Phénomène d’alcali-réaction

Le phénomène d’alcali-réaction résulte de l’action des alcalins solubles (oxyde de sodium Na2O et oxyde de potassium K₂O) du béton sur une certaine forme de silice réactive, en présence d’eau. Il correspond à un ensemble de réactions chimiques complexes qui peuvent se déclencher entre certaines phases minérales contenues dans les granulats et la solution interstitielle fortement basique du béton, lorsque plusieurs conditions sont réunies simultanément : présence d’une forme de silice des granulats dite « potentiellement réactive », des alcalins du béton et de l’eau en quantité suffisante.



Il s’agit de réactions internes au béton mettant en jeu essentiellement les éléments présents à l’origine dans le béton et un apport d’eau externe. En l’absence de précaution, cette pathologie peut apparaître dans les parties d’ouvrages les plus sévèrement exposées à l’humidité, en général au bout de quelques années (voire plusieurs dizaines d’années). On observe la formation d’un gel gonflant qui peut provoquer, en particulier, au coeur du béton, des déformations et une microfissuration du matériau. Les contraintes expansives génèrent, si elles dépassent la résistance en traction du béton, un décollement à l’interface pâte-granulats et la formation de microfissures à l’interface bétonarmatures qui se matérialisent en surface par une fissuration orientée selon la direction des aciers.

Trois conditions sont nécessaires pour amorcer et entretenir les réactions de ce phénomène exceptionnel : il faut que simultanément, l’environnement soit fortement humide, la teneur en alcalins solubles dans la solution interstitielle soit élevée et dépasse un seuil critique, et qu’il existe dans le béton de la silice réactive en quantité suffisante (apportée par des granulats potentiellement réactifs).

Le rôle fondamental de l’humidité (80 à 85 % d’humidité relative moyenne) a été mis en évidence par de nombreux essais en laboratoire et par des constatations sur des ouvrages.

Des travaux de recherche importants ont été engagés en France dès le début des années soixantedix associant les experts du réseau du ministère de l’Équipement et de l’industrie cimentière afin de trouver une explication à cette réaction et de mettre au point des essais d’analyse. Ces travaux ont abouti à l’établissement de recommandations de préventions, provisoires en 1991 puis définitives en 1994.

Quelques ouvrages conçus en France dans les années 1970 à 1980 ont présenté des pathologies générées par l’alcali-réaction, sans mettre en cause leur capacité structurelle et sans affecter les propriétés mécaniques du béton. Les recherches menées entre les années quatre-vingt et quatre-vingt-dix, suite aux analyses des données d’observation sur des ouvrages, et des expériences en laboratoires ont permis de mettre en oeuvre des mesures préventives qui se sont avérées efficaces. La mise en place d’un ensemble cohérent de recommandations de prévention a enrayé depuis plus de dix ans toute manifestation du phénomène.

Le phénomène d’alcali-réaction est depuis plusieurs années parfaitement maîtrisé, il est maintenant possible de prévenir tout risque d’alcaliréaction dans les bétons et éviter tout désordre.