évaluation de l’urgence
d’intervention se fait en fonction de la plus faible valeur de CEM ou de CEC (Tableau 1.5).
Ainsi, plus la valeur de la cote la plus critique est faible, plus il est pressant de réaliser les
travaux de réfection. L’avantage de ces deux indicateurs est qu’en plus de représenter la
dégradation et ses propriétés, ils considèrent aussi l’emplacement de l’endommagement. En
effet, l’importance relative structurale (principale, secondaire ou accessoire) est prise en
compte puisque les critères sont pondérés pour que les cotes attribuées à chaque élément
aient la même importance lors de l’établissement de la priorité des travaux à effectuer.
Malgré cela, avec cette méthode d’évaluation, le choix de l’ingénieur est subjectif en ce qui
concerne l’estimation de la priorité d’action pour des structures qui ont la même
importance. Par exemple, comment prioriser l’intervention entre deux éléments principaux
(Figure 1.5) tels qu’une poutre à âme pleine ou une dalle épaisse? Il est clair que cette
méthode manque de précision à ce niveau même si elle est celle qui intègre le mieux, parmi
39
les méthodes répertoriées, les considérations de dégradations et de structure dans
l’assistance décisionnelle.
Le U.S. Army Corps of Engineers évalue les actions à entreprendre sur un ouvrage
hydraulique en quantifiant avec son Indice de Condition du Béton (IC) l’état actuel du
matériau (Tableau 1.9). Tel qu’expliqué, en utilisant des valeurs déductibles (DV) associées
aux diverses dégradations en fonction de leurs propriétés géométriques (Tableau 1.11), cet
indice se calcule avec l’équation [1.1]:
IC = 100 – [DV1 + 0,4(DV2) + 0,2(DV3) + 0,15(DV4) + 0,1(DV5)]
Ici encore, même si la prise de décision se fait sur une base quantitative, elle ne prend en
considération que les types des dégradations et leurs mesures. Cette approche n’arrive donc
pas au niveau de l’approche MTQ, qui permet au moins de distinguer les structures en trois
niveaux d’importance lors de la prise de décision. L’estimation objective de la priorité
d’intervention à l’intérieur d’un groupe de structures différentes, avec un indice IC, n’est
donc pas possible. Cependant, cette méthode possède une arme que ne possèdent pas les
autres outils étudiés: une équation simple qui permet de relativiser l’importance des valeurs
déductibles (DV) lors du calcul de l’Indice de Condition. Dans le cas de cette méthode, les
indicateurs utilisés pour calculer IC ne tiennent compte que des dégradations et de leurs
mesures. Mais, que serait cette approche si on arrivait à intégrer dans les valeurs
déductibles de l’équation [1.1] la notion de l’importance relative des composantes
structurales? Cela permettrait sans doute de distinguer le besoin relatif d’intervention de
différentes structures ou composantes sur une base rationnelle et uniforme.
Pour ce qui est de l’outil européen REHABCON, les auteurs consultés parlent d’un Indice
Simplifié de Dommage Structural. Cet indice permettrait d’établir l’urgence de
l’intervention selon un classement en quatre niveaux. Cependant, le fait de lire que
plusieurs indicateurs permettront de déterminer cet indice laisse planer le mystère quant à la
portée de cette méthode d’évaluation de la pertinence des interventions.
Pour terminer, on retient alors qu’au sujet de la détermination de la nécessité d’une
intervention, toutes les méthodes considèrent à un degré variable les dégradations et leurs
40
mesures. Cependant, pour ce qui est de la prise en compte de l’importance relative de la
structure examinée, seule la méthode MTQ est capable de le faire (avec les limitations
expliquées). Une bonne méthode qui permet d’évaluer la pertinence d’une intervention doit
donc au moins utiliser des indicateurs relatifs à la structure ainsi qu’à la dégradation et ses
mesures.
1.6.3 Méthodes et produits de réfection La dernière partie d’un outil qui vise à améliorer la gestion des interventions sur un ouvrage
en béton doit présenter de manière claire les méthodes et produits de réfection les plus
appropriés aux dégradations présentes sur la structure.
Les deux premières méthodologies examinées ne possèdent pas un outil unique qui soit en
mesure de fournir à l’utilisateur les spécifications optimales de matériaux et façons de faire
en fonction des défauts du béton. Dans le cas d’Hydro-Québec, l’absence d’un tel outil ou
manuel se doit au fait que la plupart de l’information pertinente se trouve actuellement
dispersée dans plusieurs rapports, normes et devis techniques. Dans le cas du Ministère des
Transports du Québec, la situation est similaire, étant donné la grande variété de sources
d’information qui contiennent les normes et conditions d’utilisation de ces produits et
techniques de réfection. Cette situation à Hydro-Québec et au MTQ ne facilite pas l’accès
des ingénieurs responsables des travaux de réfection aux informations. De même, cette
situation peut entraîner un choix inefficace du type d’intervention du point de vue de la
durabilité et de la rentabilité des travaux.
Avec le module de réparation de HYDROCON, le U.S. Army Corps of Engineers arrive à
regrouper efficacement ses connaissances relatives aux approches et produits de réfection.
De plus, ces informations sont classées en fonction du type de la détérioration du béton qui
affecte l’ouvrage, ainsi que des conditions auxquelles ce dernier est soumis. Cette
procédure améliore l’accès aux données pertinentes et le choix subséquent de l’ingénieur,
une fois que les causes de la détérioration sont déterminées avec le module de diagnostic.
Comme à Hydro-Québec et au MTQ, le U.S. Army Corps of Engineers ne possédait pas
une référence uniformisée de produits et méthodes de réfection [Kaetzel et McDonald,
41
2000]. Cependant, un important effort fut réalisé afin de remédier cette situation. Le
résultant de ce travail est très intéressant puisqu’à partir d’une dégradation quelconque,
l’utilisateur peut rapidement envisager les meilleures alternatives d’intervention pour faire
face au problème.
À ce sujet, l’approche méthodologique du manuel REHABCON est semblable à celle de
HYDROCON. En plus de proposer toutes les solutions possibles, cette méthode vise même
à déterminer la meilleure alternative d’intervention en fonction de considérations de
rentabilité, d’environnement et de gestion du risque d’échec associé à chaque option.
Il est donc clair que pour assembler un module de méthodes et produits de réfection qui
soit efficace, il faut regrouper et classer les options d’intervention en fonction des
dégradations ou détériorations du béton.
1.7 Conclusion Cette revue de documentation a présenté quelques-uns des outils et méthodologies d’aide à
la gestion des interventions sur les ouvrages en béton qui existent en Amérique du Nord et
en Europe.
Les outils d’assistance décisionnelle sont peu nombreux et ceux qui ont été répertoriés
datent au plus d’une quinzaine d’années. En fait, ils font partie d’une nouvelle tendance qui
vise à intégrer de façon systématique et uniforme les diverses étapes d’une intervention sur
un ouvrage en béton. La preuve de ceci est le nombre croissant de compagnies et
d’organismes qui s’intéressent de près à ces méthodes, à cause de l’importance des coûts
associés aux réfections et autres interventions requises pour maintenir l’intégrité et la
fonctionnalité de leurs structures.
La forme de l’approche utilisée par chaque organisation est différente, mais le principe
reste le même. En effet, trois étapes successives fondamentales sont retrouvées dans la
plupart de ces outils décisionnels: la détermination des causes de la dégradation,
l’évaluation de la pertinence et du type d’intervention et finalement le choix des méthodes
et des produits de réfection appropriés. Le suivi méthodique de ces trois phases lors de
42
l’évaluation des infrastructures assure une gestion optimale des interventions en fonction
des ressources disponibles. Concrètement, l’application d’une même approche rationnelle à
tous les ouvrages permet de les comparer objectivement et de choisir les meilleures actions
à entreprendre.
Même si la décision ultime relative au moment et au type d’intervention revient à
l’ingénieur ou au gestionnaire responsable de la gestion des ouvrages, ces outils, manuels
ou méthodes permettent de guider ce choix final de façon homogène et cohérente.
CHAPITRE 2
DIAGNOSTIC DES DÉGRADATIONS DU BÉTON
2.1 Introduction La première étape à franchir pour intervenir efficacement sur un ouvrage en béton consiste
à déterminer les causes des dommages existants. Cette étape peut aussi être la plus
importante du processus de réfection ou d’entretien. En effet, si le phénomène qui provoque
la détérioration du béton de base n’est pas contrôlé ou si son diagnostic est incorrect, il est
fort probable que ce mécanisme de dégradation affecte aussi le béton de réparation [Smoak,
1997]. Une identification incorrecte de la source du problème se traduit alors par des
interventions coûteuses, infructueuses et surtout récurrentes, ce qui n’est certainement pas
intéressant du point de vue de la durabilité des travaux et des budgets, parfois limités, des
gestionnaires.
Comme il a été expliqué lors de la revue de la documentation, il n’existe actuellement pas à
Hydro-Québec d’outil qui effectue le diagnostic des dégradations du béton des ouvrages
hydrauliques. Il est donc important en premier lieu de mettre en place une méthodologie de
diagnostic afin de préciser convenablement l’origine de ces endommagements. Ceci
permettra d’améliorer l’interprétation des symptômes des défauts et par conséquent de
faciliter le choix postérieur des actions et des matériaux requis lors de l’intervention sur la
structure.
44
Ce chapitre explique la procédure adoptée pour effectuer le diagnostic des dommages du
béton des barrages d’Hydro-Québec, puis présente rapidement le module de diagnostic
inclus dans le logiciel développé pour l’aide à la gestion des interventions.
2.2 Méthodologie Il a été vu au sous-chapitre 1.2 qu’il existe depuis plusieurs années à Hydro-Québec une
classification uniformisée des dégradations présentes sur une structure hydraulique. La
figure 2.1 présente à nouveau cette grille de classification.
Figure 2.1 – Grille de classification uniformisée des dégradations
(Source: [Fortin, Larivière, Manescu et Stéresco, 1995]) Ce classement inclut des dégradations qui sont propres au béton et d’autres qui le sont aux
sols et aux roches. Il faut donc d’abord trier dans cette liste les détériorations qui sont
pertinentes à cette étude, soit celles du béton. Le tableau 2.1 présente ces dégradations.
45
Tableau 2.1 – Classification des dégradations du béton par Hydro-Québec
CODE Dégradation (« Terme ») 1 Fissure 10 Venue d’eau 16 Éclatement 17 Décollement en plaques 18 Corrosion 19 Érosion 20 Écaillage/Désintégration 21 Nid d’abeille 22 Joint froid 23 Détériorations multiples du béton 24 Zone de béton réparé 25 Irrégularité de surface 26 Scellant de joint défectueux 27 Déplacement apparent 29 Vide sous le blindage
(Source: [Fortin, Larivière, Manescu et Stéresco, 1995])
Lors de la revue de documentation, il a aussi été mentionné que le U.S. Army Corps of
Engineers a créé HYDROCON (section 1.4.1). Ce logiciel possède un module qui effectue
à partir de simples observations visuelles le diagnostic des endommagements du béton de
structures hydrauliques telles que des barrages, des chenaux ou des évacuateurs. Cela
s’effectue en interrogeant successivement l’utilisateur sur les conditions de l’ouvrage et du
matériau pour éliminer progressivement les sources improbables du problème. La
procédure utilisée par ce module comprend une liste détaillée de dégradations (Tableau
2.2). Étant donné que l’outil de diagnostic requis par Hydro-Québec s’applique au même
type de structures hydrauliques en béton et de détériorations, il est intéressant de voir si les
dégradations traitées par HYDROCON sont similaires à celles d’Hydro-Québec. Le tableau
2.3 fait la synthèse de l’équivalence des terminologies.
46
Tableau 2.2 – Dégradations comprises dans le module de diagnostic de HYDROCON
Famille Dégradations Fissuration - Fissures isolées
- Fissures en réseau - Fissures principalement parallèles - Fissures coïncidant avec l’armature - Fissures accompagnées de délamination - Fissures distribuées aléatoirement
Distorsion et mouvement - Flambement - Éclatement sous compression - Cambrement - Tassements différentiels - Gonflement de la masse de béton - Tassement - Déversement - Voilement
Infiltration et dépôts Infiltration: - Infiltration dans les joints ou joints
d’étanchéité - Infiltration dans les fissures - Infiltration à travers la masse de béton Dépôts: - Décoloration - Efflorescence - Exsudation - Incrustations
Irrégularités de surface - Bullage - Nids d’abeille - Joints froids apparents - Surfaces irrégulières - Faïençage - Poussière et débris
Pertes de masse - Écaillage - Éclatements - Abrasion ou Érosion
(Adapté du Logiciel HYDROCON)
47
Tableau 2.3 – Équivalence de pathologies entre Hydro-Québec et HYDROCON pour le
diagnostic des dégradations du béton
Dégradations Hydro-Québec (Tableau 2.1)
Dégradations HYDROCON (Tableau 2.2)
Fissure Famille de dégradation « Fissuration » Venue d’eau Famille de dégradation « Infiltration » Éclatement « Éclatements », dans famille de dégradation « Pertes de
masse » Décollement en plaques « Fissures accompagnées de délamination », dans famille
de dégradation « Fissuration » Corrosion - « Fissures coïncidant avec l’armature » dans famille de
dégradation « Fissuration » - « Décoloration » dans famille de dégradation
« Dépôts » Érosion « Abrasion ou érosion » dans famille de dégradation
« Pertes de masse » Écaillage/Désintégration « Écaillage » dans famille de dégradation « Pertes de
masse » Nid d’abeille « Nids d’abeille » dans famille de dégradation
« Irrégularités de surface » Joint froid « Joints froids apparents » dans famille de dégradation
« Irrégularités de surface » Détériorations multiples du
béton Toutes les familles de dégradations
Zone de béton réparé Cette dégradation ne précise pas de diagnostic puisqu’il s’agit uniquement de la constatation d’une couche de béton de réparation lors de l’inspection
Irrégularité de surface Famille de dégradation « Irrégularités de surface » Scellant de joint défectueux Famille de dégradation « Infiltration »
Déplacement apparent Famille de dégradation « Distorsion et mouvement » Vide sous le blindage Famille de dégradation « Distorsion et mouvement »
2.3 Module de diagnostic des dégradations du béton Étant donné que les pathologies considérées par HYDROCON pour le diagnostic des
dégradations du béton sont similaires à celles qui sont utilisées par Hydro-Québec (Tableau
2.3), il n’est pas nécessaire de réinventer la roue en ce qui concerne la détermination des
causes des dommages du béton sur les structures hydrauliques. Ainsi, le module de
diagnostic du logiciel d’aide à la gestion des interventions sur les barrages en béton,
48
présenté au chapitre 5 de ce mémoire, est une adaptation du module de diagnostic de
HYDROCON aux conditions du projet. Effectivement, de nombreuses images et
illustrations sur les différentes pathologies du béton, en provenance des banques de données
d’Hydro-Québec, ont été greffées aux différentes étapes du processus de diagnostic afin de
rendre cet outil plus convivial et familier envers les utilisateurs.
2.4 Conclusion La détermination des causes des dégradations du béton est essentielle pour réussir les
interventions en termes de qualité, durabilité et rentabilité. Le processus menant à la source
du problème est inclus dans un outil informatique de diagnostic adapté du logiciel
HYDROCON, de caractère public. Ce module permet une meilleure interprétation de la
pathologie de la dégradation puisque les diverses conditions auxquelles est soumise la
composante sont prises en considération. Cette façon de procéder permet par la suite
d’améliorer le choix des méthodes et des produits les plus aptes à combler les déficiences
causées par l’endommagement sur l’ouvrage.
CHAPITRE 3
ÉVALUATION DE LA PERTINENCE D’INTERVENTION
3.1 Introduction Une fois que la cause de la dégradation est connue et que l’évaluation de l’étendue des
dommages est effectuée lors de l’inspection, il est nécessaire de prendre une décision quant
à la nécessité d’effectuer des travaux sur la structure.
L’évaluation de la pertinence d’une intervention sur un ouvrage en béton n’est pas une
tâche simple. En effet, ce n’est pas parce qu’une structure est endommagée qu’elle requiert
forcément des travaux de réfection ou d’entretien [Smoak, 1997]. Chaque processus de
dégradation survient de façon différente sur le béton, et en plus, ses conséquences sur la
fonctionnalité, sécurité et intégrité de l’ouvrage dépendent de son évolution dans le temps,
de sa concomitance avec d’autres détériorations ainsi que des conditions auxquelles est
soumise la structure.
L’établissement rationnel des besoins des composantes endommagées, en terme de travaux
de réfection ou d’entretien, est essentiel dans l’optique d’améliorer la distribution et la
planification des budgets et des efforts consacrés au maintien de la performance globale du
parc d’ouvrages gérés.
50
Cependant, à Hydro-Québec, l’optimisation des interventions quant à leur réelle urgence
nécessite des analyses qui demeurent complexes même pour les ingénieurs expérimentés
chargés de l’évaluation de l’état des barrages. Au fait, ces spécialistes ne disposent pas
actuellement de normes ou de critères précis pour la prise de décision en ce qui concerne la
priorisation et l’amélioration des travaux de réfection [Saleh, 2002].
Il est alors crucial de développer un outil ou une méthodologie qui classifie les
endommagements du béton de façon rationnelle et homogène, afin d’orienter l’ingénieur
dans une prise de décision objective. La mise en place d’une approche d’assistance
décisionnelle de ce genre cherche à atteindre les objectifs suivants [Saleh et coll., 2003]:
• Évaluer objectivement l’importance de la structure (sous-composantes,
composantes et barrages) et des déficiences du béton
• Planifier, en ordre d’importance, les campagnes de réfection
• Optimiser le moment et le nombre d’interventions
• Garantir la pertinence des interventions
• Constater l’évolution temporelle de l’état de la structure évaluée
Ce chapitre est structuré de la façon suivante:
• Le sous-chapitre 3.2 explique les critères d’analyse décisionnels mis en place pour
évaluer la pertinence d’une intervention sur un ouvrage hydroélectrique en béton.
Dans cette partie, la présentation de l’indice qui permet de quantifier la nécessité
d’intervention (Indice d’Endommagement) est suivie par celle des différents
indicateurs qui influencent ledit indice (indices de structure, de pathologie et de
phénomène)
• Le sous-chapitre 3.3 explique le calcul de l’Indice d’Endommagement
• Le sous-chapitre 3.4 présente de façon brève le module d’assistance décisionnelle
créé pour le logiciel d’aide à la gestion des interventions
• Le sous-chapitre 3.5 discute l’approche proposée en la comparant aux autres
méthodes répertoriées dans la revue de documentation
51
• Le sous-chapitre 3.6 conclue au sujet de la méthodologie développée pour évaluer
la pertinence d’intervention
3.2 Critères d’analyse décisionnels Les critères d’analyse décisionnels présentés dans ce chapitre permettent d’évaluer la
pertinence d’une intervention. La méthodologie adoptée est simple car elle fait appel à des
données que les ingénieurs d’Hydro-Québec colligent de manière régulière et systématique
[Saleh et coll., 2003]. Ainsi, c’est à partir du savoir-faire du personnel en charge des
inspections que cette approche a été développée.
Comme il sera vu, plusieurs paramètres doivent être considérés afin d’incorporer l’aspect
structural et celui de l’endommagement proprement dit dans la prise de décision:
• Le type de la structure (composantes et sous-composantes)
• La pathologie de la dégradation (terme, caractéristiques et mesures)
• L’impact de la dégradation sur la structure
3.2.1 Indice d’Endommagement L’Indice d’Endommagement a été développé en partant de l’idée de l’Indice de Condition
du béton des structures hydrauliques [Bullock et Foltz, 1995]. En effet, l’indice IE est une
valeur comprise entre 0 et 100 qui permet de classifier numériquement l’état du béton dans
la structure évaluée en trois zones (verte, jaune et rouge). Cette classification par zones est
la même que celle qui est proposée par la méthode de l’USACoE et propose les actions
correspondantes à entreprendre en fonction du degré d’endommagement du béton. Le
tableau 3.1 présente l’échelle de valeurs de l’Indice d’Endommagement, tandis que le
tableau 3.2 présente les trois intervalles de valeurs qui permettent d’orienter l’ingénieur
dans son choix d’intervention.
52 Tableau 3.1 – Échelle de valeurs de l’Indice d’Endommagement du béton (IE)
Tableau 3.2 – Interprétation des zones de valeurs de l’Indice d’Endommagement
Une évaluation détaillée est nécessaire pour déterminer s’il faut réparer, réhabiliter, ou reconstruire
0 à 39Rouge3
Une analyse économique des alternatives de réparation est conseillée afin de déterminer la meilleure action d’entretien
40 à 69Jaune2
Aucune action immédiate n’est requise70 à 100Verte 1
ActionIntervalle de valeurs de l’IE
Zone
Une évaluation détaillée est nécessaire pour déterminer s’il faut réparer, réhabiliter, ou reconstruire
0 à 39Rouge3
Une analyse économique des alternatives de réparation est conseillée afin de déterminer la meilleure action d’entretien
40 à 69Jaune2
Aucune action immédiate n’est requise70 à 100Verte 1
ActionIntervalle de valeurs de l’IE
Zone
La structure ne fonctionne plusHors d’usage
0 à 9
Détérioration extensive. Le fonctionnement de la structure est inapproprié
Très mauvaise
10 à 24
Détérioration sévère dans au moins une partie de la structure. Le fonctionnement peut être inapproprié sous chargement maximal
Mauvaise25 à 39
Détérioration modérée. La structure devrait fonctionner de façon adéquate sous les charges maximales prévues
Marginale40 à 54
Quelques dégradations ou défauts sont évidents, mais le fonctionnement de la structure n’est pas affecté
Correcte55 à 69
Seulement des détériorations et défauts mineurs sont évidents
Très bonne
70 à 84
Pas de défauts constatés. Un peu d’usure normale due au vieillissement
Excellente85 à 100
DescriptionConditionValeur IE
La structure ne fonctionne plusHors d’usage
0 à 9
Détérioration extensive. Le fonctionnement de la structure est inapproprié
Très mauvaise
10 à 24
Détérioration sévère dans au moins une partie de la structure. Le fonctionnement peut être inapproprié sous chargement maximal
Mauvaise25 à 39
Détérioration modérée. La structure devrait fonctionner de façon adéquate sous les charges maximales prévues
Marginale40 à 54
Quelques dégradations ou défauts sont évidents, mais le fonctionnement de la structure n’est pas affecté
Correcte55 à 69
Seulement des détériorations et défauts mineurs sont évidents
Très bonne
70 à 84
Pas de défauts constatés. Un peu d’usure normale due au vieillissement
Excellente85 à 100
DescriptionConditionValeur IE
53
Il est important de souligner que cet indice a été conçu pour quantifier la pertinence de
l’intervention en fonction des impacts des dégradations sur la pérennité de la structure,
c’est-à-dire sur son intégrité et son comportement. L’indice IE ne doit pas être confondu
avec l’Indice de Condition qui est en cours de développement afin de pouvoir classifier les
barrages, en remblai et en béton, en fonction de leur sécurité [Robichaud, 2002,
communication personnelle]. Cet outil de gestion du risque développé par la Direction de la
Sécurité des Barrages d’Hydro-Québec peut alors être vu comme une évaluation parallèle et
complémentaire à celle qui est décrite dans ce mémoire, puisqu’il estime les risques
associés à la rupture d’un barrage sur son environnement (pertes de vie, matérielles et
financières).
Comme il a été mentionné précédemment, l’évaluation de la pertinence d’une intervention
doit intégrer divers aspects. Ainsi, l’Indice d’Endommagement proposé dans ce mémoire
considère d’abord le type de la structure évaluée (Indice de Structure). Par la suite, pour ce
qui est de la dégradation du béton, sont pris en compte son terme (Indice de Dégradation),
ses caractéristiques (Indice Qualitatif), ses mesures (Indice de Mesure) et son impact sur le
comportement de l’élément (Indice de Phénomène). Afin de tenir compte de ces facteurs,
l’expression de base suivante est proposée pour le calcul de l’Indice d’Endommagement.
( )[ ]IIIIIfI pMQDSE ×−= ,,,100 [3.1]
IE: Indice d’Endommagement
IS: Indice de Structure
ID: Indice de Dégradation
IQ: Indice Qualitatif
IM: Indice de Mesure
IP: Indice de Phénomène
Avant de décrire dans les sous-chapitres suivants chacun des paramètres qui interviennent
dans le calcul de l’indice IE, il faut indiquer que les valeurs assignées à ces différents
indicateurs sont le résultat des nombreuses rencontres effectuées avec les ingénieurs
d’Hydro-Québec impliqués dans ce projet. Même si l’attribution d’un chiffre aux dizaines
d’indices présentés dans les pages suivantes repose sur une base empirique, l’essentiel à
54
retenir est qu’il s’agit d’un processus consensuel qui permet d’uniformiser l’interprétation
de l’importance des divers aspects à considérer lors de la prise de décision.
3.2.2 Indice de Structure L’Indice de Structure (IS) représente l’importance relative (type, dimensions et
fonctionnalité) de la structure examinée [Saleh et coll., 2003]. Les valeurs possibles pour
cet indice sont comprises entre 0 (aucune valeur structurale) et 100 (importance structurale
élevée). Le tableau 3.3 présente les Indices de Structure à considérer en fonction de la
composante et de la sous-composante évaluée. Dans ce tableau, les valeurs attribuées aux
différents indices IS ne sont pas inscrites pour raison de confidentialité.
Le classement des ouvrages avec l’Indice de Structure par composantes et sous-
composantes présente un avantage indéniable: l’attribution d’un indice à une sous-
composante quelconque permet de la comparer rationnellement et sur la même échelle de
valeurs avec n’importe quelle autre sous-composante du tableau 3.3. En effet, il est possible
non seulement de juger l’importance de différentes sous-composantes appartenant à une
même composante, comme par exemple un pilier et une voûte d’une centrale, mais la
comparaison de sous-composantes appartenant à différentes composantes est aussi faisable.
Ainsi, à titre illustratif, il est possible de confronter objectivement l’importance d’un pilier
d’un évacuateur de crues avec celui d’une prise d’eau. Même s’il s’agit du même type de
sous-composante, son importance n’est pas obligatoirement la même puisque les fonctions
et particularités de la composante à laquelle il appartient sont différentes.
55
Tableau 3.3 – Indices de Structure
CODE Composante Sous-composante IS
1 Barrage 1 Barrage poids - 2 Barrage voûte - 3 Barrage voûte multiple - 4 Barrage contrefort - 5 Mur de soutènement - 6 Galerie d’inspection ou drainage -
10 Évacuateur de crues 11 Tablier - 12 Coursier - 13 Pilier - 14 Mur de soutènement - 15 Vanne - 16 Galerie -
20 Prise d’eau 21 Tablier - 22 Pilier - 23 Conduite forcée - 24 Mur ou Mur de soutènement - 25 Voûte - 26 Radier (coursier) - 27 Vanne - 28 Galerie -
30 Centrale 31 Tablier (plancher) - 32 Pilier - 33 Mur ou mur de soutènement - 34 Voûte - 35 Radier (coursier) - 36 Bâche spirale - 37 Galerie -
56
3.2.3 Indices de Pathologie Le vocabulaire uniformisé du Guide d’Inspection Version 1.0 ([Fortin, Larivière, Manescu
et Stéresco, 1995]) décrit les observations visuelles à l’endroit des barrages en béton et
ouvrages connexes. Ce glossaire offre la définition des dégradations classifiées par Hydro-
Québec en fonction de leurs termes, types et qualificatifs. En effet, comme il a été expliqué
dans la revue de la documentation (sous-chapitre 1.2), lors des inspections, les
détériorations sont relevées avec grand détail, puisque la mesure de leurs dimensions est
accompagnée par une description sur les trois niveaux cités antérieurement (Figure 1.1).
L’utilisation d’un classement hiérarchique de ce type permet d’améliorer l’interprétation de
l’importance propre à chaque dommage. Cette affirmation est vraie puisqu’il est possible
d’attribuer des indices spécifiques au terme, au type et à la qualité de n’importe quelle
dégradation.
Les sous-sections suivantes présentent les indices associés aux dégradations, classées par
termes, types, qualificatifs, ainsi que par leurs mesures. L’incorporation de ces indices
relatifs à la pathologie de la détérioration dans la détermination de l’Indice
d’Endommagement (équation [3.1]) permet réellement d’évaluer sur une même base
l’importance des différents défauts entre eux.
57
3.2.3.1 Indice de Dégradation L’Indice de Dégradation (ID) représente l’importance de la dégradation observée [Saleh et
coll., 2003]. Les valeurs possibles pour cet indice varient de 0 (dégradation sans
importance) à 100 (importance très élevée de la dégradation). Le tableau 3.4 présente les
Indices de Dégradation à prendre pour le calcul de l’Indice d’Endommagement en fonction
de la dégradation du béton. Dans ce cas, les détériorations considérées sont les mêmes que
celles du tableau 2.1, tiré de la grille de classification uniformisée des dégradations (Figure
1.1). Par confidentialité, les valeurs attribuées aux différents indices ID ne sont pas
présentées.
Tableau 3.4 – Indices de Dégradation
CODE Dégradation (« Terme ») ID 1 Fissure - 10 Venue d’eau - 16 Éclatement - 17 Décollement en plaques - 18 Corrosion - 19 Érosion - 20 Écaillage/Désintégration - 21 Nid d’abeille - 22 Joint froid - 23 Détériorations multiples du béton - 24 Zone de béton réparé - 25 Irrégularité de surface - 26 Scellant de joint défectueux - 27 Déplacement apparent - 29 Vide sous le blindage -
L’attribution des Indices de Dégradation aux différents termes est le premier maillon à
franchir pour établir l’importance relative d’un défaut constaté sur le béton. Il est évident
que si aucun autre indicateur ne vient compléter cet indice, l’utilité de la procédure est
questionnable, puisque à lui tout seul, l’indice ID ne permet pas de comparer entre elles des
dégradations différentes appartenant à la même famille. À titre d’exemple, comment juger
la gravité relative d’une fissure unique verticale par rapport à celle d’un ensemble de
fissures horizontales? La mise en place d’un indice qui considère le type et la qualité du
58
terme de la dégradation en question est alors justifiée et nécessaire. Cet indice est présenté à
la sous-section suivante.
3.2.3.2 Indice Qualitatif L’Indice Qualitatif (IQ) estime l’importance qualitative de la dégradation du béton observée
sur l’ouvrage [Saleh et coll., 2003], en considérant les types et les qualificatifs du terme de
détérioration évalué (Figure 1.1 et Tableau 3.4). Les valeurs de l’indice IQ sont comprises
entre 0 (pas d’importance qualitative) et 100 (importance qualitative très élevée). Le
tableau 3.5 présente les Indices Qualitatifs attribués à chaque dégradation du béton. Comme
pour les indices précédents, les valeurs assignées ne sont pas inscrites pour raison de
confidentialité.
Tableau 3.5 – Indices Qualitatifs
Fissure (Terme 1)
Longitudinale
[1] Transversale
[2] Verticale
[3] Horizontale
[4] Oblique
[5] Quelconque
[6] Polygonal
[7]
Unique [1-15] - - - - - -
Ensemble
[1-16] - - - - - -
Patron [1-22] - -
Venue d'eau (Terme 10)
Jaillissante
[10] Efflorescente
[11] Claire [12]
Brouillée [13]
Boueuse [14]
Unique [10-15] - - - - - Ensemble [10-16] - - - - - Étalée au joint (fissure) [10-23] - - - - - Éclatement (Terme 16) Local [16-24] - Étalé au joint [16-23] - Décollement en plaques (Terme 17) Local [17-24] - Étendu [17-25] -
59
Corrosion des armatures (Terme 18) Locale [18-24] - Étendue [18-25] - Érosion (Terme 19) Étalée au joint [19-23] - Locale [19-24] - Étendue [19-25] - Écaillage/Désintégration (Terme 20) Local [20-24] - Étendu [20-25] - Nid d'abeille (Terme 21) Unique [21-15] - Ensemble [21-16] - Joint froid (Terme 22)
Longitudinal
[1] Transversal
[2] Vertical
[3] Horizontal
[4] Oblique
[5] Quelconque
[6] Polygonal
[7] Joint froid [22] - - Détériorations multiples du béton (Terme 23) Unique [23-15] - Ensemble [23-16] - Zone de béton réparé (Terme 24) Unique [24-15] - Ensemble [24-16] - Irrégularité de surface (Terme 25) Étalée au joint [25-23] - Locale [25-24] - Scellant de joint défectueux (Terme 26) Étalé au joint [26-23] - Local [26-24] - Déplacement apparent (Terme 27) Tangentiel [17] Ouvert [18] Désaligné 19] Déplacement apparent [27] - - - Vide sous le blindage (Terme 29) Local [29-24] - Étendu [29-25] -
60
L’évaluation de l’importance relative d’une dégradation uniquement avec les Indices de
Dégradation et Qualitatifs permet une bonne comparaison des défauts selon leur pathologie.
Cependant, une composante essentielle manque à cette évaluation. En effet, afin de juger
dans sa totalité la gravité d’un dommage en fonction de ses propriétés, il faut inclure dans
la détermination de l’Indice d’Endommagement l’aspect quantitatif. C’est pour cela qu’un
Indice de Mesure a été développé, tel que présenté dans la prochaine sous-section.
3.2.3.3 Indice de Mesure L’Indice de Mesure (IM) représente l’importance des valeurs de dégradation mesurées
[Saleh et coll., 2003]. Les valeurs de l’indice IM vont de 0 (pas d’importance) à 100
(importance très élevée). Le tableau 3.6 contient les valeurs des Indices de Mesure
assignées aux dégradations en fonction de l’étendue de la défaillance observée sur
l’ouvrage. À nouveau, les valeurs des indices mises au point sont omises pour question de
confidentialité.
Tableau 3.6 – Indices de Mesure
Fissure (Terme 1) Ouverture Longueur
Très fine Fine Moyenne Large Petite - - - -
Moyenne - - - - Grande - - - -
Très grande - - - -
Venue d'eau (Terme 10) Débit d'infiltration Gouttelette Petit Moyen Grand
Venue d’eau - - - -
61
Éclatement (Terme 16) Surface
Profondeur Petite Moyenne Grande Petite - - -
Moyenne - - - Grande - - -
Décollement en plaques (Terme 17) Surface
Profondeur Petite Moyenne Grande Petite - - -
Moyenne - - - Grande - - -
Corrosion (Terme 18) Surface
Armatures Petite Moyenne Grande - - - Érosion (Terme 19) Surface
Profondeur Petite Moyenne Grande Petite - - -
Moyenne - - - Grande - - -
Écaillage/Désintégration (Terme 20) Surface
Profondeur Petite Moyenne Grande Petite - - -
Moyenne - - - Grande - - -
Nid d'abeille (Terme 21) Surface
Nid d’abeille Petite Moyenne Grande - - -
62
Joint froid (Terme 22) Longueur
Petite - Moyenne - Grande -
Très grande -
Détériorations multiples du béton (Terme 23) Surface Détériorations multiples du béton Petite Moyenne Grande - - - Zone de béton réparé (Terme 24) Surface
Zone de béton réparé Petite Moyenne Grande - - - Irrégularité de surface (Terme 25) Surface
Épaisseur Petite Moyenne Grande Petite - - -
Moyenne - - - Grande - - -
Scellant de joint défectueux (Terme 26)
Longueur Petite -
Moyenne - Grande -
Très grande -
Déplacement apparent (Terme 27) Écart Petit -
Moyen - Grand -
Très grand -
63
Vide sous le blindage (Terme 29) Surface
Vide sous le blindage Petite Moyenne Grande - - -
3.2.4 Indice de Phénomène Un Indice de Phénomène (IP) est finalement requis dans le calcul de l’Indice
d’Endommagement, puisqu’il faut pondérer les autres indices dans l’équation [3.1] afin
d’indiquer l’impact principal de la dégradation sur le comportement de la structure [Saleh
et coll., 2003].
( )[ ]IIIIIfI pMQDSE ×−= ,,,100
La pondération des indices de structure (IS) et de pathologie (ID, IQ et IM) par l’indice IP
permet d’obtenir un Indice d’Endommagement compris entre 0 et 100. L’Indice de
Phénomène est une valeur rationnelle comprise entre 0 et 1, qui varie en fonction des types
d’impacts, tel que présenté dans le tableau 3.7. Il est à préciser que plus la valeur de IP
d’une dégradation tend vers l’unité, plus le phénomène risque d’affecter le bon
comportement de l’ouvrage.
Tableau 3.7 – Indices de Phénomène
Type d’impact IP Stabilité -
Fonctionnalité - Étanchéité - Esthétique -
Les valeurs des indices IP doivent répondre aux besoins de la présente étude sur les
ouvrages hydrauliques en béton d’Hydro-Québec. Étant donné que ces besoins sont
principalement des considérations d’intégrité et de comportement, l’indice de phénomène
associé à l’esthétique doit avoir une valeur inférieure aux trois autres IP présentés dans le
tableau 3.7.
64
En précisant si le défaut affecte essentiellement la stabilité, la fonctionnalité, l’étanchéité ou
l’esthétique, l’utilisateur permet à l’Indice d’Endommagement de considérer de manière
uniforme et rationnelle l’influence exercée sur le comportement de l’ouvrage par tous les
paramètres requis pour quantifier la pertinence de l’intervention.
Dans le cas où le phénomène générerait plus qu’un impact sur la structure, la valeur retenue
de IP sera la valeur maximale des Indices de Phénomène associés aux impacts sélectionnés.
3.3 Calcul de l’Indice d’Endommagement
3.3.1 Indice d’Endommagement pour diverses structures L’Indice d’Endommagement (IE) est conçu pour guider l’ingénieur dans sa prise de
décision relative au choix et au moment des travaux à effectuer sur un ou plusieurs
ouvrages. L’évaluation de la pertinence d’intervention avec cet indicateur est intéressante,
puisqu’il est possible d’établir les priorités relatives aux besoins d’action à travers le parc
de structures géré. La figure 3.1 présente à titre d’exemple un classement hiérarchique de
structures qui s’étale du niveau global de la région jusqu’à celui de l’échelon local de la
sous-composante évaluée.
Figure 3.1 – Exemple d’organisation hiérarchique d’un parc de structures
(Source: [Saleh et coll., 2003])
65
Comme il est expliqué dans les sous-sections qui suivent, l’Indice d’Endommagement
permet d’orienter la décision de l’ingénieur de manière horizontale et verticale à travers la
hiérarchie présentée sur la figure 3.1. Néanmoins, cette étude se limite à décrire le calcul de
IE pour les trois niveaux inférieurs de cette pyramide organisationnelle, c’est-à-dire pour les
sous-composantes, les composantes et les barrages. Cette limite est imposée en raison de
l’incertitude qui croît avec le niveau hiérarchique évalué. C’est pour cela que le barrage est
l’unité structurale plus élevée d’un parc d’ouvrages pour laquelle il est possible de calculer
de façon raisonnable et objective un Indice d’Endommagement. En effet, la seule utilisation
de cet indice pour guider la prise de décision dans les niveaux supérieurs de la pyramide
organisationnelle (Figure 3.1), tels que l’aménagement ou la région, a une portée limitée
étant donné l’ampleur et la variété des considérations qui entrent en jeu à ces niveaux.
Parmi ces facteurs, il est possible de citer les considérations socio-politiques,
environnementales, financières et bien sûr, celles relatives à la sécurité de l’ensemble des
ouvrages gérés.
Ainsi, en considérant les effets des dégradations sur l’intégrité et le comportement d’une
structure, l’Indice d’Endommagement est un indicateur simple et objectif des priorités de la
planification des interventions sur différents barrages et leurs parties (composantes et sous-
composantes).
3.3.2 Calcul de l’Indice d’Endommagement pour une sous-composante La première étape à franchir pour calculer l’Indice d’Endommagement d’une sous-
composante consiste à obtenir une valeur déductible pondérée des indices de structure, de
pathologie et de comportement des défauts présents sur le béton. Cette valeur s’obtient
comme suit:
( )[ ]IIIIIVDP pMQDS ×+++= 25,0 [3.2]
Avec VDP: Valeur Déductible Pondérée d’une dégradation
L’équation [3.2] correspond à la partie à soustraire dans l’équation générale [3.1] présentée
antérieurement et attribue une pondération égale aux indices de structure et de pathologie.
66
Ceci est dû au fait que chacun des Indices de Structure (IS), de Dégradation (ID), Qualitatif
(IQ) et de Mesure (IM) ont été jugés équivalents dans leur influence sur l’Indice
d’Endommagement lors des réunions avec les ingénieurs d’Hydro-Québec. L’attribution de
différents coefficients à ces indices n’est pas justifiable, étant donné que la relativité de leur
effet sur l’intégrité et le comportement de l’ouvrage n’est pas connue avec certitude [Saleh
et coll., 2003]. En effet, étant donné que la validation de la méthodologie proposée reste à
faire sur le terrain, il n’est rationnellement pas possible de soutenir des pondérations
variables pour le moment.
La figure 3.2 présente la feuille sur laquelle sont lues les informations requises pour
déterminer les valeurs des indices utilisés dans l’expression [3.2] pour calculer la valeur
déductible pondérée d’une dégradation.
Figure 3.2 – Fiche d’inspection
(Source: [Fortin, Larivière, Manescu et Stéresco, 1995])
67
La procédure pour obtenir les divers indices est la suivante:
• Lire dans le tableau 3.3 l’indice IS correspondant à la composante et la sous-
composante reportées sur la fiche d’inspection dans les champs « Composante » et
« Sous-Composante » (Figures 3.2 et 3.3).
• Tirer du tableau 3.4 l’indice ID associé à la dégradation inscrite dans le champ
« Terme » de la fiche d’inspection (Figures 3.2 et 3.3).
• Extraire du tableau 3.5 l’indice IQ relatif aux informations des champs « Type » et
« Qualificatif(s) » de la fiche d’inspection (Figures 3.2 et 3.3).
• Repérer dans le tableau 3.6 l’indice IM qui répond aux données des champs
« Mesures » de la fiche d’inspection (Figures 3.2 et 3.3).
• Déterminer l’Indice de Phénomène tel qu’expliqué au sous-chapitre 3.2.4.
La figure 3.3 présente un exemple de lecture des données tirées d’une fiche d’inspection,
afin d’obtenir les divers indices requis par l’équation [3.2].
Figure 3.3 – Lecture des informations nécessaires pour déterminer les indices
(Adapté de [Hydro-Québec, 2003])
68
Même s’il est possible qu’une sous-composante ne présente qu’un seul défaut, cette
situation est plutôt rare. En effet, les ouvrages hydroélectriques en béton présentent
fréquemment plusieurs détériorations, souvent variables en typologie (termes, types et
qualificatifs) et en dimensions. Pour affronter cette réalité, il est nécessaire d’écrire une
expression capable de combiner efficacement les diverses valeurs déductibles VDP
calculées avec [3.2], pour obtenir un Indice d’Endommagement qui soit représentatif de
l’état du béton de la sous-composante.
L’Indice d’Endommagement pour une sous-composante est donné par l’équation [3.3].
Cette expression s’utilise une fois que les valeurs VDP les plus élevées de la sous-
composante, jusqu’à concurrence de cinq, ont été répertoriées et classées en ordre
d’importance.
( )
⎪⎪⎪⎪⎪
⎭
⎪⎪⎪⎪⎪
⎬
⎫
≤≤⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛×
+−=
=−=
∑=
−
)52(2
2100
)1()(100
42
)5(
1
1
VDP
n
ii
i
ES
VDPES
npourVDP
VDPI
npourVDPI
VDP
[3.3]
Avec IES: Indice d’Endommagement pour la sous-composante évaluée
nVDP: Ordre en importance décroissante de la valeur de VDP
VDPn: Valeurs Déductibles Pondérées maximales de la sous-composante
VDP1: Valeur Déductible Pondérée du défaut le plus important
VDP2: Valeur Déductible Pondérée du deuxième défaut le plus important
L’équation [3.3] utilise les valeurs VDP les plus importantes de la sous-composante
calculées avec [3.2], en leur appliquant une pondération exponentielle. Le résultat est
ensuite soustrait de la valeur maximale possible de IES (100), avec la même philosophie que
celle de l’équation [3.1]. Il est à préciser que l’approche initiale de calcul envisagée était
celle d’une pondération exponentielle avec des coefficients à intensité variable selon le
69
nombre de défauts. Cependant, l’approche envisagée amoindrissait l’importance des
défauts les plus critiques. En effet, la considération de dégradations supplémentaires
n’affectait pas de façon cohérente l’indice IES calculé. Ainsi, par exemple, le fait d’utiliser
cinq défauts au lieu de trois ne pénalisait pas forcément la valeur de IES. Au contraire, ceci
pouvait même entraîner une légère augmentation de ladite valeur et donc annihiler la
représentativité de l’Indice d’Endommagement calculé. C’est pour cela qu’une progression
décroissante des coefficients de pondération, similaire à l’approche du USACoE (équation
[1.1]), a été retenue. Une approche de ce type permet en effet de bien distribuer
l’importance relative des valeurs déductibles et de fournir des résultats convenables,
comparativement à la moyenne exponentielle par coefficients à intensité variable. La
différence entre l’équation [3.3] et [1.1] réside néanmoins dans le fait que [3.3] effectue une
pondération des valeurs déductibles avec des coefficients de type exponentiel, tandis que
[1.1] réalise plutôt une pondération de premier degré, puisque des coefficients à valeur
déterminée sont directement associés aux valeurs déductibles.
Cette approche de calcul est conservée dans la détermination des autres Indices
d’Endommagement, comme il sera vu dans les deux sous-sections qui suivent.
3.3.3 Calcul de l’Indice d’Endommagement pour une composante Étant donné qu’une composante contient plusieurs sous-composantes (Tableau 3.3 et
Figure 3.1), son Indice d’Endommagement doit se calculer en considérant les indices IES
calculés avec [3.3]. Pour ce faire, l’équation [3.4] est proposée. Cette expression s’applique
une fois que les cinq Indices d’Endommagement IES, ou moins le cas échéant, les plus
élevés des sous-composantes de la composante à évaluer ont été repérés et ordonnés en
ordre d’importance.
70
( )⎪⎪⎪⎪
⎭
⎪⎪⎪⎪
⎬
⎫
≤≤×
+=
==
∑=
−
)52(2
2
)1(
42
)5(
1
1
S
n
iiES
i
ESEC
SESEC
npourI
II
npourII
S
[3.4]
Avec IEC: Indice d’Endommagement de la composante
nS: Ordre en importance décroissante de la valeur de l’indice IES
IES ns: Indices d’endommagement maximaux des sous-composantes de la
composante du barrage
IES 1: Indice d’endommagement maximal des sous-composantes de la
composante du barrage
IES 2: Deuxième Indice d’endommagement en importance décroissante des
sous-composantes de la composante du barrage
Comme pour l’équation [3.3], l’utilisation de la moyenne pondérée avec progression
décroissante de coefficients exponentiels est adoptée afin de maintenir la même approche
de calcul de l’Indice d’Endommagement pour les divers niveaux hiérarchiques du
classement des structures considérées dans ce projet.
3.3.4 Calcul de l’Indice d’Endommagement pour un barrage L’Indice d’Endommagement pour un barrage, qui contient plusieurs composantes, se
calcule avec l’équation [3.5]. Cette expression s’utilise une fois que les valeurs des cinq
indices IEC (équation [3.4]), ou moins le cas échéant, les plus élevés des composantes du
barrage ont été triées en ordre d’importance.
71
( )⎪⎪⎪⎪
⎭
⎪⎪⎪⎪
⎬
⎫
≤≤×
+=
==
∑=
−
)52(2
2
)1(
42
)5(
1
1
C
n
iiEC
i
ECEB
CECEB
npourI
II
npourII
C
[3.5]
Avec IEB: Indice d’Endommagement du barrage
nC: Ordre en importance décroissante de la valeur de l’indice IEC
IEC nc: Indices d’endommagement maximaux des composantes du barrage
IEC 1: Indice d’endommagement maximal des composantes du barrage
IEC 2: Deuxième Indice d’endommagement en importance décroissante des
composantes du barrage
La même approche de calcul est donc appliquée aux différents niveaux évalués, que ce soit
la sous-composante (équation [3.3]), la composante (équation [3.4]) ou le barrage (équation
[3.5]). Cette philosophie permet ainsi d’atteindre l’uniformité souhaitée par Hydro-Québec
lors de l’évaluation de la pertinence d’intervention sur ses ouvrages en béton en fonction de
leurs détériorations.
3.4 Module d’assistance décisionnelle Afin de simplifier la tâche de l’ingénieur, un module d’assistance décisionnelle a été créé
sous le nom de « Module de l’Indice d’Endommagement ». En utilisant comme intrants les
données de la fiche d’inspection (Figures 3.2 et 3.3), le programme développé permet
d’obtenir et de gérer dans une base de données les Indices d’Endommagement pour les
divers éléments structuraux du parc d’ouvrages en béton d’Hydro-Québec.
Cet outil informatique constitue la deuxième partie du logiciel d’aide à la gestion des
interventions qui a été conçu, et son utilisation est expliquée au chapitre 5.
72
3.5 Discussion L’Indice d’Endommagement présenté dans ce chapitre est capable de quantifier le besoin
d’intervention sur un ouvrage, selon un protocole qui implique divers aspects relatifs à
l’impact des dégradations du béton sur l’intégrité et le comportement de la structure. Les
critères décisionnels et les méthodes de calcul conçus pour déterminer cet indice ont été
présentés et analysés dans les sous-chapitres précédents.
Il est maintenant intéressant d’évaluer la portée de cette méthode en la comparant aux
autres outils répertoriés dans la revue de documentation (Chapitre 1).
3.5.1 Critères d’analyse décisionnels L’estimation de la pertinence d’une intervention avec l’Indice d’Endommagement (IE) se
fait avec des critères de trois types, soit de structure, de pathologie et de phénomène. Cette
façon de procéder a été retenue au départ du projet, puisqu’elle permet d’intégrer les trois
vecteurs essentiels à une évaluation objective de l’état d’un ouvrage en termes de sa
pérennité ou durabilité. En effet, les indices décrits dans ce chapitre permettent de juger le
rôle de chaque élément structural, de chaque dégradation (typologie et dimensions) et des
effets du défaut sur le comportement de la structure, lors de l’examen du besoin réel
d’intervention.
3.5.1.1 Indice de Structure
Il a été expliqué que l’Indice de Structure (IS) permet de comparer l’importance relative
d’une structure avec n’importe quelle autre de manière rationnelle et objective, puisque
cette évaluation est basée sur un classement exhaustif de type composante/sous-
composante. Ainsi, avec le tableau 3.3, il est possible de différencier uniformément deux
sous-composantes, qu’elles soient les mêmes ou pas, et qu’elles appartiennent à la même
composante ou pas.
Ainsi, la méthode présentée a plus de portée que celle du Ministère des Transports du
Québec (sous-chapitre 1.3), qui se limite à comparer l’importance des structures en fonction
73
de leur famille d’appartenance (principale, secondaire et accessoire). Dans le cas présenté
dans le tableau 3.3, ceci pourrait se traduire par une comparaison possible uniquement pour
les sous-composantes à l’intérieur d’un seul type de composante. Par exemple, il serait
possible de comparer un pilier de prise d’eau avec un tablier de prise d’eau, mais
impossible de comparer le premier élément avec un tablier d’évacuateur de crues.
Au sujet de l’emplacement de la détérioration, l’Indice de Condition du U.S. Army Corps
of Engineers (sous-chapitre 1.4.2) n’est pas comparable avec l’Indice d’Endommagement.
En effet, l’indice IC ne considère tout simplement pas le paramètre structural lors de
l’évaluation de la nécessité d’intervention, puisque la méthode du USACoE ne classe pas
les structures selon leur importance.
L’Indice de Structure développé ici permet donc d’éliminer la subjectivité de l’ingénieur
lors de l’estimation de l’importance relative des diverses parties évaluées.
3.5.1.2 Indices de Pathologie Les Indices de Pathologie présentés dans ce chapitre (ID, IQ et IM) considèrent les aspects
relatifs à la dégradation proprement dite. Afin de mieux comprendre leur utilité, il est
intéressant de les comparer avec les autres indicateurs de ce genre, examinés lors de la
revue de documentation.
L’indice de gravité des défauts du béton mis au point par le MTQ (Tableau 1.2) classe les
dégradations par niveau d’importance en fonction de leurs mesures. Cette façon de faire est
en gros équivalente à une combinaison de l’Indice de Dégradation (ID) et de Mesure (IM).
De plus, en combinant l’indice mentionné avec le classement des éléments d’une structure
(Figure 1.5) et les taux de perte de matériau sur l’élément, le Ministère des Transports
détermine la cote d’évaluation du matériau « CEM » (Figure 1.4). Cette cote représente une
approche semblable à une utilisation des Indices IS, ID et IM fusionnés en un seul indicateur.
Cependant, comme il a été déjà expliqué, la méthode MTQ n’avance pas assez sur la
l’importance structurale des éléments, et contrairement à l’indice IE avec son Indice
Qualitatif (IQ), elle ne possède pas les critères décisionnels spécifiques aux différents types
de détériorations. Effectivement, ladite méthode considère les dégradations uniquement par
74
ce qu’Hydro-Québec appelle « Termes ». C’est ainsi que la gravité des défauts des
matériaux ne peut être assignée qu’à des classes principales de dommages tels que la
fissuration, l’écaillage et la désagrégation, entre autres.
Les valeurs déductibles utilisées par le U.S. Army Corps of Engineers pour calculer
l’Indice de Condition du béton des structures hydrauliques peuvent être assimilées à un
regroupement des indices ID, IQ et IM, puisque tous les aspects pathologiques de la
dégradation sont considérés lors de la prise de décision. En effet, avec cette méthode, des
valeurs déductibles sont attribuées aux défauts suivant une classification typologique
similaire à celle d’Hydro-Québec, et ce, selon leurs propriétés géométriques (Tableau 1.11).
Cependant, comme il sera vu dans le prochain sous-chapitre, cette approche ne permet pas
de distinguer les effets du dommage sur le comportement de la structure.
Les méthodologies passées en revue présentent une philosophie commune: elles cherchent
à représenter la gravité de la pathologie avec un indicateur unique. Ainsi, les méthodes du
MTQ (cote CEM) ou du USACoE (valeurs déductibles DV) manquent de précision dans
leurs critères pour confronter minutieusement les dégradations en fonction de leurs
particularités. Ces approches sont incapables d’être totalement rationnelles, puisqu’en
globalisant la considération de l’importance relative de chaque dommage, elles manquent
de la précision nécessaire pour guider correctement l’ingénieur dans son choix.
L’intérêt de la mise en place des trois indices de pathologie conçus avec Hydro-Québec est
alors compris, puisque ces indicateurs assurent une évaluation intégrale de l’importance
d’une détérioration. En effet, les indices qui estiment l’importance de la typologie (Indices
de Dégradation et Qualitatif) et des propriétés géométriques (Indice de Mesure) permettent
une interprétation approfondie de l’influence de chaque caractéristique du dommage sur le
besoin d’entretien ou de réfection de la structure.
3.5.1.3 Indice de Phénomène L’Indice de Phénomène (IP) permet d’évaluer l’importance de l’impact de la dégradation
sur le comportement de la structure. En effet, les indices de structure (IS) et de pathologie
(ID, IQ et IM) utilisés dans le calcul de l’Indice d’Endommagement sont pondérés avec des
75
valeurs différentes selon quatre types d’impact: stabilité, fonctionnalité, étanchéité et
esthétique. Afin de voir s’il est avantageux de procéder ainsi, cet indice peut être comparé
aux autres méthodologies répertoriées.
Lors de la revue de la documentation, il a été remarqué que pendant le processus
d’évaluation de la pertinence d’intervention, l’estimation rationnelle des conséquences du
dommage sur le fonctionnement de la structure est une considération souvent absente.
Effectivement, seule la méthode MTQ avec sa cote d’évaluation du comportement des
éléments ou « CEC » quantifie sur une échelle numérique (de 1 à 6) la capacité d’un
élément à fonctionner correctement (Tableau 1.4). Cette approche est tout à fait valable et
témoigne de l’effort considérable réalisé par les ingénieurs du Ministère des Transports du
Québec, qui classent le comportement des trois types de structures expliquées
antérieurement selon des intervalles de pourcentages de diminution d’aptitude de l’élément
à jouer son rôle. Cependant, même si cet indicateur est rationnel dans son évaluation de
l’impact de la dégradation, il ne peut être intégré de manière objective lors de la prise de
décision finale. En effet, lorsque la cote CEC d’un élément est obtenue, la planification de
l’intervention se fait en la comparant avec la cote d’évaluation du matériau (CEM), qui elle
aussi est un entier entre 1 et 6. Il a été vu que la priorité d’entretien ou de réfection est alors
donnée à l’ouvrage en fonction de la valeur plus faible des deux cotes (Tableau 1.5). Même
si cette approche est sécuritaire par le fait de choisir le pire indicateur pour évaluer le
besoin d’intervention, elle n’est pas intégrale dans son approche. En effet, elle ne peut
incorporer la cote à valeur moins critique dans le jugement de l’urgence d’action requise, ce
qui fait que la décision se fait soit sur la considération de la dégradation du matériau, soit
sur la déficience du comportement de la structure. Il n’existe pas d’outil (équation, abaque
ou autre) qui soit capable d’unifier ou de pondérer l’importance relative de ces deux
indicateurs dans l’estimation de la pertinence des travaux, et donc de représenter avec
fidélité la gravité de l’impact de l’endommagement sur l’ouvrage en termes de durabilité et
de fonctionnalité.
D’un autre côté, il a été expliqué que par le fait de considérer la typologie et les propriétés
géométriques du défaut, l’évaluation pathologique du dommage effectuée pour déterminer
la pertinence de l’intervention avec l’Indice de Condition du USACoE est similaire à celle
76
de l’Indice d’Endommagement IE. Cependant, le premier indicateur manque de critères
spécifiques permettant d’évaluer les conséquences des dommages sur le comportement de
la structure. En effet, cette méthode va attribuer la même valeur déductible à une
détérioration du béton quelle que soit son influence sur l’ouvrage (Tableau 1.11). Par
exemple, une fissure ayant un impact sur l’esthétique de l’ouvrage (faible gravité) sera
cotée avec la même valeur que si elle avait un effet critique sur sa fonctionnalité. Ce
manque de précision fait que suite à l’obtention de l’Indice de Condition (IC), qui ne
considère que des critères purement pathologiques, l’ingénieur doit faire son choix final
d’intervention selon son jugement personnel de l’importance de la structure et de ses
dommages.
L’Indice de Phénomène proposé dans cette étude est donc un indicateur important. Même si
l’attribution d’une valeur entre 0 et 1 à cet indice en fonction des quatre aspects mentionnés
antérieurement peut paraître simpliste, elle permet à l’ingénieur d’intégrer directement
l’impact de la détérioration dans le calcul de l’Indice d’Endommagement et donc dans la
prise de décision.
3.5.2 Calcul de l’Indice d’Endommagement La détermination de l’Indice d’Endommagement se fait en considérant les indices de
structure, de pathologie et de phénomène analysés ci-dessus. De même, il a été expliqué
que cette évaluation peut se faire pour une sous-composante, une composante ou un
barrage.
L’Indice IE est certes un indicateur qui s’inspire de l’Indice de Condition du béton (IC) du
U.S. Army Corps of Engineers, par le fait d’être une valeur qui peut osciller entre 0 et 100,
et d’être calculé avec une équation qui pondère des paramètres qui évaluent la dégradation.
Mais, à part ces deux points en commun, les approches sont considérablement différentes.
Tel qu’étudié dans le sous-chapitre 1.4.2, l’équation [1.1] utilisée par le USACoE pour
calculer l’indice IC d’un élément en béton pondère avec des valeurs comprises entre 0,1 et
1 les cinq valeurs déductibles (DV) plus importantes des dégradations du béton constatées
sur la pièce examinée. Cette attribution de valeurs aux indicateurs permet de considérer
77
raisonnablement la gravité relative de chaque défaut. En effet, plus la valeur déductible est
grande, plus elle est pénalisée lorsqu’un coefficient lui est affecté. Par exemple, la valeur
plus élevée (DV1) sera pondérée avec une valeur de 1, tandis que la valeur DV2 sera
multipliée par 0,4. Ainsi, l’approche visée par [1.1] est d’obtenir l’Indice de Condition le
plus critique possible de manière à conserver une marge de sécurité lors de l’émission du
verdict qui recommande ou pas l’intervention. Ceci est dû au fait que les dégradations du
béton et leur impact sur les structures commencent à peine à être compris. Il est important
de souligner que les coefficients assignés aux valeurs déductibles en question sont le
résultat d’une étude de sensibilité effectuée par plusieurs ingénieurs expérimentés sur
quelques barrages pendant plusieurs années aux États-Unis, afin de peaufiner la
représentativité de l’état réel du béton offerte par l’équation [1.1] ([Bullock et Foltz, 1995]).
Dans le cadre de la présente étude, la détermination d’un Indice d’Endommagement pour
les divers niveaux expliqués passe d’abord par le calcul avec l’expression [3.2] d’une
valeur déductible pondérée (VDP) de chaque dégradation présente sur une sous-
composante, qui est l’unité structurale de base à Hydro-Québec.
La pondération par 0,25 des indices de l’équation [3.2] répond à la méconnaissance actuelle
de l’importance relative exacte de chaque indicateur. Ceci oblige à être prudent et donc à
assigner pour le moment un poids équivalent à tous les paramètres de ladite équation. Afin
d’affiner cette procédure de calcul, les coefficients de [3.2] et les valeurs des indices
impliqués doivent être ajustés. C’est pour cela qu’une campagne de calibrage sur quelques
barrages doit être entreprise par Hydro-Québec au cours des prochaines années. L’équation
[3.2] n’est donc pas définitive, et ne cherche pas à l’être, mais elle est un bon point de
départ puisqu’elle permet d’asseoir rationnellement l’approche de calcul de l’Indice
d’Endommagement.
Un parallèle peut être établi entre l’approche proposée et celle du U.S. Army Corps of
Engineers. En effet, la valeur VDP correspondant à un endommagement unique peut être
vue comme une « valeur déductible » utilisée par l’expression [3.3] qui permet le calcul de
l’Indice d’Endommagement d’une sous-composante, au même titre que les valeurs DV
dans l’équation [1.1].
78
Cependant, la méthode d’évaluation de la pertinence d’une intervention ici présentée repose
sur une approche plus élaborée que celle du USACoE, puisque les valeurs
déductibles pondérées calculées avec [3.2] intègrent des considérations de structure (IS), de
dégradation (ID, IQ, IM) et de comportement (IP), tandis que l’équation [1.1] se limite à des
valeurs DV relatives aux aspects pathologiques du dommage.
Si leur forme diffère quelque peu, les équations [1.1] et [3.3] ont pourtant le même objet:
quantifier la nécessité d’intervention sur l’élément structural de base, en se servant des
valeurs déductibles les plus élevées des défauts observés. L’équation [3.3] qui est utilisée
pour calculer l’Indice d’Endommagement doit être en mesure de fournir des résultats
réalistes. Malheureusement, puisque l’étude de sensibilité demeure à faire à Hydro-Québec,
il n’existe pas encore de repères pour valider la précision des indices IE qui sont calculés.
Quoi qu’il en soit, l’idée demeure, comme il a été expliqué antérieurement, d’avoir une
équation en mesure de fournir des résultats consistants, c’est-à-dire, obtenus en intégrant
directement la quantité et l’importance des dégradations de l’élément considéré dans la
pondération des indices. Il a été vu que l’équation [3.3] effectue au même titre que
l’équation [1.1] une pondération avec une progression décroissante de coefficients. Même
si ces équations diffèrent par le type de coefficients qu’elles emploient (de premier degré
pour [1.1] et exponentiels pour [3.3]), elles présentent l’avantage de refléter l’importance
relative réelle de chaque valeur déductible dans le calcul de l’Indice de Condition ([1.1]) ou
de l’Indice d’Endommagement ([3.3]).
L’approche de la « valeur déductible » est reprise pour évaluer les Indices
d’Endommagement des niveaux structuraux supérieurs à la sous-composante. En effet,
l’équation [3.4] permet de calculer l’indice IEC d’une composante avec les indices IES
résultant de [3.3] de la même façon que cette expression utilise la valeur VDP calculée avec
[3.2].
À son tour, l’équation [3.5] utilise les indices IEC calculés avec [3.4] pour déterminer
l’indice IEB d’un barrage.
Cette façon de procéder est nécessaire pour maintenir l’uniformité requise pour guider
rationnellement la prise de décision avec l’Indice d’Endommagement. D’ailleurs, à ce sujet,
79
cette approche va un peu plus loin que celle de l’Indice de Condition qui, avec l’équation
[1.1], est limitée à une assistance décisionnelle de « premier degré », soit au niveau de la
composante structurale de base.
L’approche de calcul discutée dans ce sous-chapitre n’est pas nécessairement optimale,
mais elle se révèle cohérente et complète à travers ses diverses étapes. Aussi, même si les
équations présentées nécessitent d’être vérifiées et calibrées sur des ouvrages réels, leur
forme ne devrait changer fondamentalement lors du calibrage du système.
3.6 Conclusion L’Indice d’Endommagement est un indicateur qui permet de quantifier la pertinence d’une
intervention en fonction des impacts des dommages du béton sur l’intégrité et le
comportement de la structure. En utilisant les données des inspections visuelles effectuées a
priori sur l’ouvrage, il est possible d’assigner des indices de structure, de pathologie et de
comportement aux défauts afin de quantifier leur importance relative lors de la prise de
décision.
Les indices développés dans le cadre de ce projet visent à éliminer la subjectivité de
l’ingénieur dans la détermination des structures qui requièrent des interventions prioritaires,
en approfondissant l’évaluation de chaque phénomène avec des classements exhaustifs.
Ainsi, que ce soit avec l’Indice de Structure (IS), de Dégradation (ID), Qualitatif (IQ) ou de
Mesure (IM), il est possible de confronter objectivement sur une même échelle tous les
paramètres de l’endommagement qui sont susceptibles d’influencer la durabilité de
l’ouvrage. De même, l’Indice de Phénomène (IP) permet d’intégrer de façon cohérente dans
l’obtention de l’Indice d’Endommagement l’impact du dommage sur la capacité de la
structure à jouer son rôle.
Les critères décisionnels conçus avec Hydro-Québec simplifient et améliorent la prise de
décision. Cependant, ces indicateurs n’offrent en aucun cas une réponse concernant la
sécurité de l’ouvrage.
80
La méthodologie présentée repose sur une approche de calcul composée de plusieurs
équations qui utilisent les divers indices de manière rationnelle pour classer uniformément
les sous-composantes, composantes et barrages selon leur endommagement. Cependant, la
sensibilité du modèle n’a pas été vérifiée, raison pour laquelle l’utilisation de l’Indice
d’Endommagement décrit doit se faire avec les précautions nécessaires. De même, les
valeurs des coefficients proposés dans les équations ainsi que les divers indices présentés
devront probablement être ajustés au fil des années afin de raffiner le système.
Pour terminer, l’Indice d’Endommagement est un outil qui oriente mais qui ne fixe pas la
décision de l’ingénieur responsable des ouvrages évalués. En effet, même s’il est tentant de
se laisser emporter par le verdict qui émane du module informatique développé, il faut
maintenir à l’esprit qu’aucun outil ou méthodologie de ce genre ne peut surpasser le
jugement final d’un ingénieur.
CHAPITRE 4
MÉTHODES ET PRODUITS DE RÉFECTION
4.1 Introduction Le choix des méthodes et produits de réfection qui conviennent le mieux à la dégradation
du béton doit être la dernière étape à franchir pour réussir une intervention sur le plan de la
durabilité et de la rentabilité. Ceci est important à souligner, puisqu’il est fréquent de
sélectionner les options de réparation ou d’entretien de façon prématurée lors du processus
de réfection [Smoak, 1997]. En effet, il est fortement conseillé de prendre la décision
concernant les techniques de réfection à employer en aval de la détermination des causes de
l’endommagement et de l’évaluation de la pertinence de l’intervention. Ce faisant,
l’ingénieur dispose d’un maximum d’informations capables de l’orienter sur les conditions
d’exposition auxquelles la réparation sera confrontée et le meilleur moment pour effectuer
cette réparation.
Si les matériaux et techniques de réfection sont catégorisés en fonction des dommages pour
lesquels ils s’avèrent les plus efficaces et rentables, il est possible de combiner
favorablement cette organisation informationnelle avec le savoir accumulé lors du
diagnostic de la dégradation et de l’évaluation du besoin de réparation ou d’entretien. Ce
genre d’approche est donc très intéressant puisqu’il permet d’optimiser la performance des
interventions et donc de diminuer leur fréquence.
82
Lors de la revue de la documentation, il a été expliqué que l’information relative aux
méthodes et produits de réfection est souvent éparpillée dans de nombreux documents tels
que des rapports ou des devis techniques. Ceci ne facilite pas le processus de réfection,
puisqu’il est parfois compliqué d’accéder aux informations pertinentes, ce qui peut amener
des choix différents d’un ingénieur à un autre.
Ce chapitre présente la méthodologie adoptée pour uniformiser le choix d’action parmi les
options possibles, une fois que la décision d’agir à été prise. Par la suite, une référence est
faite au dernier module du logiciel d’aide à gestion des interventions, qui permet d’obtenir
l’information en fonction du type de dommage.
4.2 Méthodologie Comme pour la plupart des institutions passées en revue dans le premier chapitre de ce
mémoire, les informations utilisées par Hydro-Québec pour choisir les méthodes et produits
de réfection proviennent de multiples sources: articles, rapports et devis techniques. Afin
d’optimiser le processus de réfection, il s’avère essentiel de classifier et d’ordonner ces
matériaux et ce savoir-faire en fonction des dommages du béton pour lesquels ils sont
adéquats, afin d’uniformiser les choix faits par les ingénieurs chargés des travaux de
réfection.
C’est dans cette optique que les spécialistes d’Hydro-Québec impliqués dans ce projet ont
synthétisé les multiples informations disponibles en quatre rapports concernant la
fissuration, les venues d’eau, les pertes de masse et la corrosion du béton. Le tableau 4.1
présente l’organisation adoptée ainsi que les références utilisées.
83
Tableau 4.1 – Organisation des méthodes et produits de réfection en fonction des
dégradations du béton
Catégorie de dommage Contenu Références utilisées Fissuration générale: - Fissures causées par des
erreurs de conception - Fissures causées par des
pratiques douteuses de construction
- Fissuration du béton plastique
- Fissuration du béton durci- Fissures causées par des
charges appliquées
Voir Annexe A Fissuration
Fissuration causée par la réaction alcalis-granulats (RAG)
Voir Annexe B
Réparation de joints et de scellants
Voir Annexe C Venues d’eau
Réparation de lames d’étanchéité
Voir Annexe D
Pertes de masse - Érosion par abrasion - Érosion par cavitation - Érosion par action
chimique
Voir Annexe E
Corrosion Réparation et protection du béton endommagé par la corrosion des aciers
Annexe F
4.3 Module des méthodes et produits de réfection Les quatre rapports résultant du classement du tableau 4.1 ont été intégrés dans un module
de l’outil informatique de manière à ce qu’ils puissent être consultés facilement. Comme il
est expliqué dans le chapitre suivant, le module des méthodes et produits de réfection est
l’instrument qui complète l’approche systématique d’intervention sur un ouvrage en béton,
en procédant de manière similaire au module de réparation du logiciel HYDROCON
(Tableau 1.7). En fonction des dégradations du tableau 4.1, l’outil informatique conçu
donne accès aux documents relatifs aux produits et techniques conseillés par Hydro-
Québec, ce qui permet d’homogénéiser et de simplifier le choix des ingénieurs.
84
4.4 Conclusion La décision concernant le type d’intervention à adopter sur un ouvrage est la dernière étape
d’une approche de réfection organisée, puisqu’elle doit se nourrir des données fournies par
les phases précédentes de diagnostic et d’évaluation des besoins d’action.
La mise en place d’un outil qui uniformise le choix des méthodes et produits de réfection
est essentielle dans l’optique d’optimisation de la performance des réparations en termes de
durabilité et de rentabilité. Pour ce faire, un classement des matériaux et techniques en
fonction de quatre catégories de défauts du béton a été réalisé par Hydro-Québec:
fissuration, venues d’eau, pertes de masse et corrosion.
Dans le cadre de cette étude, un module informatique a également été conçu de manière à
faciliter la consultation de ces informations et homogénéiser le choix des ingénieurs
responsables de la réfection et l’entretien des ouvrages.
CHAPITRE 5
LOGICIEL D’AIDE À LA GESTION DES INTERVENTIONS SUR LES BARRAGES EN BÉTON
5.1 Introduction Les chapitres précédents expliquent les diverses étapes à franchir pour intervenir de
manière rationnelle et homogène sur des ouvrages hydroélectriques en béton. Cependant,
l’exécution manuelle des méthodologies décrites peut s’avérer compliquée à cause des
multiples paramètres impliqués dans les distinctes phases d’évaluation.
Afin de simplifier l’utilisation des outils conçus en collaboration avec Hydro-Québec, un
programme informatique a été développé. En effet, ce logiciel assiste la gestion des
interventions sur les barrages en béton avec trois modules qui permettent notamment
d’effectuer les tâches suivantes:
• Module de Diagnostic des Dégradations du Béton: Déterminer les causes de la
dégradation observée sur le béton de la structure
• Module de l’Indice d’Endommagement: Évaluer la pertinence d’intervention, à
travers l’obtention et la gestion des Indices d’Endommagement des ouvrages en
béton
• Module des Méthodes et Produits de Réfection: Proposer des produits et
techniques de réfection adéquats pour la dégradation à réparer
86
Ce chapitre présente d’abord les généralités sur le logiciel créé, avant d’expliquer
successivement l’utilisation des trois modules cités précédemment.
5.2 Généralités Le logiciel d’aide à la gestion des interventions développé dans le cadre de ce projet
s’appelle « Système d’optimisation des réfections des ouvrages en béton, Version 1.0 ».
Pour raison de confidentialité, la présentation des parties de cet outil informatique se limite
à décrire leur utilisation.
La structure du programme est telle que l’accès aux modules se fait avec une page
d’accueil, présentée sur la figure 5.1.
Figure 5.1 – Page d’accueil du logiciel
Pour ce qui est des modules de diagnostic et des méthodes et produits de réfection, le code
du logiciel est écrit en langage HTML, puisque ces deux outils travaillent selon le principe
d’un arbre décisionnel. Dans ce cas, le langage en question facilite la programmation, étant
donné qu’il est possible de relier les différentes pages entre elles avec des liens hypertexte.
87
Le module d’assistance décisionnel de l’Indice d’Endommagement est conçu avec le
logiciel FileMaker, qui permet une gestion efficace des bases de données et fournit un
environnement graphique agréable à l’utilisateur.
L’utilisation de chaque module est expliquée dans les sous-chapitres suivants.
5.3 Module de Diagnostic des Dégradations du Béton La procédure de diagnostic des dégradations du béton décrite dans le chapitre 2 est
automatisée grâce au présent module. En effet, en cliquant sur le lien du Module de
Diagnostic des Dégradations du Béton de la page d’accueil (Figure 5.1), l’écran affiche le
menu principal des dommages pour lesquels il est possible de déterminer la cause, tel
qu’illustré sur la figure 5.2.
Figure 5.2 – Module de Diagnostic
Pour arriver au diagnostic d’une détérioration, il suffit de choisir parmi les options que
propose successivement le module en question. Par exemple, en cliquant sur l’option
« Fissuration » de la figure 5.2, les types principaux de fissures sont affichés (Figure 5.3).
88
Figure 5.3 – Diagnostic d’une fissure
Plusieurs dessins et illustrations photographiques sont disponibles à travers le Module de
Diagnostic. Elles sont accessibles par les liens « Images » et « Photos » présents dans
certaines pages en bas et à droite de l’écran. La figure 5.4 présente une partie du classement
photographique des fissures disponibles, selon la catégorisation de la figure 5.3. Par
exemple, en choisissant « Fissure unique oblique », l’utilisateur se voit proposer un
exemple qui illustre cette dégradation (Figure 5.5).
89
Figure 5.4 – Classement photographique par catégorie de fissuration
Figure 5.5 – Exemple d’illustration photographique d’une dégradation du béton
90
À titre illustratif, après avoir cliqué sur un des liens de la figure 5.3, le logiciel va afficher
successivement à l’écran une série de questions sur l’emplacement de la fissure et les
conditions auxquelles l’ouvrage est soumis (gel-dégel, précipitations, application de
charges, entre autres). L’utilisateur n’aura alors qu’à indiquer ses choix au fur et à mesure
en cliquant sur les liens hypertextes pertinents, pour aboutir au diagnostic du dommage
observé sur la structure.
5.4 Module de l’Indice d’Endommagement Ce module permet de classifier les structures en béton selon leur priorité d’intervention
avec la méthodologie de l’Indice d’Endommagement décrite au chapitre 3. Il a été expliqué
qu’avec cette approche, il est possible de quantifier sur une échelle de 0 à 100 la pertinence
de l’intervention sur l’ouvrage, et ce, selon trois zones d’action: verte, jaune ou rouge
(Tableau 3.2).
Cependant, l’estimation de IE requiert la détermination de nombreux indices relatifs à
divers aspects de la dégradation et de la structure. Il est donc essentiel d’automatiser la
procédure d’obtention de l’Indice d’Endommagement afin de pouvoir appliquer cet
instrument d’évaluation à grande échelle.
L’outil informatique décrit ici permet de calculer l’indice IE pour chacune des dégradations,
avec les données contenues dans les fiches d’inspection. Ainsi, il est possible de créer des
fiches qui contiennent chacune un Indice d’Endommagement, associé à une dégradation
spécifique du béton, sur une certaine sous-composante appartenant à une composante
donnée. Le nombre de fiches à créer dépend alors de la quantité de dommages présents sur
la structure. Comme il sera vu, cette approche permet par la suite de comparer les valeurs
entre elles et d’effectuer des recherches avancées. Pour déterminer les indices IE d’une
sous-composante, composante ou barrage, il suffit d’importer les valeurs calculées par les
fiches sur une feuille de calcul dans laquelle les équations [3.3], [3.4] et [3.5] auront été
programmées.
91
Afin d’accéder au Module de l’Indice d’Endommagement, il faut cliquer sur le lien qui
porte son nom dans la page principale du logiciel (Figure 5.1). La fenêtre d’accueil de ce
module est présentée sur la figure 5.6.
Figure 5.6 – Page d’accueil du Module de l’Indice d’Endommagement
Pour créer une fiche d’Indice d’Endommagement avec l’interface graphique de la figure
5.6, il est nécessaire de procéder comme suit:
1. Cliquer sur le bouton « Créer une nouvelle fiche » en haut de l’écran. Le numéro de
la fiche en cours est alors affiché à droite des boutons de navigation.
2. Pour entrer les informations dans la fiche, il suffit de cliquer sur les cases blanches
pour activer les menus déroulants qui proposent les options possibles.
92
3. Dans la zone « GÉNÉRAL », préciser successivement la date d’inspection, le
numéro d’observation (si disponible), la Région, le Site et l’Ouvrage. Avant de
continuer avec les autres cellules, il faut confirmer le choix de Région et de Site
dans le menu déroulant de la case Région/Site.
4. Dans la case « LOCALISATION », indiquer la Composante, le numéro de
Composante, la Sous-Composante et le numéro de Sous-Composante. Ici aussi, il
est nécessaire de confirmer le choix de Composante et de Sous-Composante avec le
menu déroulant de la case Composante/Sous-Composante.
5. La zone « DESCRIPTION » permet la saisie des informations concernant le Terme,
le Type et le Qualificatif de la dégradation observée. De même, il est requis de
préciser le matériau en question (case « Matériau ») ainsi que l’activité ou la
passivité du dommage (case « Actif »). Le logiciel affiche alors la description de la
dégradation. Si elle est correcte, il faut cliquer sur le bouton « CONFIRMER » pour
continuer l’évaluation.
6. Une fois que la description de la détérioration a été confirmée, la zone
« MESURE » demande automatiquement les dimensions de la dégradation qui sont
pertinentes dans le calcul de l’Indice d’Endommagement. Il faut donc préciser les
mesures sollicitées.
7. Finalement, grâce à un menu déroulant, l’impact principal de la dégradation sur la
structure doit être indiqué dans la zone « IMPACT DU PHÉNOMÈNE SUR LE
COMPORTEMENT DE LA STRUCTURE ». L’ingénieur peut justifier
optionnellement son choix dans la case « Commentaires ».
8. Lorsque toutes les informations requises par le logiciel sont entrées dans la fiche, le
Module présente dans le bas de l’écran l’Indice d’Endommagement correspondant.
Le calcul de IE se fait de manière automatique puisque le programme associe les
valeurs entrées par l’utilisateur aux différents indices requis (chapitre 3). La figure
5.7 illustre à titre d’exemple l’obtention d’un indice IE fictif.
9. Pour créer une nouvelle fiche d’Indice d’Endommagement, il suffit de répéter les
étapes 1 à 8.
93
Figure 5.7 – Exemple fictif de création d’une fiche d’Indice d’Endommagement
Le Module de l’Indice d’Endommagement permet aussi de rechercher des fiches en
fonction de critères spécifiques. Pour ce faire, il faut cliquer sur le bouton
« Recherche/Rapports » (Figure 5.7). Ceci peut être utile puisqu’il est entre autre possible
de comparer diverses structures ou de constater l’évolution temporelle de leur état.
La figure 5.8 présente la fenêtre qui permet d’effectuer les recherches sur le contenu des
fiches d’Indice d’Endommagement.
94
Figure 5.8 – Mode Recherche/Rapports du Module de l’Indice d’Endommagement
Les étapes à suivre pour effectuer une recherche sont les suivantes:
1. Entrer les critères de recherche dans les cases blanches (Figure 5.8).
2. Utiliser les opérateurs de comparaison >, <, >= ou <= devant un chiffre pour affiner
davantage les critères numériques. Ces opérateurs s’appliquent à toutes les cases
blanches qui contiennent des chiffres (Fiche #, Jour, Mois, Année, # Composante, #
Sous-Composante et Indice d’Endommagement IE). Par exemple, pour chercher
uniquement les Indices d’Endommagement supérieurs à 60, il faut taper > 60 dans
la case de IE.
3. Laisser vides les cases blanches pour lesquelles il est souhaité de consulter toute
l’information disponible associée aux critères rentrés dans les autres cellules.
4. Cliquer sur « Find » une fois que tous les critères de recherche sont entrés.
95
Par exemple, pour rechercher les fiches qui concernent les évacuateurs de crue de la région
Manicouagan, il faut uniquement compléter la case « Région » avec Manicouagan et la case
« Composante » avec Évacuateur de crues, puis cliquer sur « Find » (Figure 5.9).
Figure 5.9 – Exemple fictif de recherche pour tous les évacuateurs de crue de la région
Manicouagan
Les résultats de la recherche sont affichés sous la forme d’une liste de fiches compactes, tel
qu’illustré par la figure 5.10.
96
Figure 5.10 – Exemple fictif de résultats de recherche
Ce Module permet donc la création, la consultation et la recherche de fiches qui
représentent l’état du béton avec l’Indice d’Endommagement.
5.5 Module des Méthodes et Produits de Réfection Les documents relatifs aux méthodes et produits de réfection les plus appropriés pour les
dégradations expliquées au chapitre 4 sont accessibles avec cet outil. En effet, en cliquant
sur le lien du Module des Méthodes et Produits de Réfection du menu d’accueil (Figure
5.1), le logiciel présente un index de catégories de dégradations pour lesquelles il est
possible de consulter les informations des techniques de réparation les plus pertinentes, tel
qu’illustré sur la figure 5.11.
97
Figure 5.11 – Page d’accueil du Module des Méthodes et Produits de Réfection
Dans ce module, les documents associés aux quatre types de dégradations de la figure 5.11
sont en format .pdf et permettent un accès rapide aux informations grâce à l’effort de
classement décrit au chapitre 4.
5.6 Conclusion Dans le cadre de cette étude, un logiciel d’aide à la gestion des interventions a été conçu
pour simplifier, accélérer et intégrer l’utilisation des méthodologies développées dans le
cadre de ce projet. Ceci est nécessaire étant donné la complexité et la variété des divers
paramètres requis par les multiples procédures d’évaluation.
Le programme créé est composé de trois modules, qui englobent toutes les phases requises
pour optimiser et systématiser l’approche de réfection sur les barrages en béton. Ainsi, sont
automatisées avec des instruments informatiques les étapes de diagnostic, d’évaluation de
la pertinence d’intervention et du choix des méthodes et produits de réfection.
Finalement, le format de ce logiciel est intéressant puisqu’en plus d’incorporer les outils
nécessaires à rationaliser et à homogénéiser les interventions sur les ouvrages en béton, il
98
facilite la dissémination et l’accès aux connaissances et techniques développées à travers
une entreprise d’envergure comme Hydro-Québec.
CONCLUSION L’objectif de ce projet de recherche était de concevoir un outil capable d’homogénéiser et
d’optimiser la gestion des interventions sur les ouvrages en béton d’Hydro-Québec.
En premier lieu, une revue de documentation exhaustive a été réalisée afin de comprendre
les éléments requis pour orienter de manière systématique et uniforme l’ingénieur à travers
le processus de réfection. Le chapitre 1 précise que même si chaque méthodologie analysée
diffère dans son approche, trois étapes fondamentales sont omniprésentes: le diagnostic des
dégradations, l’évaluation de la pertinence d’intervention et le choix des méthodes et
produits de réfection. L’intégration des ces trois phases successives dans l’outil
d’assistance décisionnelle à concevoir est susceptible d’optimiser l’allocation des
ressources, puisqu’en faisant ainsi, il est possible d’évaluer rationnellement et sur une
même base les besoins réels des ouvrages gérés.
La procédure de détermination des causes des dommages décrite au chapitre 2 est la
première étape à respecter afin d’effectuer des interventions durables et rentables. En effet,
la considération des caractéristiques de la dégradation ainsi que des conditions auxquelles
est soumise la structure lors du diagnostic fournit des informations essentielles pour choisir
correctement les actions postérieures d’entretien ou de réfection à entreprendre.
L’évaluation de la pertinence d’intervention sur un ouvrage en béton se fait avec un
indicateur appelé Indice d’Endommagement (IE), qui permet de quantifier les conséquences
des dommages du béton sur l’intégrité et le comportement de la structure. En effet, le
chapitre 3 explique qu’à partir des données d’inspections visuelles effectuées a priori sur
l’ouvrage, il est possible d’attribuer des indices de structure, de pathologie et de
100
comportement aux défauts afin de rationaliser l’interprétation de leur importance relative
lors de la prise de décision. Ces indices approfondissent l’évaluation de chaque phénomène
avec des classements détaillés qui permettent de comparer objectivement sur une même
échelle les divers paramètres susceptibles d’influencer la durabilité et le fonctionnement de
l’ouvrage. De plus, ces indicateurs sont intégrés de manière cohérente dans des équations
qui permettent de calculer l’Indice d’Endommagement pour divers niveaux structuraux tels
que les sous-composantes, les composantes et les barrages. Même si les indices et les
coefficients proposés doivent être validés avec une étude de sensibilité sur le terrain, la
méthodologie décrite reste un instrument intéressant pour orienter de manière homogène les
ingénieurs dans l’établissement des priorités d’interventions à travers le parc de structures
qu’ils administrent.
Puisque l’approche développée dans le chapitre 3 ne s’intéresse qu’aux aspects d’intégrité
et de fonctionnalité des structures, des travaux pourraient être effectués dans les années
prochaines afin d’intégrer d’autres considérations dans cet outil. Ainsi, il serait intéressant
d’avoir dans cette procédure d’évaluation des instruments capables d’estimer la sécurité des
ouvrages ainsi que de prédire l’évolution de leurs dégradations.
La dernière étape à respecter dans une approche systématique de réfection est celle du
choix des méthodes et produits de réfection en fonction des informations fournies par les
étapes précédentes de diagnostic et d’évaluation. Comme il a été vu au chapitre 4,
l’uniformisation de cette décision est possible avec un classement des techniques en
fonction des dommages pour lesquels elles s’avèrent les plus appropriées.
Un programme informatique qui intègre les phases de diagnostic, d’évaluation de la
pertinence d’intervention ainsi que des méthodes et produits de réfection a été créé pour
simplifier et intégrer l’utilisation des méthodologies développées. Ce logiciel est un
instrument qui permet d’atteindre efficacement l’objectif de ce projet tout en permettant
une bonne dissémination des connaissances à travers Hydro-Québec.
101
Il faut maintenir à l’esprit que comme tous les systèmes d’assistance décisionnelle, l’outil
qui résulte de cette étude vise à guider uniformément la décision de l’ingénieur mais jamais
à la remplacer. En effet, le jugement d’un ingénieur est essentiel dans la gestion des
interventions puisqu’il est capable de discerner en dernière instance l’importance de
certains aspects qui peuvent échapper à ces procédures automatiques.
La demande pour les outils comme celui-ci est palpable et devrait s’accentuer dans les
années qui viennent. Ceci s’explique par le nombre croissant de structures dégradées, dont
la gestion des interventions doit être optimisée dans des organisations aux ressources
souvent limitées. À mesure que les connaissances dans le domaine de l’assistance
décisionnelle vont s’améliorer, il sera donc normal d’observer en ce début de XXIème
siècle un raffinement rapide du type d’approche proposé ici.
BIBLIOGRAPHIE ACI Committee 201 (1992), Guide for making a condition survey of concrete in service,
ACI 201.1.R-92, American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, 16 p. Beaupré, D., Bissonnette, B. (2001), Entretien et réfection des infrastructures
métalliques et en béton, Centre de Recherche sur les Infrastructures en Béton, Université Laval, Québec, Québec, 329 p.
Björkenstam, E., Troive, S. (2003), Management of Repair and Rehabilitation of
Concrete Structures, Concrete Solutions 1st International Conference on Concrete Repair Proceedings, St-Malo, France, 8 p.
Bullock, R.E., Foltz, S.D. (1995), REMR Management Systems – Navigation and
Reservoir Structures Condition Rating Procedures for Concrete in Gravity Dams, Retaining Walls, and Spillways, U.S. Army Corps of Engineers, Repair, Evaluation, Maintenance, And Rehabilitation Research Program, Technical Report REMR-OM-16, Washington, DC, 73 p.
Bullock, R.E. (1989), A Rating System for the Concrete in Navigation Lock Monoliths,
U.S. Army Corps of Engineers, Repair, Evaluation, Maintenance, And Rehabilitation Research Program, Technical Report REMR-OM-4, Vicksburg, Mississippi, 80 p.
Byfors, K. (2003), The Project Rehabcon – Rehabilitation of Concrete Structures,
Dissemination and Exploitation, Concrete Solutions 1st International Conference on Concrete Repair Proceedings, St-Malo, France, 6 p.
Drapeau, A., Bélanger, M. (1995), Manuel d’inspection des structures – Évaluation des
dommages, Direction des Structures, Ministère des Transports, Québec, Québec. Fortin, M., Larivière, R., Manescu, D., Stéresco, M. (1995), Guide d’Inspection, Version
1.0, Systématisation des Activités d’Inspection des Barrages en Béton - Volume II, Hydro-Québec, Montréal, Québec, 61 p.
Hewlett, P.C. (2003), What makes a successful repair?, Concrete Solutions 1st
International Conference on Concrete Repair Proceedings, St-Malo, France, 11 p. Hoff, G.C. (1999), Integrating durability into the design process, Proceedings of the
International Seminar “Controlling Concrete Degradation”, University of Dundee, Scotland, U.K., pp. 1-14.
Hovington, A. (2003), Communication personnelle, Laboratoire des Chaussées, Ministère
des Transports du Québec, Québec, Québec.
103
Hydro-Québec (2003), GOVB – RAPB6100, Rapport État Actuel – Observations
Actives, Hydro-Québec, Traitement des données de surveillance des barrages, Observations visuelles du béton, 199 p.
Kaetzel, L.J., McDonald, J.E. (2000), Decision support for maintenance and repair of
hydraulic structures, Concrete International, American Concrete Institute, Vol. 22, No. 12, Farmington Hills, Michigan, pp. 18-23.
McDonald, J. E. (1980), Maintenance and preservation of concrete structures,
Technical Report C-78-4, U.S. Army Corps of Engineers, Waterways Experiment Station, Vicksburg, Mississippi.
Petersson, Ö., Andrade, C. (2003), REHABCON – Strategy for Maintenance and
Rehabilitation in Concrete Structures, Concrete Solutions 1st International Conference on Concrete Repair Proceedings, St-Malo, France, 6 p.
Prézeau, A., Rivest, M. (1996), Ouvrages Compensateurs – Avant-projet Complexe
Beauharnois - Les Cèdres, Investigation du béton 96, Synthèse et Recommendations, Direction Ouvrages Civils, Hydro-Québec, Montréal, Québec, 60 p.
Rivest, M. (2002), Outardes 3 Centrale – Investigation du béton Prise d’eau et
conduite forcée #34, Devis Technique, Unité Conception – Mécanique, Structures et Architecture, Hydro-Québec, Montréal, Québec, 5 p.
Robichaud, J-G. (2002), Communication personnelle, Direction de la Sécurité des
Barrages, Hydro-Québec, Rencontre organisée par l’Institut de Recherche d’Hydro-Québec (IREQ), dans le cadre du projet « Réfection des Barrages », Montréal, Québec.
Rodríguez, J., Muñoz, R.,Ramírez, M. (2003), Manual of concrete repair and
rehabilitation, Concrete Solutions 1st International Conference on Concrete Repair Proceedings, St-Malo, France, 7 p.
Saleh, K., Mosser, A., Chekired, M., Gagnon, J., Rivest, M. (2003), Indice
d’Endommagement: Classification et priorisation des travaux de réfection des barrages en béton, Rapport IREQ-2003-112C, Institut de Recherche d’Hydro-Québec (IREQ), Montréal, Québec, 51 p.
Saleh, K. (2002), Optimiser les réfections des ouvrages en béton, Direction principale
Recherche et Développement, Hydro-Québec, Montréal, Québec, 7 p. Smoak, W.G. (1997), Guide to Concrete Repair, Bureau of Reclamation, Technical
Service Centre, United States Department of the Interior, Denver, Colorado, 175 p.
ANNEXES
ANNEXE A: Références relatives aux méthodes et produits de réfection pour la fissuration générale
106
ACI Committe 204 (1984), Causes, Evaluation and Repair of Cracks in Concrete, ACI Journal, mai-juin, pp. 211 - 230.
Comité Euro-International du béton (1992), Durable Concrete Structures: Design guide,
Thomas Telford, Londres, G.-B. Fortin, M., Larivière, R., Manescu, D., Stéresco, M. (1995), Guide d’Inspection, Version
1.0, Systématisation des Activités d’Inspection des Barrages en Béton - Volume II, Hydro-Québec, Montréal, Québec, 61 p.
Houlsby, A. C. (1990), Construction and Design of Cement Grouting, a Guide to
Grouting in Rock Foundations, Ed. John Wiley and sons, 442 p. Lombardi (1985), The Role of Cohesion in cement Grouting of Rock, Quinzième
congrès des grands barrages, Lausanne, Q58, R 13, pp. 235-260. Mailvaganam, N. P. (1991), Repair and Protection of Concrete Structures, C. R. C.
Press, Ottawa, Ontario, Canada. Mehta, P.K. (1991), Concrete : Structure, Properties and Materials, Second Edition,
Prentice-Hall, Englewoods Cliffs, N.J., U.S.A. Saleh, K., Ballivy, G., Dumond, C. (2003), Anti-leaching Grout for Injection,
International Committee of Large Dams - I.C.O.L.D.; 21e Congress des Grands Barrages, Montréal, Québec.
Saleh, K., Tremblay, S., Lizotte, M., Larivière, R., Roy, V., Routhier, L. (2002), Crack
Repair in Concrete Dams: Identifying Effective Methods and Materials, Hydro-Review Journal; Vol. XXI, No. 5, pp. 40-49.
Saleh, K., Dumond, C. (1995), Étude sur les coulis d'injection à base de ciment
microfin, Rapport IREQ- 95-279, Présenté à Hydro Québec (Région Manicouagan), 90p.
Tremblay, S., Saleh, K. (1997), Équipement et instrumentation pour l’injection de la
voûte 5-6 du barrage Daniel Johnson, Rapport IREQ. Weaver, K. (1991), Dam Foundation Grouting, ASCE, New York, É.U. Webac (1996), Product Catalog, Webac America Corp., Costa Mesa, California, É.U.
ANNEXE B: Références relatives aux méthodes et produits de réfection pour la fissuration causée par la RAG
108
Aïtcin, P.-C. et Regourd, M. (1985), The Use of Condensed Silica Fume to Control Alkali-Silica Reaction - A Field Case Study, Cem. Conc. Res., 15, 4, pp. 711-719.
Aïtcin, P.-C. (1988), Le point sur les bétons à très haute performance, Recueil des
conférences présentées lors du séminaire tenu à l'Université Sherbrooke, 23 p. Albert, P. and Raphaël, S. (1986), Alkali-Silica Reactivity in the Beauharnois
Powerhouses, Beauharnois, Proc. of the 7th Int. Conf. on "Alkali-Aggregate Reaction in Concrete", Ottawa, Canada, pp. 10-16.
Asgeirsson H. et Gudmundsson, G. (1979), Pozzolanic Activity of Silica Dust, Cem.
Conc. Res., 9, 2, pp. 249-252. ASTM (1987 - 1994), American Society for Testing and Materials, Philadelphia, Pa.,
U.S.A., Annual Books of ASTM Standards.
C 227-87 (1987), Standard Test Method for Potential Alkali Reactivity of Cement-Aggregate Combinations (Mortar-Bar Method).
C 295-90 (1990), Standard Guide for Petrographic Examination of Aggregates for Concrete.
C 311-87a (1987), Standard Test Methods for Sampling and Testing Fly Ash or Natural Pozzolans for Use as a Mineral Admixture in Portland-Cement Concrete.
C 618-87 (1987), Standard Specification for Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use as a Mineral Admixture in Portland Cement Concrete.
C 856-83 (1983), Standard Practice for Petrographic Examination of Hardened Concrete.
C 1260 (1994), Standard Test Method for Potential Alkali Reactivity of Cement-Aggregate Combinations (Accelerated Mortar-Bar Method).
Bédard, C. et Aïtcin, P.-C. (1983), À la recherche d'un béton de 150 MPa, Can. J. Civ.
Eng., 10, pp. 600-613. BELT inc. (1986), Projet Hydro-Québec - Traversées existantes du fleuve St-Laurent,
Île d'Orléans et Québec - Rapport d'expertise sur les fondations, Phase II, Vol. 1.
BELT inc. (1986), Projet Hydro-Québec - Traversées existantes du fleuve St-Laurent,
Île d'Orléans et Québec - Rapport d'expertise sur les fondations, Phase II, Vol. 2.
109
Bérard J. et Roux, R. (1986), La viabilité des bétons au Québec : le rôle des granulats, Can. Jour. Civ. Eng., 13, 1, pp. 12-24.
Bérard, J. (1982), Alkali-Silica Reactivity Case Histories in Québec. C.S.A. A5 Seminar:
Cement-Aggregate Reactivity Montréal, Québec, 9 p. Berra, M. et Bertacchi, P. (1991), Alkali-aggregate reaction in concrete dams, Water
Power & Dam Construction, Vol. 43, No. 4, pp. 12-16. Berry, E.E. (1976), Fly Ash for Use in Concrete. Part I- A Critical Review of the
Chemical, Physical and Pozzolanic Properties of Fly Ash, CANMET, rapport 76-25.
Bérubé, M-A., Fournier, B. et Frenette, J. (1989), Détérioration de fondations de pylônes
d'ancrage de lignes de transport d'électricité par des réactions alcalis-granulats, performance mécanique et réparation du béton, Rev. Can. Gén. Civ., 16, 6, pp. 945-959.
Bérubé, M-A., Fournier, B., Vézina, D., Frenette, J., Duchesne, J. et Choquette, M. (1989),
Les réactions alcalis-granulats dans le béton: caractérisation des granulats, méthodes préventives et inspection des bétons, Université Laval, Faculté des sciences et de génie, dépt. de géologie, cours GGL-A0487, rapport GGL 89-16, 338 p.
Bérubé, M.-A. et Fournier, B. (1987), Le barrage Sartigan dans la Beauce (Québec,
Canada) : Un cas type de détérioration du béton par les réactions alcalis-granulats, Rev. Can. Gén. Civ., 14, pp. 372-380.
Buil, M., Paillère, A.-M., et Roussel, B. (1983), Utilisation des fillers ultrafins dans les
bétons, Ass. Int. Géol. Ing, 30, pp. 199-200. Canadian Standard Association (1986, 1990, 1994), Supplement No. 2-1986 to CSA
Standards CAN3-A23.1-M77-M90-94, Concrete Materials and Methods of Concrete Construction and CAN3.A23.2-M77-M90-94, Methods of Test for Concrete, Rexdale (Toronto), Ontario, Canada.
CSA-A23.1-M90 et 94 (1990-1994), Béton - Constituants et exécution des travaux.
CSA.A23.2-M90 et 94 (1990-1994), Essais concernant le béton.
CSA CAN3-A23.2-14A (1990-1994), Potential Expansivity of Cement Aggregate Combinations (Concrete Prism Expansion Method).
CSA A23.2-20A (1994), Détermination du potentiel de réactivité des combinaisons de ciment-granulat (méthode de la barre de mortier).
110
CSA A23.2-25A (1994), Method for Detection of Alkali-Silica reactive Aggregate by Accelerated Expansion of Mortar Bars.
CAN3.A23.5-M86 (1983), Constituants secondaires cimentaires utilisés dans les constructions en béton.
Cavalcanti, A.J.C.T. (1986), Alkali-Aggregate Reaction at Moxoto Dam, Brazil, In
Concrete Alkali-Aggregate Reactions, Edited by Grattan-Bellew, P.E., Institute for Research in Construction, National Research Council of Canada, Ottawa, Canada, Proc. of the 7th International Conference, Ottawa, Canada, Noyes Publications, pp. 168-172.
Charlwood, R.G. (1994), A Review of Alkali-aggregate Reactions in Hydro-electric
Plants and Dams, Hydropower and Dams, Vol. 1, No.3, pp. 73-80. Chauret, E. (1958), Les réactions agrégats-ciment dans le béton, L’Ingénieur (Montréal),
pp. 44-174, pp. 12-19. Chen, H., Soles, J.A. et Malhotra, V.M. (1990), CANMET Investigations of
Supplementary Cementing Materials for Reducing Alkali-Aggregate Reactions, présenté au Int. Workshop on Alkali-Aggregate Reactions in Concrete: Occurences, Testing and Control, Halifax, Nouvelle-Écosse, Canada, 28 p.
Chouinard, A. (1993), Devis technique - Barrage Paugan, Secteur Laurentides, Division
Appareillage Mécanique et ouvrages de génie civil, Hydro-Québec, 29 p. Clark, L.A. (1991), Modeling the Structural Effects of Alkali-aggregate Reactions on
Reinforced Concrete, ACI Materials Journal, Vol. 88, No.3, pp. 271-277. Clark, L.A. (1990), Structural Aspects of Alkali-silica Reaction, In Structural
Engineering Review, Vol. 2, No. 2, pp. 81-87. Danay, A. (1994), A Structural Mechanics Methodology in Diagnosing and Assessing
Long-term Effects of Alkali-aggregate Reactivity in Reinforced Concrete Structures, ACI Materials Journals, Vol. 91, No. 1, pp. 54-62.
Danay, A., Adeghe, L., Hindy, A. (1993), Diagnosis of the Cause of the Progressive
Concrete Deformations at Saunders Dam, Concrete International, ACI, Vol. 15, No. 9, pp. 25-35.
Danielsen, S.W. et Nebdal Svendsen, V. (1991), Ageing of Norwegian Concrete Dams
with Emphasis on Alkali-aggregate Reaction, ICOLD, 17ième Congrès international des grands barrages, Vienne, Q.65-R.35, pp. 637-656.
Dolar Mantuani, L. (1969), Alakli-Silica Reactive Rocks in the Canadian Shield, High.
Res. Rec. 268, 99 p.
111
Duchesne, J. (1989), Caractérisation d'ajouts minéraux face aux réactions alcalis-granulats dans le béton, Thèse de maîtrise, Université Laval, Dépt. de Géologie, Québec, Québec, Canada.
Durand, M. (1969), Étude des propriétés physiques et chimiques des calcaires de la
région de Montréal, Thèse M.Sc.A., Dept de génie minéral, École Polytechnique, Montréal, Québec, Canada.
Durand, B., Bérard, J. et Soles, J.A. (1987), Comparison of the Effectiveness of Four
Mineral Admixtures to Counteract Alkali-Aggregate Reaction, Proc. of the 7th Int. Conf. on Alkali-Aggregate Reaction, Ottawa, Canada, Noyes Pub., P.E. Grattan-Bellew ed., pp. 30-35.
Durand, B. (1988), Contrôle des réactions alcalis-granulats par l'utilisation des ajouts
minéraux, Thèse de Ph.D., Dept de génie minéral, École Polytechnique, Montréal, Québec, Canada, 310 p.
Durand, B. (1985), Le rôle des ajouts minéraux dans les réactions alcalis-granulats,
Thèse de M.Sc.A., Dept. génie minéral, École Polytechnique, Montréal, Québec, Canada, 199 p.
Durand, B. (1992), Mesures de prévention contre les réactions alcalis-granulats dans le
béton, rapport IREQ-92-192, 90 p + annexes. Durand, B., Roux, R., Houde, J. et Blanchette, A. (1992), Free Expansions and Stresses
Related to Alkali-Aggregate Reactions in Concrete, 9th Conf. Int. on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete, Vol. 1, pp. 298-310.
Durand, M. et Bérard, J. (1974), Réactivité des roches carbonatées aux alcalis du
ciment, Rev. Can. Géot., 11, pp. 248-256. Durand, M. (1969), Étude des propriétés physiques et chimiques des calcaires de la
région de Montréal, Thèse M.Sc.A., Dept de génie minéral, École Polytechnique, Montréal, Québec, Canada.
Durand, B. (2000), More Results about the Use of Lithium Salts and Mineral
Admixtures to Inhibit ASR in Concrete, 11th Int. Conf. on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete, Québec, Canada, Ed. M.-A. Bérubé, B. Fournier and B. Durand, pp. 623-632.
Durand, B. (2000), A Note about Alkali Contribution from Aggregates Reactions in Concrete, 11th Int. Conf. on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete, Québec, Canada, Ed. M.-A. Bérubé, B. Fournier and B. Durand, pp. 169-177.
Durand, B. (2000), Long-Term Monitoring Results of Concrete Electrical Tower
Foundations Affected by ASR and Repaired with Different Products and Repair Methods, 11th Int. Conf. on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete, Québec, Canada, Ed. M.-A. Bérubé, B. Fournier and B. Durand, pp. 1049-1058.
112
Durand, B. (en préparation), Étude de méthode réfection pour combattre les expansions
du béton causées par la réaction alcalis-silice, rapport IREQ-2003-XX. Fédération Nationale du Bâtiment et des Travaux Publics (1990), Les alcalis-réactions:
recommandations, Annales de l’Institut Technique du Bâtiment et des Travaux Publics, France, No. 485, pp. 1-42.
Fournier, B. et Bérubé, M.-A. (1992), A Comparison of Laboratory Testing Methods for
Evaluating Potential Alkali-Reactivity in the St.Lawrence Lowlands (Quebec, Canada), Proceedings of the 9th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete, Concrete Society, Slough, UK, pp. 327-337.
Fournier, B. et Bérubé, M.-A. (1991), Application of the NBRI Accelerated Mortar Bar
Test to Siliceous Carbonate Aggregates Produced in the St. Lawrence Lowlands (Québec, Canada), Part II: Proposed Limits, Rates of Expansion, and Microstructure of Reaction Products, Cem. Concr. Res., vol. 21, pp. 1069-1082.
Fujii, M., Kobayashi, K., Miyagawa, T et Hisada, M. (1989), Surface Treatment for
Concrete Structures Damaged by Alkali-Silica Reaction, Proc. of the 8th Int. Conf. on Alkali-Aggregate Reaction (ICAAR), Kyoto (Japon), pp. 875-880.
Fujii, M., Kobayashi, K., Yoshikawa, O. et Ono, K. (1992), Reinforcement of AAR
Concrete Beam, Proc. of the 9th Int. Conf. on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete, London (England), pp. 353-360.
Gamache, D. (1993), Communication personnelle, CIMA+. Gervais, F.A., Arseneault, P.J. et Chiasson, J.S. (1990), AAR Research for Concrete
Structures in Nova Scotia, in Canadian Developments in Testing Concrete Aggregate for Alkali-ggregate Reactivity, Min. of Transportation, Ontario, rapport EM-92, pp. 50-59.
Gillott, J.E. et Swenson, E.G. (1969), Mechanism of the Alkali-Carbonate Rock
Reaction, Q. Jl Engng Geol., 2, pp. 7-23. Gillott, J.E. (1964), Mechanism and Kinetics of Expansion in the Alkali-Carbonate
Rock Reaction, Can. Jour. of Earth Sciences, 1, pp. 121-145. Gocevski, V. et Rivest, M. (1993), L’effet de la réaction alcalis-granulats (RAG) sur le
comportement des structures, Comptes-rendus, Séminaire ACI, Progrès dans le domaine du béton, Montréal, Québec.
Goguel, B., De Beauchamp, T., Lefranc, M., Jacquet-Francillon, H., Hotakhana, M.,
Michel, G. (1994), Gonflement du béton: mise en évidence, analyse des conséquences, travaux confortatifs, 18ième Congrès CIGB, Durban, Afrique du Sud, Q.68, R.5.
113
Goulet, C. (1991), Communication personnelle, Béton Québec, Québec, Canada. Grattan-Bellew, P.E. (1992), Alkali-silica Reaction - Canadian Experience, dans The
Alkali-silica Reaction in Concrete, Swamy, R.N. Ed., Van Nostrand Reinhold, pp. 223-248.
Hadley, D.W. (1961), Alkali Reactivity of Carbonate Rocks-Expansion and
Dedolomitization. Res. and Dev. Lab. of the Portland Cement Ass., Res. Dep. Bull. No. 139.
Hammersley, G.P. (1988), Alkali-silica Reaction in Dams and other Major Water
Retaining Structures: Diagnosis and Assessment, Proceedings of the Institution of Civil Engineers (London), Vol. 84, part 1, pp. 1193-1211.
Hayward, D.G., Thompson, G.A., Charlwood, R.G., Rigbey, S.J. et Steele, R.R. (1988),
Engineering and Construction Options for the Managmeent of Slow/late Alkali-aggregate Reactive Concrete, ICOLD, 16ième Congrès International des grands barrages, San Francisco, Q.62-R.33, pp. 575-588.
Hobbs, D.W. (1988), Alkali-Silica Reaction in Concrete, Thomas Telford Ltd, London,
183 p. Holden, 1935 dans Grattan-Bellew, P.E. (1992), Alkali-silica Reaction - Canadian
Experience, dans The Alkali-silica Reaction in Concrete, Swamy, R.N. Ed., Van Nostrand Reinhold, pp. 223-248.
Hooton, R.D. (1990), Case Studies of Ontario Hydro's Experience with Standard Tests
for Alkali-Aggregate Reactivity, in Canadian Developments in Testing Concrete Aggregate for Alkali-Aggregate Reactivity, Min. of Transportation, Ontario, rapport EM-92, pp. 181-189.
Hooton, R.D. (1991), New Aggregate Alkali-Reactivity Test Methods, Ontario Ministry
of Transportation, Research & Development Branch Report MAT-91-14. Hoppe, G.E. (1987), Rehabilitation of an Arch Bridge, Proc. of the 7th Int. Conf. on
Alkali-Aggregate Reaction, Ottawa, Canada, Noyes Pub., P.E. Grattan-Bellew ed., pp. 199-203.
Houde, R. (1987), Utilisation d'ajouts minéraux pour le contrôle des granulats réactifs
de la région de Trois-Rivières, présenté à Progrès dans le domaine du béton, Séminaire annuel de la section Est du Canada de l'ACI, Montréal.
ICOLD (1991), Alcali-réaction dans les barrages en béton - Aperçu général et
recommandations, Bulletin 79, Commission Internationale des Grands Barrages, Paris, France.
Imai, H., Yamasaki, T., Maehara, H. et Miyagawa, T. (1986), The Deterioration by
Alkali-silica Reaction in Hanshin Expressway Concrete Structures: Investigation and Repair, Proceedings of the 7th International Conference on
114
Alkali-Aggregate Reactions, Ottawa, Canada, Noyes Publications, New Jersey, USA, pp. 131-135.
Institution of Structural Engineers (1992), Structural Effects of Alkali-Silica Reaction -
Technical Guidance on the Appraisal of Existing Structures, Seto Ltd, London, 45 p.
Jones, A.E.K. et Clark, L.A. (1994), The Practicalities and Theory of Using Crack
Width Summation to Estimate ARS Expansion, Proceeding International of Civil Engineering, Structures and Buildings, 104, pp. 183-199.
Le Roux, Massieu, E., Godart, B. (1992), Evolution Under Stress of a Concrete Affected
by AAR - Application to the Feasibility of Strengthening a Bridge by Prestressing, Proc. of the 9th Int. Conf. on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete, London (England), pp. 599-606.
Léger P. et Tinawi R. (1994), A Bibliography on Structural Analysis Behaviour and
Safety of Concrete Dams, Dept. of Civil Engineering, École Polytechnique, Report No. EPM/GCS-1994-17.
Léger P. Tinawi, R. et Mounzer, N. (1994), Numerical Simulation of Concrete
Expansion in Concrete Dams Affected by Alkali-aggregate Reaction: State-of-the-art, Manuscript of a paper submitted for Review and puplication in the Canadian Journal of Civil Engineering.
Malhotra, V.M. (1983), The Use of Fly Ash, Silica Fume, Slag and Other By-Products
in Concrete, CANMET, rapport divisionnaire MRP/MSL 83-26. Massad, A. (1993), Communication personnelle, Division Expertises - Barrages et
Structures, Service Sécurité des barrages, Région Maisonneuve, Hydro-Québec. Metha, P.K. (1989), Pozzolanic and Cementious By-Products in Concrete - Another
Look, 3rd CANMET/ACI Int. Conf. on Fly Ash, Silica Fume, Slag and Natural Pozzolans in Concrete, V.M. Malhotra ed., Trondheim (Norvège), SP-114-1, pp. 1-43.
Mongeau, P. (1992), Évaluation du potentiel de réactivité alcaline dans le béton des
graviers et des sables naturels du Québec, Mémoire de maîtrise, Université Laval, Québec, Canada.
Nebesar, B. et Carette, G.G. (1983), Variations in the Surface Area, Chemical
Composition and Pozzolanic Activity of a Canadian Silica Fume, CANMET, Project MRP-3.6.0.4.65, 37 p.
Oberholster, R.E. and Davies, G. (1986), An Accelerated Method for Testing the
Potential Alkali Reactivity of Siliceous Aggregates, Cem.Concr.Res. 16, pp. 181-189.
115
Oberholster, R.E. et Westra, W.B. (1981), The Effectiveness of Mineral Admixtures in Reducing Expansion due to Alkali-Aggregate Reaction with Malmesbury Group Aggregates, 7th Int. Conf. on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete, Le Cap (RAS).
Oberholster, R.E. (1989), Alkali-Aggregate Reaction in South Africa, Some Recent
Developments in Research, Proc. of the 8th Int. Conf. on Alkali-Aggregate Reaction (ICAAR), Kyoto (Japon), pp. 77-82.
Ono, K. (1989), Assessment and Repair of Damaged Concrete Structures, Proc. of the
8th Int. Conf. on Alkali-Aggregate Reaction (ICAAR), Kyoto (Japon), pp. 647-658. Ono, K., Taguchi, Kanefuji,S., Tokuno, T. et Yamada N. (1992), Effect of Coating to
Inhibit AAR in Concrete Structure, Proc. of the 9th Int. Conf. on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete, London (England), pp. 766-773.
Pedneault, A., Szita, P. et Dubreuil, L. (1992), Coupure de barrages: méthodes,
matériaux, outillages et applications possibles, Hydro-Québec. Perry, C. et Gillott, J.E. (1985), The Feasibility of Using Silica Fume to Control
Concrete Expansion Due to Alkali-Aggregate Reactions, Durability of Building Materials, 3, pp. 133-146.
Prézeau, A. (1992), Communication personnelle, Direction Réfection et Aménagement
des Centrales, Hydro-Québec. Prud’Homme, M. (1981), Caractérisation des granulats de carrière dans la région de
Montréal, Thèse M.Sc.A., Dept de génie minéral, École Polytechnique, Montréal, Québec, Canada, 103 p.
Regourd, M. (1986), Caractéristiques et activation des produits d'addition, Comptes-
rendus du 8e Congrès Int. sur la chimie du ciment, Rio de Janeiro, Brésil, Vol. 1. Sienko, J. Michell et Robert A. Plane (1965), Chimie, Les Presses de l'Université Laval,
Québec, 608 p. Silveira, J.F.A., Degaspare, J.C. et Cavalcanti, A.J.C.T. (1989), The Opening of
Expansion Joints at the Moxôto Powerhouse to Counteract the Alkali-Silica Reaction, Proc. of the 8th Int. Conf. on Alkali-Aggregate Reaction (ICAAR), Kyoto (Japon), pp. 747-751.
St-Pierre, L. (1990), Les réactions alcalis-granulats: Étude du comportement des ajouts
minéraux dans divers mélanges de mortier en essai accéléré, Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal, Québec, Canada, Dépt. de Génie Minéral, 219 p.
Stanton, T.E. (1940), The Expansion of Concrete Through Reaction Between Cement
and Aggregate, Proc. Am. Soc. Civ. Engrs, 66, pp. 1781-1811.
116
Stark, D.C. (1992), Lithium Salt Admixtures - An Alternative Method to Prevent Expansive Alkali-Silica Reactivity, Proc. of the 9th Int. Conf. on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete, London (England), pp. 1017-1025.
Structural Engineering Review (1990), Special Issue: the Structural Effects of Alkali-
silica Reaction (ASR), Edited by Topping, B.H.V., Vol 2, No.2. Sturrup, V.C., Hooton, R.D., Clendenning, T.G. (1983), Durability of Fly Ash Concrete,
in Fly Ash, Silica Fume, Slag and Other Mineral By-Products in Concrete, Ed. by V.M. Malhotra, American Concrete Institute, SP-79, pp. 71-86.
Swamy, R.N. et Al-Asali, M.M. (1988), Engineering Properties of Concrete Affected by
Alkali-silica Reaction, ACI Materials Journal (American Concrete Institute), Vol. 85, No. 5, pp. 367-374.
Swenson, E.G. and Gillott, J.E. (1960), Characteristics of Kingston Carbonate Rock
Reaction, High.Res.Board Bull. 275, 18-3. Tai, M.P., Raphaël, S., Robitaille, F. (1990), Alkali-Aggregate Reaction: An Evaluation
of Hydro-Québec Concrete Structures, Proc. of Canadian Safety Seminars, BiTech. Publishers, p 337-358.
Thomas, M.D.A., Mukherjee, McColm, E.J., Everitt, M.F. (1992), Case Histories of AAR
in Hydraulic Structures in the U.K. and Canada, Int. Conf. on "Alkali-Aggregate Reactions in Hydroelectric Plants and Dams", Canadian Electrical Association, Fredericton, N.-B., Canada, 6 p.
Thompson, G.A. (1990), Alkali Aggregate Reactivity Remedial Measures Mactaquac
Intake Structures. Int. Workshop on "Alkali-Aggregate Reaction in Concrete", Halifax, Canada, 20 p.
Tremblay, G. et Vézina, D. (1993), Potentiel de réactivité alcaline des sources de
granulats à béton utilisées par le Ministère des Transports du Québec, Ministère des Transports du Québec, Québec, Canada.
Vanderstaeten, A.T. (1987), Repair of Alkali-Aggregate Reaction Damage to the Motor
Way Structures of the Pell Street Interchange, Port Elizabeth, Republic of South Africa, Proc. of the 7th Int. Conf. on Alkali-Aggregate Reaction, Ottawa, Canada, Noyes Pub., P.E. Grattan-Bellew ed., pp. 194-198.
Veilleux, M. (1992), Aménagement La Tuque - Problème et solution (coupure) reliés à
la fissuration à la jonction prise d’eau et barrage-poids rive gauche, Présenté au Symposium 1992 sur les techniques avancées de surveillance et de maintenance des barrages et sur le béton et les matériaux connexes, pp. 117-167.
Verville, G. (1993), Communication personnelle, Mécanique et Structures, SEBJ, Hydro-
Québec.
117
Williams, D.A. et Rogers, C.A. (1990), Alkali-Carbonate Reactivity in the Kingston Area, Field Trip Guidebook, Ministry of Transportation of Ontario, 24 p.
ANNEXE C: Références relatives aux méthodes et produits de réparation de joints et scellants
119
ACI Committee 204 (1985), Guide to joint sealants for concrete structures, ACI 204R-13, American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan.
Mailvaganam, N. P. (1992), Repair and protection of concrete structures, Institute for
research in Construction, Natural Resources of Canada, Edition CRC Press, London, UK.
Mirza, J. (1995), Recommandation pour la réparation des joints en crête et des
contreforts du barrage Daniel-Johnson, Région Manicouagan, Hydro-Québec, Rapport IREQ-95-129, Montréal, Québec.
Mirza, J. (1990), Matériaux d’étanchéité destinés aux ouvrages hydrauliques soumis à
des conditions climatiques rigoureuses, Rapport rédigé pour l’Association Canadienne de l’Électricité # 626 G 578, 121 p.
Ontario Hydro (1978), Design and Construction Guide : Ontario Hydro SCI No. 973-
02135.4, Ontario Hydro, Ontario, Canada. Palmer, M. (1991), How to seal joints in concrete structures, Concrete Construction, pp.
799-802. Schrader, E. K. (1980), Repair of Waterstop Failures, Journal of the Energy Division, pp.
155-163. Sika Corporation (1994), Fiche technique du produit Sikadur Combiflex, Pointe Claire,
Québec, Canada.
ANNEXE D: Références relatives aux méthodes et produits de réparation de lames d’étanchéité
121
Auclair, G., Larivière, R., (1990), Réparations des contreforts du barrage Daniel Johnson, Rapport interne Hydro-Québec, Région Manicouagan, Québec, 13 p.
Auclair, G. (1990), Remplacement du joint élévation 1200 – contrefort 3, Barrage
Daniel Johnson, Rapport interne Hydro-Québec, Région Manicouagan, Québec, 51 p.
Bernard, E.M., (1989), RX for dam repair, Civil Engineering Journal (ASCE), Vol. 59,
No. 11, pp. 44-46. Bruce, D.A., (1992), Progress and developments in dam rehabilitation by grouting,
Geotechnical Special Publication (ASCE), Vol. 1, No. 30, New York, USA, pp. 601-613.
D’Argenzio, D., (1994), Inspection and repair of underwater concrete structures,
Master of Engineering, University of McGill, Dept. Of Civil Engineering and Applied Mechanics, Montréal, Québec.
Deans, J.J. (1990), Assessment of flexible epoxy and polyurethane injection resins for
use in repairing cracks, Report No. 90-71-K, Ontario Hydro Research Division, 90 p.
Jacques, W.B. (1981), Stopping water with chemical grout, Civil Engineering Journal
(ASCE), pp. 59-61. Joyce, J.T. (1992), Polyurethane grouts – Use to stop water leakage through cracks and
joints, Concrete Construction, July, pp. 551-555. Kriekemans, B. (1987), The use of polyurethane grouts and grouts tubes, Conference
Waterpower International, ASCE, Vol. 2, New York, USA, pp. 1452-1456. Krytex (1994), Fiche technique du système Injectex, Boucherville, Québec, Canada. Lacasse, J.P. (1988), Réparation des lames d’étanchéité sur le barrage Manic 2,
Rapport interne Hydro-Québec, 10 p. McDonald, J.E. (1986), Repair of waterstop failures: Case histories, U.S. Army Corps of
Engineers, Waterways Experiment Station, Vicksburg, Mississippi, 244 p. Mirza, J. (1995), Recommendation pour la réparation des joints en crête et des
contreforts du barrage Daniel Johnson, Hydro-Québec, Région Manicouagan, Rapport IREQ-95-129.
Probec (1994), Catalogue technique des lames d’étanchéité Mastix, Québec, Canada. Schrader, E.K. (1980), Repair of waterstop failures, Journal of the Energy Division, pp.
155-163.
122
Sondergard, K.B. (1991), Remedial joint sealing at Chief Joseph Dam, Concrete International, American Concrete Institute, Vol. 13, No. 6, Farmington Hills, Michigan, pp. 39-42.
Tatro, S.B., Waring, S.T. (1988), Waterstop technology – The new chapter, Proceedings
of the International Conference on Hydropower, ASCE, Vol. 2, pp. 1442-1451. Touma, G. (1993), Travaux d’injection des structures de béton projet LG1, Hydro-
Québec, Rapport interne de la SEBJ, 35 p. Waring, S.T., Demonstration project of the Gelco remedial waterstop to rehabilitate
monolith joint waterstops at Pine Flat Dam in Fresno County, California, Rapport interne de la compagnie Gelco Grouting Service, Salem, Oregon, USA, 75 p.
ANNEXE E: Références relatives aux méthodes et produits de réfection pour les pertes de masse
124
ACI Committee 506 (1994), Proposed revision of: Specification for materials, proportioning and application of shotcrete, American Concrete Institute, Special Publication, Farmington Hills, Michigan.
Burgi, P. H. et Eckly, M. S. (1987), Repairs at Glenn Canyon Dam, Concrete
International, American Concrete Institute, Vol. 9, No. 3, Farmington Hills, Michigan, pp. 24-31.
Cooke, T. H. (1990), Concrete pumping and spraying, Thomas Telford Publications, UK. Datta, O. P. (1985), Repairs of Bhakra spillway apron, 15th International Congress on
Large Dams, Lausanne, Suisse. De Oliveiras, A. R. Mellos, G. A. et Saad, M. N. (1985), Case histories of repairs of
concrete surfaces subjected to water erosion, 15e Congrès International des Grands Barrages, Lausanne, Suisse, pp. 51-71.
Ducrot, B. et Pfister, P. (1985), Réhabilitation du barrage Khasham El Girba (Soudan),
Travaux, No. 604, pp. 15-20. Holland, T. C. Et Grutschow, R. A. (1987), Erosion resistance with silica fume concrete,
Concrete International, American Concrete Institute, Vol. 9, No. 3, Farmington Hills, Michigan, pp. 32-40.
Hoping, P. H. et Mass, G.R. (1987), Cavitation damage on the Karun dam, Concrete
International, American Concrete Institute, Vol. 9, No. 3, Farmington Hills, Michigan, pp. 41-48.
McDonald, J. E. et Liu, T. C. (1987), Repair of abrasion erosion damage of stilling
basins, Concrete International, American Concrete Institute, Vol. 9, No. 3, Farmington Hills, Michigan, pp. 55-61.
McDonald, J. E. (1980), Maintenance and preservation of concrete structures,
Technical Report C-78-4, U.S. Army Corps of Engineers, Waterways Experiment Station, Vicksburg, Mississippi.
McDonald, J. E. et Liu, T. C., Repair of concrete surfaces subjected to abrasion erosion
damage, Concrete International, American Concrete Institute, Vol. 2, No. 9, Farmington Hills, Michigan, pp. 102-115.
Mirza, J., Lapointe, R. et Mirza, M. S. (1995), Répertoire et applicabilité des matériaux
de réparation du béton sur le marché – revue de la littérature, Hydro-Québec, Rapport IREQ-95-069, Montréal, Québec.
Mirza, J. (1994), Performance of repair mortars in situ after two years, Hydro-Québec,
Montreal, Québec.
125
Mirza J. et Durand. B. (1994), Repair mortars for controlling abrasion-erosion damage on dam surfaces, 18th International Congress on Large Dams, pp. 173-197.
Shaobin, Z. (1991), Damage causes and renovation measures for the release structure
of Sanmenxia Hydro project on the Yellow River, 17e Congrès International des Grands Barrages, Vol. 2, pp. 1093-1104.
Stebbins R. J. (1978), Polymer-impregnated concrete at Dworshak Dam, Journal of the
Construction Division, Vol. 104, No. 4, pp. 539-548.
ANNEXE F: Références relatives aux méthodes et produits de réparation et de protection du béton endommagé par la
corrosion des aciers
127
Cady, P. D. (1978), ASTM STP 169B, pp. 275-299. Carrier, R. E., Cady, P. D. (1975), ACI SP-47, pp. 121-168. Erlin, B., Verbeck, G. J. (1978), ACI SP-49, pp. 39-46. Mailvaganam, N.P. (1991), Repair and protection of concrete structures, C.R.C. Press,
Ottawa, Ontario. RILEM Committee 60-CSG (1987), Corrosion of steel in concrete – State-of-the-art
report, Ed. P. Schiessel, Chapman and Hall, London, U. K. Rosenberg, A. M., Hanison, C. M. and Andrade, C. (1989), Mechanism of corrosion of
steel in concrete, Materials Science of Concrete, The American Ceramic Society, pp. 285-313.