Decrease of pore solution alkalinity in concrete tested for alkali-silica reaction

摘要

Knowledge of alkali concentration in concrete pore solution is key for long-term evaluation of alkali-silica reaction (ASR) expansion. This study aimed at providing experimental data on the alkalinity evolution in concrete tested for ASR in order to determine critical alkalinity values that stop concrete expansion. The pore solution was systematically expressed (i.e. ex tracted at high pressures) from concrete specimens tested at 38℃ over water (Canadian standard). Alkali concentration showed a decreasing trend with time, which can be mainly explained by alkali leaching. After 52 weeks, the decrease in alkalinity was up to 25% of the original Na_2O_(eq) content in the concrete, contributing to underestimate long-term expansion of reactive concrete. Comparisons were also made between pore solution expressed out of cernent paste specimens and concrete specimens; differences (from 25% to 43% higher for cement paste) suggest that results obtained from cernent paste are not suitable for concrete as they tend to overestimate the concrete pore solution alkalinity. The alkali concentration threshold varied from one mixture to another (205-335 mmol/l).%La connaissance de la concentration en alkalis dans la solution interstitielle du béton est un facteur clé pour évaluer le potentiel d'expansion à long terme des structures touchées par l'alcali-réaction. Cette étude présente des données expérimentales sur l'évolution de l'alcalinité de bétons testés pour leur réactivité afin de déterminer des valeurs critiques stoppant la réaction. La solution interstitielle a été extraite sous pression à partir d'éprouvettes maintenues au-dessus de l'eau à 38℃ (norme canadienne). Les analyses montrent une décroissance de l'alcalinité avec le temps, ce qui peut être expliqué en grande partie par le lessivage des alcalis; après 52 semaines, la perte en alcalis atteint jusqu'à 25% de la teneur initiale en Na_2O_(eq). Ceci contribue à sous-estimer l'expansion à long terme des bétons réactifs. Des comparaisons entre la solution extraite de pâtes de ciment et de béton ont également été réalisées. Des différences importantes ont été notées (25% à 40% plus alcalins pour les pâtes), ce qui indique que les données obtenues sur pâte sont difficilement transférables aux bétons car elles tendent à surestimer l'alcalinité de ces derniers. La concentration seuil varie d'un mélange à l'autre (205 mmol/l à 335 mmol/l).