Construction d’un modèle physique de joints de dilatation pour l’étude de la relation entre la température du béton et la perméabilité des joints

Résumé

Les infiltrations d’eau par les joints de dilatation représentent un enjeu important pour les tunnels. Pour conserver la compétence structurale des tunnels et prolonger leur durée de vie, la résolution rapide et efficace des problèmes d’infiltration d’eau est d’une importance primordiale. Plusieurs méthodes permettent de caractériser les infiltrations de façon non destructive. La thermographie infrarouge est une de ces méthodes. Par contre, à l’heure actuelle, cette méthode est surtout qualitative : elle permet d’identifier les infiltrations, mais elle ne permet pas de mesurer les débits ou de classer les joints selon leur endommagement. Ce projet vise à simuler le comportement thermique des joints de dilatation caractérisés par des perméabilités différentes sous des températures différentes à l’intrados et à l’extrados. Un modèle physique en béton comportant quatre types de joints en polystyrène extrudé a été construit. L’intérieur du modèle représente l’extrados du tunnel. Les températures de l’eau à l’intérieur du modèle, de l’eau d’infiltration, de l’air et du béton ont été mesurées avec des thermocouples. La thermographie infrarouge a été utilisée pour mesurer la température de la surface du béton. Ces mesures de températures ont été comparées à des mesures du débit d’infiltration pour chaque joint. Le joint construit avec des feuilles minces en polystyrène a été le plus perméable avec un débit de fuite moyen de 4,2 L/h. Le joint avec la bande d’arrêt d’eau a été le plus étanche avec un débit de fuite moyen de 0,026 L/h. Un débit moyen de 3,0 L/h a été enregistré pour le joint avec une simple feuille de polystyrène. Le joint en polystyrène scellé avec du silicone a enregistré des débits de fuites plus faibles avec une valeur moyenne de 1,4 L/h. Les résultats montrent que chaque joint suit les mêmes tendances à la suite des changements de température de l’eau infiltrée. Les températures du béton enregistrées montrent que le joint le plus perméable a toujours enregistré les températures les plus élevées par rapport aux autres joints où une température minimale du béton à l’intrados de 15,03°C est enregistrée à une profondeur de 7 cm et à 10 cm du joint pour une température de l’eau à l’extrados de 12,9°C. Les températures les plus faibles ont été enregistrées pour le joint avec la bande d’arrêt d’eau avec une température minimale de 14,17°C enregistrée au même emplacement et pour la même température de l’extrados. Les températures du béton mesurées à une profondeur de 3 cm confirment l’anomalie de la température à la surface du béton montrée par imagerie thermographique. Les thermographies infrarouges montrent un lien clair entre l’intensité des anomalies de température et le débit mesuré pour chaque joint. Les changements de débits en fonction du temps peuvent être corrélés à l’apparition et la disparition d’anomalies de température à la surface du béton et au niveau du joint. L’augmentation de l’écart entre les températures de l’air et de l’eau dans le modèle accentue le contraste des thermographies infrarouges.

Date	15 déc. 2020
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	François Duhaime (Directeur(-trice))