Contribution à la mise au point d'une procédure de caractérisation quantitative des surfaces en béton en vue de travaux de réfection

Ce mémoire porte sur les surfaces préparées en béton en vue de travaux de réfection. L’objectif principal vise le développement d’une méthode de caractérisation quantitative des surfaces préparées. Le projet comporte également deux objectifs spécifiques : évaluer l’influence des méthodes de préparation sur l’intégrité des surfaces en béton et vérifier l’existence d’une corrélation entre la rugosité de surface et l’adhérence de réparations en béton. Afin d’atteindre ces objectifs, le projet a été divisé en trois principaux volets où plusieurs essais expérimentaux ont été réalisés, ainsi qu’une modélisation de l’essai d’adhérence. Le premier volet expérimental porte sur l’évaluation de l’intégrité des surfaces préparées. Les essais ont démontré que l’endommagement du béton réduit de manière significative la résistance de la surface préparée. Le second volet présente les résultats qui ont conduit au développement et à la validation d’une nouvelle méthode d’évaluation quantitative des surfaces préparées. La méthode permet de réaliser des essais de caractérisation rapidement (environ 2 heures) sur des surfaces tant horizontales, verticales qu’en surplombs. Le troisième volet expérimental comporte l’étude de la rugosité de surface et de l’adhérence des réparations en béton. Ce dernier volet inclut une partie expérimentale et une partie modélisation. Les résultats montrent que l’endommagement du substrat est beaucoup plus critique que la rugosité de surface. En effet, aucune corrélation entre la rugosité de surface et l’adhérence des réparations en béton n’a été observée à l’échelle d’observation étudiée. Pour terminer, des recommandations sont émises concernant les critères d’acceptation relatifs à la préparation de surface et à l’adhésion en place d’une réparation.The subject of this master is surface preparation of concrete for repair works. The main objective aims at developing a quantitative characterization method for the prepared surfaces. The project also includes two specific objectives: evaluate the influence of preparation methods on the integrity of concrete surfaces and verify the existence of a correlation between the surface roughness and the bond of the concrete repair. In order to achieve these goals, the project was divided into three parts where several experimental tests were carried out, as well as a modeling of the bond test. The first experimental part evaluates the integrity of the prepared surfaces. The tests revealed that damage in concrete decreases significantly the resistance of the prepared surface. The second part presents the results on the development and validation of a new quantitative evaluation method of prepared surfaces. The method makes it possible to quickly carry out characterization tests (approximately 2 hours) on prepared surfaces (horizontal, vertical or overhanging). The third experimental part deals with the study of the surface roughness and the bond of concrete repairs. This last segment includes an experimental and modeling part. The results show that substrate damage is more critical than surface roughness. In fact, no correlation between surface roughness and bond of concrete repairs was observed on the studied observation scale. Finally, recommendations are given for acceptance criteria relating to the surface preparation and adhesion of the in place repair

Comparison of Destructive Methods to Appraise the Mechanical Integrity of a Concrete Surface

peer reviewedDepending on the technique being used, the concrete removal operation prior to repair can be harmful to the residual concrete skin left on the structure. Whenever a tight bond between the repair and the old concrete is required, the soundness of the prepared surface should thus be assessed. Although this is widely recognized, there is no standard method intended to characterize the integrity of a concrete substrate after concrete removal. This paper presents the results of an investigation intended to assess and compare quantitatively different test methods, namely the Schmidt rebound hammer, the pull-out test and the pull-off test, to evaluate superficial mechanical integrity of a substrate after concrete removal operations. Although it does not yield a precise evaluation of compressive strength, the Schmidt rebound hammer test is recognized as a useful tool for performing quick surveys to assess concrete uniformity. The pull-off test is very well correlated with the splitting-tensile test, but it is not suited for vertical and overhead surfaces. The Capo pull-out test has limited interest for surface preparation, as it is applicable to flat surfaces only. Conversely, the accelerated pull-out test showed interesting potential as a simple and relatively rapid means for assessing the mechanical integrity of a concrete surface prior to repair for any type of concrete surface. More work is definitely required to refine the procedures and develop performance criteria. Nevertheless, it appears from the results generated in this study that the combination Schmidt hammer / pull-off test could fill the needs for the evaluation of horizontal surfaces after concrete removal, while the combination Schmidt hammer / accelerated pull-out test could be used effectively on vertical and overhead surfaces.Coopération scientifique WBI/Québe

Mise au point d’une procédure de caractérisation quantitative des surfaces démolies en béton en vue de travaux de réfection

peer reviewedCet article présente l’état d’avancement d’un projet visant le développement et la validation d’une technique permettant de caractériser de façon quantitative l’intégrité mécanique d’une surface en béton préparée (démolie) aux fins de travaux de réfections superficielles. Dans un premier temps, une étude de l’influence des variables de base (taille des pastilles métalliques, profondeur de forage, nature de l’adhésif, etc.) relatives à l’essai d’arrachement sur la cohésion du béton a été réalisée afin d’optimiser la procédure expérimentale. De plus, les performances comparatives de deux dispositifs d’essai disponibles commercialement ont été évaluées afin d’identifier l’appareil le mieux adapté (facilité et rapidité d’exécution, efficacité, reproductibilité, coût, etc.). Afin de valider le protocole expérimental retenu et d’évaluer quantitativement les effets du mode de démolition, des essais d’arrachement ont été réalisés en laboratoire sur une série d’éléments en béton dont la surface a été préparée au moyen de différentes méthodes de préparation, notamment le marteau pneumatique, la scarification, le jet de sable et le jet d’eau. Une technique de caractérisation quantitative de la rugosité de surface a également été élaborée. Sur la base de ces essais, il est possible d’établir l’influence du mode de démolition sur l’intégrité mécanique de la surface obtenue et d’émettre des recommandations préliminaires

Concrete removal techniques: influence on residual cracking and bond strength

The aim of concrete surface preparation prior to repair is to obtain a surface with properties close to that of the bulk concrete. In this paper, the results of an investigation intended to evaluate the mechanical degradation induced by different surface preparation techniques are presented. Optical microscope observations clearly show that more cracking is induced with jack-hammers than with the other investigated techniques and that the cracking density increases with the hammer weight. While more information is needed to evaluate quantitatively the effects of concrete removal operations, it appears from the reported results that techniques such as sandblasting, scarifying and water jetting are preferable, as they clearly leave much less defects in the substrate