Measurements of laboratory rates of concrete expansion and their comparisons with field rates

Abstract

The R.H. Saunders dam is one of over one hundred concrete dams, worldwide, suffering from structural and operational problems due to the expansion of concrete resulting from alkali-aggregate reaction. A laboratory test methodology for measuring the residual expansion rate in these dams with simulation of field environment has been developed. This paper describes the test principles and method of interpretation of the different tests developed. Results of various expansion tests performed on samples recovered from the R.H Saunders dam (Canada) are presented. Results showed that the expansion rates measured in laboratory are consistent with those measured by extensive instrumentation in the field (in situ rebar tests, levelling data, stress meters, and in situ overcoring data). It is believed that the test methodology developed provides the necessary and inexpensive tools for measuring the stress-dependent residual expansion potentials in concrete dams. It would also have an impact on the design of remedial measures and the prediction of future performance because of the reliability and versatility of the test method.Résumé : L'ouvrage de retenue en béton R.H. Saunders, parmis une centaine à travers le monde, souffre de problèmes structuraux et opérationnels liés à l'expansion du béton suite à une réaction alcali-granulat. Une méthodologie basée sur des tests en laboratoire simulant l'environnement du terrain a été développée pour mesurer la vitesse de l'expansion résiduelle dans ces barrages. Cette étude décrit les principes des tests et la méthode afin d'interpréter les différents tests développés. Les résultats des différents tests d'expansion effectués sur des spécimens provenant du barrage R.H. Saunders (Canada) sont présentés. Les résultats ont montrés que les vitesses d'expansion mesurées en laboratoire concordent avec celles mesurées par une vaste instrumentation sur le terrain (test in situ de l'armature, données de nivellement, relevé des contraintes et données in situ de carottages). Il est convenable de croire que la méthodologie développée donne les outils nécessaires et abordables afin de mesurer les potentiels dépendants des contraintes d'expansion résiduelle des barrages en béton. La méthodologie devrait avoir un impact sur la conception de méthodes de réhabilitation et sur les prédictions de performances futures à cause de sa fiabilité et sa polyvalence.The test methodology developed includes free swell, semi-confined swell, uniaxial null deformation, triaxial null Can. J. Civ. Eng. 28: 402-410 (2001)