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Erschienen in:

2024 | OriginalPaper | Buchkapitel

Characterization of an ASR-Affected Hydraulic Concrete Structure for Numerical Study

verfasst von : Matthieu Argouges, Benoit Fournier, Mahdi Ben Ftima, Benoit Bissonnette, Jessy Frech-Baronet

Erschienen in: Proceedings of the 17th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete

Verlag: Springer Nature Switzerland

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Abstract

This paper summarizes an important R&D industry-university collaboration project related to a hydro-electric facility affected by alkali-silica reaction (ASR). The work in progress started almost ten years ago and aims to predict the long-term behavior of the facility using advanced finite element method (FEM).

After a presentation of the facility, extensive experimental investigation campaigns on concrete cores extracted from the dam and on specimens made from concrete mixtures similar in composition and constituents to the ones used for construction will be detailed. Three laboratories were involved in the characterization campaigns. At Hydro-Quebec (HQ) research institute (IREQ), basic concrete testing, expansion and long-term creep tests were performed. At Polytechnique Montreal, large concrete blocks were tested using wedge splitting tests to assess the impact of ASR on the concrete fracture energy (size independent), a fundamental input parameter for numerical modelling of mass concrete structures. At Laval University, the focus was on characterizing the kinetics of the reaction, the anisotropy effects from casting or coring direction and the effect of confinement upon expansion.

The paper presents the results from an owner’s strategic perspective and discusses how they will be applied to the management of the dam. More advanced technical and scientific aspects are detailed in other papers presented at ICAAR 2024.

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Durand, B., Veilleux, M.: Combination of numerical modelling and laboratory testing to assess the alkali-silica reaction (ASR) at Rapide-des-Îles hydroelectric power plant, Quebec, Canada. In: 15th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete (ICAAR), Sao Paulo, Brazil, 10 p. (2016)

Multon, S.: Évaluation expérimentale et théorique des effets mécaniques de l’alcali-réaction sur des structures modèles. Ph.D. thesis, Université de Marne La Vallée, France, 421 p. (2003)

Grimal, É.: Caractérisation des effets du gonflement provoqué par la réaction alcali-silice sur le comportement mécanique d’une structure en béton. Ph.D. thesis, Université Paul Sabatier – Toulouse III, France, 200 p. (2007)

Roth, S.-N., Miquel, B.: Evaluation and prediction of the behaviour of the Beauharnois dam. In: 16th International Benchmark Workshop on Numerical Analysis of Dams - Theme B: AAR Affected Dam, Ljubljana, Slovenia, 34 p. (2022)

Béland, F.: Détermination de l’influence des paramètres physico-chimiques de base du béton sur la cinétique et le potentiel résiduel de la réaction alcalis-silice. M.Sc. dissertation, Université Laval, Québec, Canada, 394 p. (2018)

Bérubé, M.-A., Frénette, J., Pedneault, A., Rivest, M.: Laboratory assessment of the potential rate of ASR expansion of field concrete. In: 11th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction (ICAAR), Québec, Canada, 10 p. (2002)

Leemann, A., Merz, C., Cuchet, S.: Accelerated expansion test: Switzerland. In: Saouma, V.E. (ed.) Diagnosis & Prognosis of AAR Affected Structures. RILEM State-of-the-Art Reports, vol. 31, pp. 200–207. Springer, Cham (2021). https://doi.org/10.1007/978-3-030-44014-5_7

Darveau, J.-B.: Contribution à l'étude du comportement d'un béton de masse affecté par la réaction alcalis-silice: évolution et anisotropie de l'expansion, de l'endommagement et des propriétés mécaniques. M.Sc. dissertation, Université Laval, Québec, Canada, 288 p. (2022)

Chéruel, A.: Investigation expérimentale via l’essai de fendage, de l’effet de la RAS sur l’énergie de fissuration du béton d’un ouvrage hydraulique. Master thesis, Polytechnique Montréal, Canada, 252 p. (2020)

10.

Lemery, J.: Étude expérimentale via l’essai de fendage, de l’énergie de fissuration des bétons des ouvrages hydrauliques. M.Sc. dissertation, Polytechnique Montréal, Canada, 179 p. (2018)

11.

Croteau, M.: Investigations numériques à l’échelle mésoscopique de l’essai de fendage de béton d’ouvrages hydrauliques. M.Sc. dissertation, Polytechnique Montréal, Canada, 113 p. (2020)

12.

Bernard, P.: Simulation numérique de la réaction alcali-granulats dans le contexte d'ouvrages hydrauliques en béton. M.Sc. dissertation, Polytechnique Montréal, Canada, 176 p. (2019)

13.

Chéruel, A., Ben Ftima, M.: Unrestrained ASR volumetric expansion for mass concrete structures: review and experimental investigation using 3D laser scanning. Constr. Build. Mater. 399 (2023)

14.

Berton, O.S.: Investigations expérimentales sur les corrélations entre les propriétés d’un béton d’un ouvrage hydraulique affecté par RAS et l’endommagement dû à la RAS quantifié par la méthode DRI. M.Sc. dissertation, Polytechnique Montréal, Canada, 103 p. (2022)

15.

Ben Ftima, M., Chéruel, A., Argouges, M.: Multi-physical simulation of concrete hydraulic facilities affected by alkali-aggregate reaction: from material to structure. In: Rossi, P., Tailhan, J.L. (eds.) Numerical Modeling Strategies for Sustainable Concrete Structures. SSCS 2022. RILEM Bookseries, vol. 38, pp. 47–60. Springer, Cham. (2023). https://doi.org/10.1007/978-3-031-07746-3_5

16.

Claude, J.: Évaluation de la cinétique et du potentiel résiduel de la réaction alcalis-silice dans les bétons affectés. M.Sc. dissertation, Université Laval, Canada, 141 p. (2020)

17.

Essalik, S., Bissonnette, B., Fournier, B., Multon, S., Argouges, M.: Influence de l’état de contrainte et des conditions hygrométriques sur l’expansion d’un béton de masse affecté par la réaction alcalis-silice. In: NOMAD 2022 4è conférence internationale francophone Nouveaux Matériaux et Durabilité, Montpellier, France, 13 p. (2022)

18.

Ben Ftima, M., Bernard, P., Chéruel, A., Argouges, M.: Concrete hydraulic structures affected by alkali-aggregate reaction: numerical and experimental investigations. ASCE J. Perform. Constr. Facil. 37 (2023)

Titel: Characterization of an ASR-Affected Hydraulic Concrete Structure for Numerical Study
verfasst von: Matthieu Argouges
Benoit Fournier
Mahdi Ben Ftima
Benoit Bissonnette
Jessy Frech-Baronet
Verlag: Springer Nature Switzerland
Buch: Proceedings of the 17th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete
Print ISBN: 978-3-031-59348-2

Electronic ISBN: 978-3-031-59349-9

Copyright-Jahr: 2024
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-59349-9_36

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