Essai de mise en évidence du ge d`alcali-réaction par

Essai de mise en évidence du ge
d'alcali-réaction
par fluorescence des ions urany
Ministère de l'Équipement,
du Logement et des Transports
Laboratoire Central
des Ponts et Chaussées
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.
Essai de mise en évidence du gel
d'alcali-réaction
par fluorescence des ions uranyl
Projet de méthode d'essai LPC no 36
Janvier 1993
Laboratoire Central des Ponts et Chaussées
58, bd Lefebvre, F 75732 Paris Cedex 15
SOMMAIRE
Objet et domaine d'application
5
Principe de la méthode
5
Réactif et matériel
5
5
Réactif chimique : l'acétate d'uranyl
Imprégnation de I'échaniillon
Source lumineuse : lampe UV
Précautions de sécurlt6 d prendre pour la réalisation de l'essai
5
5
5
Matériau soumis à l'essai
6
Outil de diagnostic sur béton
6
Exécution de l'essai
6
Au laboratoire
6
Sur chantier ou sur ouvrage
6
Expression des résultats
6
Références bibliographiques
8
Ce document a été rédigé par :
JeanneSylvine GUÉDON,
François MARTINEAU, André LE ROUX.
Diffusion
Service IST-Publlcatlons,
LCPC 58, boulevard Lefebvre, 75732 Paris Cedex 15, France
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Projet de méthode d'essai LPC no 36
Objet et domaine d'application
La méthode d'essai a pour objet la mise
en évidence du gel d'alcali-réaction par
fluorescence des ions uranyl. Elle peut
s'appliquer sur béton en laboratoire ou in
situ sur le lieu des ouvrages.
Principe de la méthode
L'ion uranyl est capable de se fixer sur les
produits les plus caractéristiques issus de
l'alcali-réaction.
La présente méthode consiste à utiliser sa
fluorescence intense, circonscrite, dans
les tons jaune-vert sous excitation ultraviolette dure pour détecter facilement ces
produits dans le béton.
Précautions eie sécurit6 a prendre pour
la réalisation de l'essai
Dans le cas des rayons ultraviolets actiniques (région du spectre comprise entre
200 et 375 nm) la densité de puissance
surfacique des rayons incidents atteignant, la peau non protégée ou l'oeil
non protégé, ne doit pas dépasser les
valeurs du tableau suivant pour une
période de huit heures. Pour le cas particulier de la lampe employée, la durée
d'exposition sans protection s'encadre
entre les valeurs de une à dix secondes.
TABLEAU I
Exposltion admissible aux ultraviolets pour
une période d e hult heures, sans protection
Durée d'exposition
Réactif et matériel
Réactif chimique : l'acétate d'uranyl
-
Dissoudre 10 mg d'acétate d'uranyl
dans une solution d'acide acétique obtenue en mélangeant 5ml d'acide acétique à 30 % et 95 ml d'eau distillée.
- Conserver le réactif dans une bouteille
en Pyrex hermétiquement fermée. Ce
réactif est toxique et doit être manipulé
avec précaution, l'usage des gants est
recommandé.
Imprégnation de l'échantillon
-
L'imprégnation de l'échantillon se fait
par pulvérisation du produit en fines goutelettes, suivie d'un lavage au surplus de
réactif et d'un séchage à l'air comprimé, après environ cinq minutes.
Source lumineuse : lampe UV
-
L'ion uranyl complexé dans le gel
émet une fluorescence dans le visible
après irradiation sous une longueur d'ondes de 254 nm.
La lampe utilisée possède une densité de
puissance surfacique de 1 100 pW/cm2 à
25 cm, conditions dans lesquelles elle
répond aux attentes de la méthode.
- Compte-tenu de la longueur d'ondes
émise par la lampe, qui se situe dans les
« UV durs » une protection visuelle adaptée est obligatoire pour réaliser I'essai.
Cette protection, réalisée à partir de
feuille de polycarbonate, se présente
sous la forme d'un écran facial, protégeant outre les yeux mais aussi le visage.
Le port systématique de gants en polyéthylène est indispensable pour être protégé aussi bien de l'acétate d'uranyl que
du rayonnement uttraviolet.
Matériau soumis à l'essai
Outil de diagnostic sur béton
Les échantillons de béton soumis à l'essai
peuvent être des carottes, des fragments
bruis polis ou non. En cas de prélèvements de carottes ou fragments de béton
d'ouvrage pour analyse en laboratoire, il
convient de repérer leur orientation dans
l'espace par rapport à I'ouvrage (par
marquage sur le ou les blocs), et de prendre des pr6caufions pour maintenir ces
échantillons en état représentatif de la
réalité du milieu analysé (prévoir un ensachage des fragments pour éviter la dessiccation, ou l'abrasion des gels durant le
transporl).
Cette méthode est également transposable sur I'ouvrage pour un diagnostic in
situ. II est nécessaire alors de pratiquer un
ou plusieurs carottages à une profondeur
suffisante pour s'affranchir des effets de
peau » et avoir une meilleure appréciation du phénomène vers le coeur de la
structure.
Exécution de l'essai
bles à une bonne observation par l'utilisation de deux ou plusieurs sources
lumineuses.
- Une
visualisation directe peut être suivie d'une prise de clichés photographiques nécessitant l'utilisation d'une pellicule couleur sensible (lumière du jour
400 ASA) et d'un statif immobilisant I'appareil. L'utilisation d'un camescope est
possible.
- Les temps de pose varient de quelques
secondes à quelques dizaines de secondes en fonction de l'intensité de la fluorescence.
- Il est préférable. pour une meilleure
compréhension du phénomène, de réaliser également un cliché en lumière dite
naturelle » afin de le comparer à celui
réalisé en lumière UV, et ainsi bien localiser les zones réactives.
Sur chantier ou sur ouvrage
Le dispositif comprend un coffret servant
à réaliser l'obscurité nécessaire et pouvant inclure la source lumineuse, une alimentation électrique fournie par un
groupe électrogène. La suite des opérations est identique à ce qui peut être réalisé au laboratoire.
Au laboratoire
- Opérer de préférence dans une salle
obscure.
- Revêtir les protections corporelles
adaptées (gants, masque filtrant).
- Pulvériser la surface de l'échantillon à
observer avec le réactif.
- Attendre quelques minutes que la
sorption de l'ion uranyl se réalise (de 4 à
5 min).
- Rincer pour éliminer le surplus d e
réactif.
- Sécher la surface à l'air comprimé.
Expression des résultats
La fluorescence caractérise principalement des substances amorphes contenant des alcalins. II semble que dans le
béton, ce sont ces produits qui engendrent les désordres majeurs.
Les résultats sont obtenus sous la forme de
clichés photographiques qui serviront de
base à des études uitérieures (par exemple au microscope électronique à
balayage).
- Éclairer cette surface en disposant les
sources lumineuses à une distance de
25 cm, en veillant à se protéger les yeux
du rayonnement UV qui ne diffuse pas suivant un cône, mais suivant une sphère.
Ces clichés peuvent permettre une quantification des zones à risque exprimée en
pourcentage de surface (fig. 1 et 2),
et/ou d'une cartographie de la fissuration, si celle-ci est remplie par du gel
(fig. 3).
- Dans le cas d'une surface brute.
non sciée, éviter les ombres préjudicia-
Une automatisation du traitement par
analyse d'image peut être envisagée.
Fig. 1
- Détection
par fluorescence du gel d'alcallréacffon.
Fig. 2
-
Cartographie du gel mk en évidence
par la fluorescence.
La photographie montre la partie Interne de
l'éprouvette où les zones de gel fluorescent
vert-jaune (apparaissant en blanc sur la photo)
se détachent nettement sur le fond bleuté.
Flg. 3 - Fluorescence ayant envahi les fbsures
d'une section de béton.
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@ 1993 - Dépôt légal : ler trirne~tre1993
ISBN 2-7208-3520-X
Publié par le LCPC, 58, boulevard Lefebvre
- 75732 PARIS CEDEX 15