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  • LA DALLE EN BTON ARM CONTINU TRANSPORTS QUBEC

    Denis Thbeau, ing. Transports Qubec

    Direction du laboratoire des chausses 930, chemin Sainte-Foy, 5ime tage

    Qubec (Qubec) G1S 4X9 Courriel : dthebeau@mtq.gouv.qc.ca

    Expos prpar pour la sance intitule :

    Essais acclrs des chausses in situ et en laboratoire

    Congrs annuel 2004

    de lAssociation des transports du Canada

    Qubec (Qubec)

    19 au 22 septembre 2004

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    RSUM Historiquement, les chausses en bton de ciment construites au Qubec nont pas toujours donn le rendement escompt. Certains facteurs prpondrants ont conduit cette situation : des types de dalles pas toujours bien adapts nos conditions environnementales, des problmes de conception et de construction, de l'accroissement du trafic et aux charges transportes ainsi qu la diminution des ressources financires alloues lentretien. Depuis le dbut des annes 1990, la conception des chausses a t particulirement touche en raison du vent de changement important survenu sur le plan normatif au ministre des Transports du Qubec (MTQ). Du ct des chausses en bton de ciment, ladoption dfinitive dans les normes des dalles courtes goujonnes et la prise de conscience des intervenants dans le domaine a conduit au cours des 10 dernires annes un grand succs. Toujours dans le but doptimiser nos faons de faire en fonction des ressources anticipes lentretien et la rhabilitation des chausses en bton de ciment, un nouveau type de dalle est propos cet effet : la dalle en bton arm continu. Le prsent article fera mention des avantages et des particularits propres au bton arm continu, de sa conception et de sa construction. Deux projets exprimentaux ont t raliss depuis 2000 sur des autoroutes sous la responsabilit du MTQ; les caractristiques des deux projets seront prsentes ainsi que leur comportement depuis la mise en service.

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    1. INTRODUCTION Historiquement, les chausses en bton de ciment construites au Qubec nont pas toujours donn le rendement escompt (1). Certains facteurs prpondrants ont conduit cette situation : des types de dalles pas toujours bien adapts nos conditions environnementales, des problmes de conception et de construction, de l'accroissement du trafic et aux charges transportes ainsi qu la diminution des ressources financires alloues lentretien. Depuis le dbut des annes 1990, la conception des chausses a t particulirement touche en raison du vent de changement important survenu sur le plan normatif au ministre des Transports du Qubec (MTQ). cet effet, la conception structurale et au gel de tous les types de chausses selon les conditions locales de climat et de trafic a fait lobjet principal de ce changement. Du ct des chausses en bton de ciment, ladoption dfinitive dans les normes des dalles courtes goujonnes (dalles avec joints) et la prise de conscience des intervenants autant ceux du MTQ que ceux des entreprises dans le domaine ont conduit au cours des 10 dernires annes un grand succs. Toujours dans le but doptimiser nos faons de faire en fonction des ressources anticipes lentretien et la rhabilitation des chausses en bton de ciment, un nouveau type de dalle est propos cet effet : la dalle en bton arm continu. Ce type de dalle est largement utilis dans certains tats amricains et pays europens et a pour principal avantage labsence de joint de retrait transversal, point faible des dalles avec joints. Le cot initial la construction est cependant rput pour tre plus lev. Le prsent article fera mention des avantages et des particularits propres au bton arm continu, de sa conception et de sa construction. Deux projets exprimentaux ont t raliss depuis 2000 sur des autoroutes sous la responsabilit du MTQ; les caractristiques des deux projets seront prsentes ainsi que leur comportement de la mise en service. 2. GNRALITS SUR LES DALLES EN BTON ARM CONTINU La dalle en bton arm continu est caractrise par la prsence dune armature continue dans le bton et par labsence de joints transversaux autres que les joints de construction et dextrmit (2). Au lieu dtre concentrs dans des joints de retrait comme cest le cas pour les dalles avec joints, les changements de volume hygromtrique et thermique du bton sont rpartis entre un trs grand nombre de microfissures qui apparaissent librement. La quantit darmature longitudinale est dtermine de manire contrler la fissuration et assurer la continuit structurale du revtement. Le but recherch est dobtenir un trs grand nombre de fissures suffisamment fines pour limiter la pntration du sel de dglaage et pour y garantir une bonne imbrication des granulats du bton, permettant ainsi de raliser un transfert de charges efficace.

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    Un des principaux arguments avancs en faveur du choix de ce type de dalle est labsence quasi totale dentretien. Cela prsente non seulement une rduction pour les oprations dentretien, mais aussi une diminution des cots aux usagers. Initialement, il faut prvoir un cot supplmentaire pour les aciers darmature, mais ce cot squilibre avec celui dune chausse conventionnelle aprs 10 ou 15 ans, selon lAssociation mondiale de la route (AIPRC), et 15 ou 18 ans, selon les Belges. Les autres facteurs favorables sont le meilleur comportement long terme et la prennit de luni de surface. Les domaines dutilisation prconiss pour ce type de dalle sont les autoroutes urbaines et en rase campagne particulirement l o le dbit de circulation et le nombre de camions sont trs levs. Lutilisation du bton arm continu est assez rpandue dans le monde, notamment aux tats-Unis et en Europe (3). Les tats-Unis ont utilis pour la premire fois ce type de dalle en 1921. Plusieurs

    projets exprimentaux ont t raliss dans les annes 1940 et 1950. Aujourdhui, plus de 50 000 kilomtres de voies dautoroute ont t construites en bton arm continu.

    La Belgique a construit sa premire section de bton arm continu en 1950. Le pays utilise ce type de dalle de faon intensive depuis 1970. Plusieurs exprimentations ont eu lieu depuis ce temps pour arriver la conception actuelle. Il est noter que la Belgique fait usage du bton arm continu non seulement sur ses autoroutes mais aussi sur ses routes rgionales et provinciales. La mission qubcoise en Belgique sur les chausses en bton en 2001 a permis de constater le savoir-faire des Belges dans ce domaine (4).

    La France utilise le bton arm continu depuis 1983 et compte aujourdhui environ 600 kilomtres de voies, dont plusieurs projets de reconstruction.

    3. CONCEPTION DU BTON ARM CONTINU La conception dune chausse comporte deux principes respecter dans un climat comme celui du Qubec : le dimensionnement structural et la protection contre le gel (5). En ce qui a trait au dimensionnement structural, il importe de faire la diffrence entre le dimensionnement de la chausse (calcul de lpaisseur des couches) et le calcul du pourcentage darmature mettre en uvre dans le revtement. Pour le calcul de lpaisseur de la dalle, il existe deux tendances : Lutilisation de la mme paisseur de bton pour la dalle arme continue et pour les

    dalles avec joints. La procdure de dimensionnement de lpaisseur de la dalle par la mthode de dimensionnement de lAmerican Association of State Highway and Transportation Officials AASHTO (6) est la mme pour les deux types de dalles.

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    Lutilisation dune paisseur plus mince pour la dalle en bton arm continu que pour la dalle avec joints. Certains pays considrent dans ce cas que leffet de continuit de la dalle est important et, dans le cas de ltat de lIllinois aux tats-Unis, quil permet la diminution de lpaisseur jusqu 20 % (7).

    La mthode empirique de dimensionnement de lAASHTO a t employe pour faire la conception des diffrentes sections de dalle en bton arm continu au MTQ. Cette mthode permet de calculer lpaisseur de la dalle en bton et aussi de vrifier si le pourcentage dacier choisi respecte les critres de conception. Un calcul adquat de larmature longitudinale permet de prvenir lapparition de dfauts en surface de la dalle au droit des fissures et de limiter la corrosion des aciers. Le pourcentage dacier choisi doit rpondre trois critres selon la mthode de lAASHTO : Lespacement des fissures doit, dune part, ne pas tre trop lev pour viter

    lintroduction dincompressibles dans les fissures et lapparition dpaufrures et, dautre part, ne pas tre trop faible puisquil y a risque dapparition de punch-out (8). Le punch-out est une dgradation typique de la dalle en bton arm continu (figure 1). Lorsque les fissures transversales sont trop rapproches, des fissures perpendiculaires ces dernires se forment et, sous leffet du trafic et en prsence de vides sous la dalle, il y a expulsion des morceaux de bton. Les espacements minimums et maximums recommands par la mthode AASHTO sont respectivement de 3,5 pieds (1,07 m) et 8 pieds (2,44 m). Les distances idales moyennes entre les fissures de 1,0 1,5 m sont recommandes en Belgique (9).

    Louverture des fissures a un effet dterminant sur le degr de transfert de charge et la corrosion ventuelle de larmature au droit des fissures en prsence du sel de dverglaage. Louverture doit donc tre limite. On recommande gnralement 1,0 mm douverture maximale dans le guide de lAASHTO. En Belgique, louverture maximale vise est plutt de 0,3 0,5 mm.

    La contrainte maximale dans lacier doit tre de 75 % de la rsistance ultime en traction selon lAASHTO.

    En gnral, le pourcentage darmature recommand varie de 0,6 0,7 % de la section transversale de bton, quelle que soit la qualit de lacier. Pour les climats froid et humide, le pourcentage dacier est plus prs de 0,7 % et mme suprieur cette valeur. En Belgique particulirement, diffrentes conceptions depuis les annes 1970 ont conduit mettre en uvre plusieurs pourcentages dacier : il est