1 RECOMMANDATIONS POUR LA REPARATION ET L’ENTRETIEN DES ROUTES EN BETON DE CIMENT IR. CLAUDE PLOYAERT, IR. LUC RENS Febelcem ING. PAUL VAN AUDENHOVE Cric Résumé Si une chaussée en béton, réalisée suivant les conceptions d’aujourd’hui et construite suivant les règles de l’art, ne nécessite généralement que peu ou pas d’entretien au cours de sa durée de vie, une gestion programmée de l’entretien contribuera immanquablement à maintenir le niveau de service tout au long de sa vie. Il existe par ailleurs de nombreux revêtements en béton en service qui ont aujourd’hui plus de 40 ans et qui ne répondent plus toujours aux normes de confort ou de sécurité exigées par les usagers. Des techniques d’entretien et de réhabilitation adaptées à chaque contexte et bien appliquées doivent donc permettre de sauvegarder et préserver les routes pendant de nombreuses années. Toutes ces techniques sont détaillées dans le guide édité par Febelcem en 2007. Elles sont aussi présentées dans cet article et plus particulièrement la réparation d’un revêtement en béton armé continu. Samenvatting Een betonnen rijweg, uitgevoerd volgens de hedendaagse ontwerpprincipes en aangelegd volgens de regels van de kunst, vergt doorgaans weinig of geen onderhoud tijdens zijn levensduur. Toch draagt een strikt onderhoudsbeheer er zeker toe bij om het gebruiksgemak tijdens die hele levensduur te garanderen. Bovendien zijn er vandaag talrijke betonnen wegverhardingen in gebruik die meer dan 40 jaar oud zijn maar die niet altijd beantwoorden aan de normen van comfort en veiligheid geëist door de weggebruikers. Dank zij onderhouds- en renovatie- technieken die aangepast zijn aan elke situatie en die correct worden toegepast, kunnen zo de wegen vele jaren in goede staat behouden blijven. Al deze technieken worden uitgebreid beschreven in de gids die in 2007 door Febelcem werd uitgegeven. Zij worden ook besproken in dit artikel dat in het bijzonder handelt over de herstelling van een verharding in doorgaand gewapend beton.
10
Embed
RECOMMANDATIONS POUR LA REPARATION ET · PDF fileL’opération consiste à remplacer une partie d’un revêtement en béton armé ... le béton est.....
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
RECOMMANDATIONS POUR LA REPARATION ET L’ENTRETIEN DES ROUTES EN BETON DE CIMENT
IR. CLAUDE PLOYAERT, IR. LUC RENS
Febelcem
ING. PAUL VAN AUDENHOVE
Cric
Résumé
Si une chaussée en béton, réalisée suivant
les conceptions d’aujourd’hui et construite
suivant les règles de l’art, ne nécessite
généralement que peu ou pas d’entretien au
cours de sa durée de vie, une gestion
programmée de l’entretien contribuera
immanquablement à maintenir le niveau de
service tout au long de sa vie. Il existe par
ailleurs de nombreux revêtements en béton
en service qui ont aujourd’hui plus de 40 ans
et qui ne répondent plus toujours aux normes
de confort ou de sécurité exigées par les
usagers.
Des techniques d’entretien et de
réhabilitation adaptées à chaque contexte et
bien appliquées doivent donc permettre de
sauvegarder et préserver les routes pendant
de nombreuses années.
Toutes ces techniques sont détaillées dans
le guide édité par Febelcem en 2007. Elles
sont aussi présentées dans cet article et plus
particulièrement la réparation d’un
revêtement en béton armé continu.
Samenvatting
Een betonnen rijweg, uitgevoerd volgens de
hedendaagse ontwerpprincipes en
aangelegd volgens de regels van de kunst,
vergt doorgaans weinig of geen onderhoud
tijdens zijn levensduur. Toch draagt een strikt
onderhoudsbeheer er zeker toe bij om het
gebruiksgemak tijdens die hele levensduur te
garanderen. Bovendien zijn er vandaag
talrijke betonnen wegverhardingen in gebruik
die meer dan 40 jaar oud zijn maar die niet
altijd beantwoorden aan de normen van
comfort en veiligheid geëist door de
weggebruikers.
Dank zij onderhouds- en renovatie-
technieken die aangepast zijn aan elke
situatie en die correct worden toegepast,
kunnen zo de wegen vele jaren in goede
staat behouden blijven.
Al deze technieken worden uitgebreid
beschreven in de gids die in 2007 door
Febelcem werd uitgegeven. Zij worden ook
besproken in dit artikel dat in het bijzonder
handelt over de herstelling van een
verharding in doorgaand gewapend beton.
2
1. Introduction
La réalisation de revêtements de chaussées en béton de ciment est une technique déjà
centenaire. La grande longévité des routes en béton n’est plus à mettre en évidence. De
nombreux anciens revêtements sont toujours en service actuellement et prouvent que, bien
conçus et bien construits, ils peuvent durer plus de 50 ans.
Pourtant, à l'époque, les conditions de circulation n'étaient pas comparables à celles
d'aujourd'hui, les véhicules lourds étaient peu nombreux. Les critères de confort, de planéité,
de bruit de roulement ont également évolué. Néanmoins, ces routes existent encore et
rendent de bons et loyaux services aux usagers, sans coûter très cher à leurs gestionnaires.
La conception et la réalisation des routes en béton ont suivi de nombreuses évolutions
techniques et les revêtements contemporains sont, aujourd’hui, toujours capables d'offrir une
durabilité exceptionnelle mais avec un confort et une sécurité répondant aux critères les plus
sévères.
Toutefois, sauvegarder le patrimoine et gérer le réseau en bon père de famille demandent
aux gestionnaires d'investir de plus en plus dans l'entretien, la réparation ou la réfection des
routes existantes.
C’est pourquoi, FEBELCEM a édité un guide concernant la réparation et l’entretien des
routes en béton de ciment. Il s’adresse aux maîtres d’ouvrages, auteurs de projet,
entrepreneurs préoccupés par la gestion d’une route en béton. Une large place y est
consacrée aux relations de cause à effet entre les erreurs et leurs conséquences. Ce n’est,
en effet, que sur la base de telles relations que sont possibles un diagnostic fondé des
désordres et un choix judicieux des techniques de réparation.
Ensuite, quelques procédés d’entretien et de réparation sont présentés de manière
synthétique ou de façon assez détaillée. C’est entre autre le cas pour la réparation d’un
revêtement en béton armé continu où de nombreuses avancées sont à signaler ces
dernières années.
3
2. Présentation succincte du guide
Pour les revêtements de construction relativement récente, le problème des réparations ne
se pose pratiquement pas dans la mesure où la mise en œuvre et l’entretien sont réalisés de
façon sérieuse et suivant les règles de l’art. La situation est cependant toute différente pour
les routes plus anciennes qui ont été construites suivant des principes surannés et qui,
n’ayant pas été conçues pour le trafic actuel, ne répondent pas aux normes de confort
exigées par les usagers d’aujourd’hui. Ces revêtements ont souvent besoin de réparations
urgentes. Celles-ci sont pour la plupart décrites dans le document édité par FEBELCEM en
2007.
Figure 1 : Guide concernant la réparation et l’entretien des routes en béton de ciment
Après un premier chapitre où les causes des dégâts possibles aux revêtements en béton
sont mises en évidence, l’accent est mis sur le caractère évolutif de la plupart des dégâts (on
pense essentiellement aux fissures), et donc sur la nécessité de les déceler, de les évaluer
et de les réparer rapidement.
Différentes techniques de réparation et d’entretien sont alors abordées. Le chapitre 3
concerne l’impérieuse nécessité d’entretenir les joints. En effet, il n’existe qu’un nombre
limité de cas pour lesquels des joints non scellés peuvent convenir ; il s’agit des routes
secondaires à trafic limité comme les petites routes communales ou les voiries rurales. Tous
les autres types de joints doivent donc être scellés et entretenus. Des recommandations
pour l’exécution du scellement sont données mais aussi pour le rétablissement d’un transfert
de charges dans un joint : l’insertion de goujons dans le béton durci (technique du
postgoujonnage) est réalisée à cet effet. Le scellement de fissures, c’est-à-dire le traitement
d’une fissure comme un joint de retrait est abordé au chapitre 4.
4
La réparation provisoire d’une dégradation au moyen de produits bitumineux est traitée au
chapitre 5.
La reconstruction d’une partie d’un revêtement en béton que ce soit d’un revêtement en
dalles de béton ou d’un revêtement en béton armé continu, est étudiée au chapitre 6. Il s’agit
sans contexte des opérations où le plus d’avancées ont été faites ces dernières années. Les
opérations de reconstruction d’une partie d’un revêtement en béton armé continu seront
traitées plus en détail ci-après.
La réparation d’épaufrures et d’éclats au moyen de liants hydrauliques modifiés ou de liants
résineux est abordée au chapitre 7 tandis que la réparation d’écaillages est traitée au
chapitre 8.
Les méthodes qui permettent d’éliminer les inégalités et affaissements locaux dans la
surface de roulement (restauration de l’uni de surface) sont traitées au chapitre 9.
Le chapitre 10 aborde les problèmes de texture de surface. Il s’agit d’un aspect important
puisque la texture influence le confort de roulement, le bruit du roulement mais surtout
l’adhérence du véhicule à la route. Les techniques de rainurage, de fraisage, de
bouchardage et de grenaillage sont brièvement commentées.
Enfin, la reconstruction générale d’un tronçon de route par overlay ou par inlay est décrite au
chapitre 11. Ces solutions constituent aujourd’hui des techniques de renforcement ou de
rénovation élégantes, plus rapides d’exécution et plus économiques que la démolition et la
reconstruction complète de la chaussée, et s’inscrivent parfaitement dans la perspective du
développement durable.
3. Réparation sur toute l’épaisseur d’un revêtement en béton armé continu
L’opération consiste à remplacer une partie d’un revêtement en béton armé continu sur toute
son épaisseur. La réparation comprend la délimitation de la zone à remplacer, la démolition
du revêtement sur toute son épaisseur, le remplacement de l’armature et le bétonnage.
3.1 Délimitation et démolition de la zone à rempla cer
La zone à remplacer est toujours de forme rectangulaire. La longueur de cette zone,
mesurée parallèlement à l’axe de la chaussée, n’est jamais inférieure à 1,50 m, la largeur
minimum est de 1,50 m. Si un joint de construction la traverse, la zone s’étend sur au moins
un mètre de part et d’autre du joint.
5
Si plus d’une bande de roulement présente des défauts, il faut travailler par phases
successives en réparant une bande à la fois de manière à assurer le transfert progressif des
efforts internes de la structure en béton armé. Ainsi, il est conseillé d’intervenir en premier
lieu sur la voie rapide et enfin, sur la voie lente. Dans le cas d’une chaussée à 3 voies de
circulation, il est parfois possible d’intervenir simultanément sur les 2 voies rapides.
Une fois la zone à réparer délimitée, le béton est scié sur toute son épaisseur (armatures
comprises). Les traits de scie sont perpendiculaires à la surface du revêtement. Deux traits
de scie supplémentaires d’une profondeur de 4 à 7 cm en fonction de la position des
armatures longitudinales sont donnés au moins 1 m au-delà des 2 premiers traits de scie ;
ces traits de scie ne peuvent en aucun cas endommager les armatures longitudinales. Cette
façon de faire permet de dégager les armatures existantes lors de la démolition afin de
ligaturer les nouvelles armatures à celles-ci. Cette procédure n’est toutefois pas possible si
la couche de liaison en hydrocarboné ou la fondation doit être rétablie. La reconstitution du
ferraillage passera alors par le forage au diamant de trous et par l’ancrage chimique des
nouvelles armatures
La zone délimitée est démolie en appliquant une méthode adéquate. Les parties contiguës
du revêtement ne peuvent être endommagées. Au niveau de la partie où les armatures
longitudinales existantes sont récupérées, le béton est enlevé au moyen de marteaux
pneumatiques sans endommager cette armature (ne pas la plier,…). Le long des bords de la
zone à réparer, le béton est découpé verticalement en dessous du trait de scie.
S’il apparaît au cours de l’enlèvement du béton, que la zone litigieuse s’étend plus loin que
prévu, il faut refaire un nouveau trait de scie et démolir le béton jusqu’à celle-ci. Il faut
évidemment réparer les dégâts qui seraient causés à la couche de liaison hydrocarbonée ou
à la fondation lors de l’enlèvement du béton. La remise en état de la fondation se fait à l’aide
de béton sec compacté sur une profondeur d’au moins 15 cm. La remise en état de la
couche de liaison se fait à l’aide d’un enrobé à squelette sableux du type 3.
Figure 2 : Réparation au niveau d’un joint de
construction. A remarquer les traits de scie sur
toute l’épaisseur et 2 traits de part et d’autre de
la réparation afin de dégager les armatures
longitudinales
6
3.2 Rétablissement de l’armature
Le ferraillage initial est reconstitué par des armatures d’un diamètre au moins identique aux
armatures longitudinales existantes.
Dans le cas où les armatures existantes auraient été découpées sur 1 m de longueur, les
nouvelles armatures sont ligaturées sur ces dernières en minimum 2 points et sur une
longueur de 1m. Dans le cas où les armatures existantes sont sciées (cas où la couche de
liaison et/ou la fondation doit être remise en état), les nouvelles armatures sont scellées à
refus dans des trous préalablement forés au diamant.
Les trous d’un diamètre de maximum 6 mm supérieurs à celui des barres, sont forés
parallèlement à la surface et à l’axe du revêtement sur une profondeur de 40 cm, à hauteur
et au voisinage immédiat des armatures longitudinales en place. La résistance à la traction
sur ces ancrages doit être supérieure à 100 kN après 24h.
Le recouvrement éventuel entre nouvelles barres longitudinales est au moins égal à 75 cm ;
la ligature a lieu au moins en 2 points.
Afin de renforcer le nouveau béton, l’armature longitudinale peut être doublée par la pose de
nouvelles barres au tiers inférieur du revêtement. Ces armatures ont un diamètre identique
aux autres barres longitudinales.
Le niveau des armatures est maintenu par un ou des supports constitués par une barre
transversale de 12 mm de diamètre placée perpendiculairement à l’axe de la route sur les
étriers de dimensions appropriées. La distance maximale entre barres transversales ou entre
une barre transversale et la tranche du béton est de 75 cm.
Figure 3 : Rétablissement du ferraillage dans une réparation en béton armé continu
7
Figure 4 : Décapage des armatures longitudinales sur ± 1 m de part et d’autre de la
réparation. A remarquer que le béton est démoli de manière parfaitement verticale sous les
armatures récupérées
3.3 Rétablissement des ancrages au niveau des joint s longitudinaux
Les barres d’ancrages dans le joint longitudinal ont 16 mm de diamètre et une longueur de
750 mm. Il est prévu 1 barre tous les 808 mm et de telle façon que les barres transversales
et longitudinales existantes ne soient pas atteintes lors du forage. Ces ancrages sont placés
parallèlement à la surface du revêtement en béton. Ils sont scellés à refus dans le béton
existant, sur la moitié de leur longueur, après forage. La résistance à la traction sur ces
ancrages est supérieure à 100 kN après 24 heures.
3.4 Composition du béton de réparation
La composition du béton correspond à un béton à durcissement rapide. La quantité de
ciment varie entre 425 et 450 kg/m³ et est fixée en fonction du délai de restitution au trafic
souhaité ainsi qu’en fonction du type de ciment utilisé. Le tableau 1 ci-après donne des
recommandations à ce sujet. Le rapport E/C du béton est inférieur ou égal à 0,40 et le Dmax
des granulats est de préférence limité à 20 mm. Ceci permet d’avoir un béton plus facile à
mettre en œuvre manuellement.
Ciment à utiliser
Température
ambiante
CEM I 52,5 LA
N ou R
Mélange CEM
III/A + 20 à 25 %
CEM I 42,5 R ou
52,5 R (*)
CEM III/A 42,5 N
LA
≤ 15°C 450 kg/m³ non
recommandé
non
recommandé
Restitution
au trafic
à 36
heures
>15°C 425 kg/m³ 450 kg/m³ non
recommandé
8
Ciment à utiliser
Température
ambiante
CEM I 52,5 LA
N ou R
Mélange CEM
III/A + 20 à 25 %
CEM I 42,5 R ou
52,5 R (*)
CEM III/A 42,5 N
LA
≤ 15°C 425kg/m³ 450 kg/m³ non
recommandé
Restitution
au trafic
à 72
heures
>15°C non
recommandé
non
recommandé 450
(*) soit le CEM I doit être du type LA, soit la teneur en Na20eq. du mélange de ciments ≤
0,9%
Tableau 1 : Recommandation pour la composition du béton de réparation rapide
Dans le cas d’une réparation d’une longueur supérieure à 8 m, le bétonnage peut avoir lieu
en 2 temps avec 2 compositions de béton différentes comme repris à la figure 5. Dans ce
cas, seul les claveaux d’une longueur de +/- 2 m seront bétonnés avec un béton
à durcissement rapide. La zone centrale est bétonnée dans un premier temps avec un béton
classique conforme aux prescriptions du CCT. Le Dmax du béton peut toutefois être limité à
20 mm. Les claveaux sont bétonnés au moins 3 jours après la mise en œuvre du béton de la
zone centrale. Cette façon de faire permet de faciliter les opérations de bétonnage. En effet,
la mise en œuvre d’un béton à durcissement rapide est assez difficile sur de grandes
longueurs.
Figure 5 : Bétonnage en plusieurs phases avec claveaux.
9
Figure 6 : Bétonnage d’une réparation longue en plusieurs phases avec réalisation de
claveaux, ceux-ci, de part et d’autre d’une zone centrale
sont bétonnés au minimum 3 jours plus tard.
3.5 Mise en œuvre du béton
Le transport du béton, de la centrale au chantier, est assuré par des camions-malaxeurs. La
quantité de béton par camion-mixer sera toujours limitée au cubage nécessaire de la zone
à réparer afin de toujours avoir un délai entre la fabrication et la mise en œuvre, le plus faible
possible.
Le béton est déversé dans le coffre et soigneusement vibré, d’abord à l’aide d’aiguilles
vibrantes puis avec la poutre vibrante, de manière à obtenir un bon uni de surface. La poutre
vibrante s’appuie de part et d’autre sur le revêtement existant.
Une attention particulière sera apportée à la vibration du béton le long des bords de la
réparation. Le profil de la zone réparée sera soigneusement intégré au tracé de la bande de
roulement existante. Le traitement de surface de la réparation est identique à celui du
revêtement existant. La mise en œuvre du béton à durcissement rapide aura obligatoirement
lieu le matin (heure idéale : 10 à 11 h en général). Il faut, en effet, lors de la 1ère contraction
du béton armé continu qui suit la mise en œuvre de la réparation (c’est-à-dire lors du 1er
refroidissement de la température ambiante – 1ère nuit) que la résistance du béton soit
suffisante pour reprendre les contraintes de traction. En bétonnant le matin, le béton à
durcissement rapide possède plusieurs heures pour développer cette résistance. Il est
estimé que la résistance à la compression du béton à 10h d’âge doit au moins approcher les
20 N/mm².
Le béton est protégé immédiatement contre l’évaporation par un produit de cure et par un
matelas isolant afin de favoriser de développement des résistances mécaniques grâce à la
chaleur dégagée par l’hydratation du ciment.
10
Figure 7 : Mise en œuvre du béton à la poutre vibrante. Le long des bords,
le béton est également compacté à l’aiguille vibrante
Figure 8 : Traitement de surface par brossage de la surface du béton frais
et pulvérisation d’un produit de cure
Figure 9 : Isolation de la réparation afin de favoriser le développement
des résistances mécaniques
3.6 Mise en service de la section réparée
La mise en service du revêtement réparé s’effectue après remise en état des lieux
(scellement des joints longitudinaux, réparation éventuelle de la bande d’arrêt d’urgence,
nettoyage, …) et dès que le béton atteint la résistance de minimum 40 N/mm², mesurée sur
carottes de 100 cm², ou 35 N/mm² sur cubes de 15 cm de côté sous polystyrène expansé.