Use of gel composition as a criterion for diagnosis of alkali-aggregate reactivity in concrete containing siliceous limestone aggregate

The silica gel found within alkali reactive limestone aggregates from Montreal, Quebec, Trois-Rivieres and Temiscaming areas was submitted to quantitative chemical analyses with a scanning electron microscope (SEM) equipped with an energy dispersive spectrometer (EDS). The composition of the silica gel found in the form of small veins within the aggregate particles is almost constant: 51% SiO2, 12% CaO, 8% K2O, 6% Na2O and 2% FeO. The missing 21% is attributed to water of hydration. The uniform composition of the gel permits analysis of it to be used as a means of diagnosing alkali-aggregate reactivity in some concrete structures. Rapid diagnosis is possible by using a SEM (scanning electron microscope) equipped with EDXA (energy dispersive X-ray analyser) for the analysis.ResumeLe gel de silice retrouvé au sein de granulats calcaires réactifs aux alcalis et provenant des régions de Montréal, Québec, Trois-Rivières et du Témiscamingue a fait l'objet d'analyses chimiques quantitatives à l'aide d'un microscope électronique à balayage équipé d'un spectromètre à dispersion d'énergie. La composition du gel retrouvé sous forme de veinules au sein des granulats étudiés est pratiquement constante, soit: 51% de SiO2, 12% de CaO, 8% de K2O, 6% de Na2O et 2% de FeO. Les 21% qui restent sont attribués à de l'eau d'hydratation. Le fait que le gel produit par cette réaction soit d'une composition bien définie permet de diagnostiquer les cas de réaction alcalis-granulat dans certaines structures de béton. Un diagnostic rapide est possible grâce à l'utilisation d'un MEB équipé d'un analyseur de rayons-X.Outre la composition chimique, les critères suivants peuvent être utilisés pour reconnaître les cas de réaction alcalis-silice dans des bétons contenant des granulats de calcaires siliceux:1.La présence de veinules blanchâtres au sein des granulats calcaires. Ces veinules ne doivent pas être confondues avec les veinules de calcite d'origine naturelle. Celles-ci sont primaires, donc antérieures à l'utilisation de la roche en tant que granulat. Ces veinules de calcite se distinguent des veinules de gel par une simple attaque à l'HCl 10%; la calcite est soluble à l'HCl 10% et le gel ne l'est pas.2.La présence d'un dépôt blanchâtre dans les pores des bétons contenant des granulats calcaires réactifs aux alcalis. Ce dépôpt présente souvent des fissures de dessiccation, c'est à dire qu'il se présente sous la forme de petites écailles d'une épaisseur de l'ordre de 1 mm. Parfois, ces écailles sont recouvertes par des cristaux arborescents de même composition et par des aiguilles d'ettringite (figs 4a, 4b, 4c, 5a et 5b).3.La composition du gel dans les pores du béton. Malgré le fait que la composition du gel dans les pores n'est pas constante, celle-ci demeure quand même un bon indice. La composition du gel dans les pores est moins constante que dans les granulats à cause de la plus grande facilité pour les ions de la pâte de ciment d'atteindre les pores que d'atteindre l'intérieur des granulats.