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Introduction

Satisfaire les exigences de libre circulation des personnes et des biens, « maîtrise d’œuvre et entreprises de travaux publics »,dans la Communauté européenne, implique, pour des travauxdonnés, les mêmes règles de travail pour tous les pays concernés.La première nécessité consistait à établir une base communeadmise par tous.

Par nature cette base est en quelque sorte le «plus grand dénomina-teur commun» de tout ce qui se pratique dans l’ensemble des payseuropéens, pour décrire et caractériser les matériaux et les ouvrages.Il était également important de fixer le fil conducteur qui consiste àrespecter les prérogatives de chacun des acteurs : le maître d’œuvrefixe les exigences pour l’ouvrage, en fonction des propriétés d’usage,et l’entreprise s’organise pour exécuter les travaux. En conséquence,les documents à rédiger se devaient d’être neutres vis-à-vis de l’un etde l’autre des intervenants.

Les ouvrages et leur situation dans le milieu étant très diversifiés, lesdocuments à rédiger ne pouvaient être que des catalogues, les plusexhaustifs possible, dans lesquels :- Chaque «client» choisit les caractéristiques souhaitées pour l’ou-vrage en fonction de sa conception et de son environnement.- L’entreprise trouve les limites à respecter pour que l’exécution soitconforme aux règles de l’art et aux propriétés d’usage.

Ces besoins et cette définition impliquaient de ce fait la rédactionde normes européennes dans les trois domaines suivants :- Le premier concerne les matériaux de construction et donc pourles travaux qui nous intéressent, la norme «béton » (EN 206-1).- Le deuxième se rapporte aux normes qui s’appliquent à un typed’ouvrage particulier (les chaussées en béton par exemple – NF EN 13877-1).- Le troisième précise les exigences fonctionnelles de l’ouvrage etles modes d’appréciation de ces exigences (NF EN 13877-2).

Ces normes forment le corpus normatif européen

Pour réaliser ce travail, tous les représentants des pays de laCommunauté européenne se sont réunis au sein de commissions etchacun a pu exprimer les besoins de son pays et faire valoir les dif-férentes expériences réalisées. Il en est ressorti que ces normesdevaient admettre qu’il puisse y avoir des ouvertures permettantaux différents pays de valoriser leur expérience, à partir du momentoù elles ne sont pas contradictoires avec le texte européen et se rap-portent à des pratiques reconnues et normalisées dans les paysconcernés. Ces clauses particulières sont alors introduites dans lesnormes européennes, lorsqu’elles deviennent normes nationales,sous l’appellation de «document d’application nationale » (DAN).Il est important de rappeler que chaque Etat est tenu de publier lesnormes européennes dans le corpus normatif national en précédantleur désignation européenne (EN) par le sigle national (NF, enFrance). De ce fait, il n’existe pas de norme européenne dans le cor-pus normatif français mais seulement des normes françaises dontcertaines sont issues de normes européennes reconnaissables à leurpréfixe EN.

Enfin, certains pays peuvent avoir rédigé des normes pour autoriserdes pratiques très avancées par rapport aux autres pays européens.Ces normes sont soit expérimentales (XP), soit homologuées (NF)en fonction de leur contenu par rapport aux normes rédigées par lescommissions européennes.

Tout cet ensemble constitue le corpus normatif de chaque Etat

Même si ces documents ont été rédigés à des époques différentes etpar diverses commissions, ils forment un ensemble cohérent. Cette«pyramide» de documents normatifs permet de bien connaître lesconditions d’exécution d’un ouvrage dans un pays donné.

Le domaine des chaussées en béton n’a pas échappé à cette situa-tion. La communauté technique française a travaillé pour construirecette pyramide associant les nouvelles normes avec celles qui fai-saient la spécificité française (normes exécution et normes « maté-riels», en particulier) et qui, de ce fait, ont été conservées.

A cet effet, la norme NF P 98-170 : Chaussées en béton de ciment,exécution et contrôle a été révisée en fonction des nouvelles publi-cations normatives d’origine européenne. Elle fait le lien indispen-sable entre la normalisation de base : constituants, essais, … et ladocumentation technique qui décrit les règles de l’art, tout en gar-dant sa neutralité sur le choix des objectifs, prérogative du maîtred’œuvre, et sur celui des moyens, prérogative de l’entreprise.

Objectifs et principes des normes

Les objectifs des normes

Une norme est un document de référence permettant que « client»et «prestataire» parlent sans ambiguïté un même langage et où cha-cun pourra exprimer ses besoins et son expérience. En consé-quence, une norme doit être un document qui ne :- favorise pas l’une des deux parties,- fige pas l’évolution des techniques, et- renchérit pas de façon inconsidérée, le produit concerné.

Une norme doit se satisfaire à elle-même c’est-à-dire, pour le domaine visé, donner tous les éléments permettant de ré-pondre au besoin de celui qui s’y réfère, éventuellement en s’ap-puyant sur d’autres normes, qui devront alors être citées en références normatives.Enfin, une norme doit permettre de redonner à chacun des parte-naires la possibilité d’exercer ses connaissances et ses compétencessans entraver les moyens d’action de l’autre partenaire.

Pour satisfaire ces règles, il est nécessaire qu’une norme respectedeux règles de base :- Se limiter strictement aux éléments qui concernent l’objet visé.- Prévoir des objectifs en décrivant éventuellement les différentsmoyens d’y arriver, sans en imposer un plus particulièrement.

AUTEURS

Yves Charonnat Consultant

Gilles LaurentCETE de l’Ouest

Jean-Louis NissouxIngénieur conseil

La normalisation : clé du progrès techniqueLe cas de la norme NF P 98-170 chaussées en béton de ciment

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En revanche, dans le cas où la sécurité de l’usager peut être encause, elle doit prévoir les limites à respecter pour les caractéris-tiques concernées (Directive produits de construction, DPC).

Conçue ainsi, il ressort à l’évidence qu’une norme n’est pas l’élé-ment décisionnel et que chaque acteur a sa responsabilité dans sonapplication. De ce fait, il s’avère bien souvent que faire référence àune norme dans sa globalité, pour fixer des exigences, ne permetabsolument pas de préciser l’attente du client et les véritables sti-pulations pour l’ouvrage à réaliser. Il faut, le plus souvent, fixer lechoix parmi les différentes options présentées par ces normes.Lorsque la demande est imprécise, il revient au titulaire du marchéde proposer des compléments, que le «client» doit ensuite confir-mer. Lorsque le titulaire du marché considère que le choix fait dansles éléments de la norme, n’est pas conforme aux conditions réellesd’utilisation du produit, il doit en informer le client. Il est pour celaconsidéré comme le « sachant» et une absence de réaction pourraitlui être reprochée.

La portée d’une norme

Les objectifs visés pour un produit ne sont pas toujours mesu-rables directement, comme la durabilité du béton. Dans ce cas, lanorme prévoit les conditions garantissant l’obtention de la pro-priété correspondante et le mode de contrôle du respect de cesconditions.

Pour expliciter ces règles, nous pouvons prendre pour exemple lanorme béton appliquée à la réalisation d’une chaussée en sélection-nant le cas de la résistance mécanique et celui de la durabilité dubéton.- La résistance mécanique est l’un des principaux paramètres caractérisant le béton. L’ensemble des normes qui s’appliquent (NF EN 206-1 et NF EN 13877-1) doit établir le « catalogue» desessais permettant d’estimer les valeurs obtenues pour cette gran-deur. Il revient au client de choisir la valeur souhaitée : désignationd’une classe. Le « titulaire du marché» doit prendre toutes les dis-positions qui sont supposées lui permettre d’atteindre la valeurretenue (constituants, formulation, consistance, …). Ces disposi-tions doivent évidemment permettre de respecter les autres carac-téristiques propres à cet ouvrage (résistance à l’usure, au gel,compacité, durabilité).- La durabilité est une caractéristique qui ne se mesure pas. Enrevanche, le monde des spécialistes considère qu’elle peut êtregarantie si on respecte une valeur maximale du rapport de la quan-tité d’eau efficace à la quantité de ciment (Eeff/C) selon les condi-tions d’environnement de l’ouvrage (humidité, gel, sels, …).Le « client » choisit les conditions d’environnement à prendre en compte (objectif), ce qui, selon les indications de la norme (NF EN 206-1) fixe le rapport Eeff/C maximal. Le « titulaire dumarché» prend les dispositions (moyens) pour respecter cet objec-tif en décidant le dosage en ciment, en calculant la quantité d’eauefficace à introduire dans le béton, en incorporant éventuellementun adjuvant réducteur d’eau, etc. Il doit mettre en place un disposi-tif particulier pour s’assurer que ces paramètres de composition dumélange sont bien respectés pendant toute la durée des travaux.

En conclusion, une norme n’est pas prescriptive sur les moyens d’at-teindre les objectifs. Elle doit, en revanche, être le catalogue despossibilités et, pour chacune d’elles, fixer les conditions de vérifica-tion permettant de s’assurer que l’objectif est réellement atteint.La force d’une norme est d’être représentative des pratiques cou-rantes, neutre vis-à-vis des partenaires et consensuelle pour les spé-cialistes du domaine.

Les compléments nationaux

Beaucoup de raisons existent pour qu’un ouvrage présentant descaractéristiques données, soit réalisé différemment selon le lieud’exécution. C’est évidemment le cas des chaussées quelles quesoient les techniques pratiquées.Les paramètres incontournables dans le domaine des chausséessont :- les conditions climatiques,- la disponibilité des constituants,- le type de véhicules routiers en circulation,- etc.A ces paramètres naturels, il faut ajouter :- le niveau d’exigence pour la sécurité et le confort des usagers,- la technicité, la pratique et l’expérience des intervenants (maîtrised’œuvre et entreprise),- l’aspect économique.

De plus, la Communauté européenne a admis dans ses prin-cipes, de ne pas interdire les pratiques locales ayant fait leurspreuves.

A titre d’exemple, toujours dans le domaine du béton,on admet en France, dans des conditions fixées par une norme (àl’époque la XP P 18-305), qu’il est possible d’incorporer desadditions calcaires dans le béton et de les prendre en comptepour réduire en conséquence la quantité de ciment. Cette pra-tique plus que trentenaire est utilisée avec satisfaction sur le ter-ritoire national. En revanche, d’autres pays, qui ne la pratiquentpas, n’ont pas voulu, par manque d’expérience, l’accepter commetechnique courante. Elle ne figure donc pas dans la norme européenne mais celle-ci autorise une adaptation nationale en indiquant : « L’établissement de l’aptitude de l’emploi peut se faire sur la base d’une norme nationale correspondante ou dedispositions en vigueur là où le béton est utilisé, faisant spécifi-quement référence à l’utilisation de l’addition dans le bétonconforme à l’EN 206-1 ».

Ces exceptions nationales sont présentées dans des documentsd’application nationale (DAN) et sont publiées de deux façons dif-férentes :- Le DAN peut être directement intégré dans la norme et répartidans le texte (cas de l’EN 206-1).- Le DAN est placé en annexe (cas des cendres volantes pour lebéton).

En pratique, et cela correspond bien à la volonté des Européensd’unifier leurs pratiques, il existe relativement peu de normes euro-péennes ayant fait l’objet d’un DAN. En revanche, elles font l’objetd’un avant-propos national précisant l’orientation générale de sonapplication dans le pays concerné.

Enfin, comme précédemment indiqué, les pays ont pu inclure dansleur corpus normatif, des normes présentant des pratiques cou-rantes ayant fait la preuve de leur validité soit sur le plan technique,soit sur le plan économique mais sans remettre en cause la qualitéde l’ouvrage. C’est le cas de :- La norme NF P 98-170 qui apporte un complément aux autresnormes sans aucun recouvrement. Elle décrit en particulier les différentes opérations devant être réalisées pour l’exécution des travaux (épreuves de convenance) et le programme des essaisde contrôle à réaliser par l’entreprise pendant l’exécution des travaux.- La norme XP P 18-545 Granulats qui propose un mode d’inter-prétation des contrôles de fabrication des granulats et reprend l’en-semble des normes sur les granulats quelle que soit leur utilisation.Elle reprend, notamment, la norme d’origine européenne NF EN 12620 Granulats pour chaussée en béton, en y introduisantquelques différences. On peut noter que ces écarts ne sont pas signi-ficatifs sauf l’un d’entre eux : celui qui concerne la règle de com-pensation entre les résultats d’essais de dureté des gravillons (Los Angeles - LA) et de résistance à l’usure (micro Deval en pré-sence d’eau – MDE), règle non reconnue dans le corpus normatifeuropéen (tableau 1).

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La non-prise en compte de cette compensation LA - MDE, alorsqu’elle est justifiée en France par de nombreuses années d’expé-rience (annexe A informative de la norme NF P 98-170) condamne-rait pour le béton, l’utilisation des granulats de certaines régionsfrançaises.Dans ce cas précis, il est indispensable que le cahier des charges de l’ouvrage précise, d’une part que la norme XP P 18-545 est applicable et d’autre part si l’annexe A de cette norme s’applique également.

/ CommentairesComme on peut le constater, les différences sont peu nombreuses ;cependant, certaines peuvent être à l’origine de divergences d’in-terprétation et donc de conflits ultérieurs. La règle de compensationentre LA et MDE, est le cas le plus typique. Cette règle est justifiée,en France par l’interprétation des deux essais. On considère en effetque chacun des essais peut être légèrement influencé par la carac-téristique qu’il n’est pas censé mesurer (le LA par la résistance à l’usure et le MDE par la résistance au choc) et qu’il n’est pas pos-sible de distinguer formellement la résistance au choc d’une part et la résistance à l’usure d’autre part, par l’un seulement de ces deux essais.

Pour les travaux en France, il est indispensable que le cahier descharges des travaux de l’ouvrage précise d’une part que la normeXP P 18-545 et d’autre part que son annexe informative A sontapplicables pour les travaux visés.

Management de la qualité

Dans les concepts de management de la qualité, il n’est plus envisa-geable de fabriquer un produit sans pouvoir garantir les perfor-mances annoncées par le producteur. En conséquence, le fabricantdu produit (le béton, comme la route, sont des produits au sens dela norme NF EN ISO 9001) doit pouvoir présenter au client desrésultats d’essais se rapportant aux caractéristiques visées, essaisqu’il a réalisés ou fait réaliser sous sa responsabilité.

Les résultats des essais doivent permettre de montrer que les per-formances attendues sont atteintes mais également que leur régula-rité respecte les règles de l’art. Ces contrôles forment ce qui estappelé, dans le jargon du management de la qualité, le contrôled’exécution ou contrôle intérieur.

Il est réalisé par l’entreprise qui peut éventuellement faire appel à un laboratoire certifié (NF EN ISO/CEI 17025, par exemple).

En pratique, les normes «produits» doivent décrire les essais à réa-liser pour :- Donner à l’entreprise des informations sur la réalisation des tra-vaux et pour déceler les éventuelles dérives qui peuvent se produiretant dans la fabrication du béton que dans sa mise en place.- Prouver au client que la qualité (1) du travail réalisé correspond àses exigences et lui donner les éléments lui permettant d’organiserson contrôle de réception.

Les deux normes principales NF EN 206-1 et NF P 98-170 respec-tent scrupuleusement ce principe qui correspond d’ailleurs àl’orientation retenue par la communauté scientifique : le contrôledes moyens pendant l’exécution plutôt que le contrôle sur l’ouvrageterminé.La norme NF P 98-170, en particulier, préconise les contrôles per-mettant de suivre :- les propriétés des constituants, essentiellement granulats etciment,- le fonctionnement de la centrale de fabrication du béton : sonde demesure de la teneur en eau du sable, doseurs, malaxeur, … :- les caractéristiques du béton frais et du béton durci : consistance,teneur en air, masse volumique, résistance mécanique et évolutionde la consistance pendant le transport :- le fonctionnement des matériels de mise en œuvre : vibreurs,machine à coffrage glissant, système de guidage, … :- les caractéristiques de la couche réalisée : géométrie, uni, épais-seur, rugosité de surface, position des pièces métalliques, forme desjoints, périodicité d’ouverture des joints, ….

Pour chacun des essais, la norme NF P 98-170 prévoit, selon la naturede l’ouvrage réalisé et en fonction de l’avancement du chantier :- le type d’essai,- le nombre minimal d’essais (par unité de temps de travail ou parsurface unitaire de couche réalisée).Elle propose, dans l’annexe G (informative), un exemple de borde-reau d’essais relatifs au suivi des points dits sensibles [1].

La base du corpus normatif français pour les chaussées en béton

Pour les chaussées en béton réalisées sur le territoire français, lesdeux normes de base sont les suivantes :- NF EN 206-1 Béton – Spécifications, performances, production etconformité, d’avril 2004,- NF P 98-170 Chaussées en béton de ciment - Exécution et contrôle,d’avril 2006.

Ces deux normes respectent les principes de base de ce que doit êtreune norme et les seules prescriptions qui peuvent y être préciséescorrespondent à des nécessités permettant d’assurer la sécurité del’usager et la durabilité de l’ouvrage, comme le ferait une annexe Zdans le cas du marquage CE.

NF EN 12620 : XP P 18-545 :Granulats pour béton Granulats : Eléments de définition,

conformité et codification

Norme rédigée par la commission française.Outre des règles générales pour tous les granulats (définitions,interprétation et exploitation des résultatsd’essais,…), elle comporte un chapitre par type d’utilisation.

Le chapitre 9 concerne les chaussées en béton et le chapitre 10 les autres ouvragesen béton.Les niveaux de performance retenus sontconformes aux recommandations de l’avant-propos national de la norme NF EN 12620.

Norme rédigée par la Commissioneuropéenne pour la normalisation des granulats utilisés dans le bétonsans distinction du type d’ouvrage.

La commission française denormalisation des granulats y a introduitun avant-propos national pourrecommander certains essais et lesniveaux de performance à respecterpour le domaine des chaussées en béton (et parallèlement, de la même manière,pour les autres ouvrages en béton)

Quelques différences

Sable : pas de valeur précisée sur d

Gravillons : D ≤ 63

Graves : pas de valeur minimale pour Det définition précise de la gravenaturelle 0/8 mm

Pas de compensation prévue entre LA et MDE

Rien sur la friabilité des sables

Nombre de classes pour chaquecaractéristique couvrant tout le domainedu béton

Sable : d = 0

Gravillons : pas de limite supérieure à D

Graves : d = 0 et 4 ≤ D ≤ 45

Compensation possible de 5 points entre LA et MDE

La friabilité des sables peut être unespécification (doit être citée dans le cahierdes charges de l’ouvrage)

Nombre de classes par caractéristique,restreint à ce qui est utile au domaine concerné(chaussées, ouvrages d’art, bâtiments, …)

Tableau 1Comparaison des stipulations des deux normes granulats pour le domaine du béton

(1) La qualité est le respect strict des exigences (définition simplifiée tirée de la norme NF EN ISO 9000)

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Objet de la NF EN 206-1

La norme NF EN 206-1 concerne le matériau béton quels quesoient le type d’ouvrage à réaliser (bâtiment, travaux publics, …)et le mode de construction de l’ouvrage (béton frais fabriquédans une usine spécialisée ou fabriqué sur chantier et élémentspréfabriqués).Aboutissement de vingt années de travail, cette norme reprend lestrès nombreuses avancées de tous les pays sur la connaissance dumatériau béton : ses propriétés et son évolution dans le temps.

Elle forme un ensemble cohérent avec les nouveaux codes de calculdes ouvrages et définit les responsabilités des différents interve-nants : le prescripteur pour la responsabilité des spécifications pourle béton de l’ouvrage (performances), le fabricant du béton pour laconformité de la production du béton (dosage et malaxage) et l’uti-lisateur pour la responsabilité de la mise en place du béton (défini-tion de la consistance).

La commission française de normalisation a voulu que le DAN soitintégré dans la partie européenne de la norme de façon à ne fairequ’un seul document, ce qui en simplifie la lecture, montre directe-ment les éléments complémentaires et permet une plus grande com-préhension du texte. Argument complémentaire : il n’existe qu’uneseule norme sur le sujet dans le corpus normatif français.

Dans la désignation, la référence à la norme NF EN 206-1 concernetoujours le document contenant à la fois la partie européenne et leDAN français.

Objet de la NF P 98-170

Cette norme concerne l’exécution des couches de chaussée enbéton. Il n’y a pas de norme équivalente européenne. La premièreversion, assez en avance sur son temps (avril 1992), avait déjà unestructure proche des futures normes européennes. En effet, elle pré-sentait ce que devaient être le contrôle d’exécution et le mode d’in-terprétation des résultats d’essais pour le domaine concerné. Sonplus gros défaut était d’être à la fois une norme et un « cours » surles chaussées en béton. Cette situation était liée au fait que c’était lapremière norme du domaine des chaussées et qu’il n’existait pas oupeu de guide technique.

La norme NF P 98-170 couvre l’ensemble du domaine des chausséesen béton en s’appuyant sur les autres normes, lorsqu’elles existent,en les complétant éventuellement. Son organisation permet desuivre pas à pas le déroulement du chantier et précise pour cela lesautres normes servant de référence. Avec ses annexes informatives,elle apporte les éléments de réponse aux questions que peut seposer le maître d’ouvrage pour les spécifications à prescrire sur lesconstituants du béton notamment et fixe pour l’entreprise leslimites raisonnables qu’il ne faut pas dépasser.Cette norme a bénéficié des apports des constatations réaliséesdurant les vingt dernières années sur les chantiers et des nouveauxconcepts organisationnels développés, en particulier au cours desdeux colloques organisés pour le domaine routier.

Pourquoi une norme française «exécution» ?

Pour bien saisir le besoin d’une telle norme en France, il faut reve-nir au mode de contrôle de l’ouvrage tel que présenté au cours desdeux colloques réalisés sur ce sujet (Qualité en technique routière –1972, et Maîtrise de la qualité – 1989). Ces deux colloques ont suc-cessivement démontré que :- Seul le contrôle pendant l’exécution a une efficacité avérée, tantdu point de vue technique que du point de vue économique.- Les essais pouvant permettre d’orienter le chantier doivent êtreexécutés par celui qui réalise effectivement l’ouvrage afin que lesrésultats soient rapidement utilisés pour infléchir, si nécessaire, laconduite des travaux.

La norme NF EN 13877 – 2 Chaussées en béton - Exigences fonc-tionnelles pour les chaussées en béton, décrit un mode de contrôledes performances de l’ouvrage essentiellement basé sur des résul-tats d’essais réalisés sur des carottes prélevées dans la couche dechaussée. A la demande de la France, il a été prévu un mode decontrôle qui n’implique pas la réalisation de carottes dans l’ouvrage,sous-entendu «Nous préférons le contrôle par le suivi en continu del’exécution du chantier ». C’est réellement l’objectif de la normefrançaise NF P 98-170. Elle décrit les différentes étapes à suivrepour le déroulement du chantier. Parallèlement, elle indique le typeet le nombre des essais devant être réalisés par l’entreprise pourassurer la confiance du client. Il n’en reste pas moins vrai que leclient peut réaliser une campagne de carottage mais avec pour réelobjectif l’établissement du « point zéro» moyen de l’ouvrage.

Schéma d’organisation des normes

Le tableau 2 montre comment s’imbriquent et se complètent les dif-férentes normes pour le domaine des chaussées en béton en France.Il est important de signaler que le projet de nouveau Code des mar-chés publics (juillet 2006) ne prévoit plus que la référence auxnormes homologuées soit automatique. Il convient donc que lerédacteur du marché précise bien dans le règlement de la consulta-tion ou dans le cahier des charges de l’ouvrage, si les spécificationstechniques s’appuient sur les normes (de préférence) ou sur desperformances d’exigences fonctionnelles.

Liens entre les fonctions assurées par la chaussée et les stipulations des normes

Rappel sur la constitution de la chaussée en béton

« Les chaussées se présentent comme des structures multi-couches… » ; c’est ainsi, entre autres, que se caractérisent les chaus-sées «modernes » comme l’indiquent les auteurs du guide technique« Conception et dimensionnement des structures de chaussées » [2].Pour faire le lien entre les stipulations des normes et les perfor-mances à atteindre pour que le comportement des chaussées res-pecte les objectifs, il faut bien comprendre comment chacune descouches réagit sous l’action conjuguée du passage des véhicules rou-tiers et des variations climatiques qui environnent l’ouvrage.

Chaussée en béton de ciment

D.R.

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Pour acquérir les connaissances nécessaires sur le fonctionnementdes chaussées, concepteurs, constructeurs et exploitants les ont ins-trumentées et observées afin de proposer des modèles de concep-tion en vue de les dimensionner et de prédire leur comportement àlong terme.La première hypothèse à prendre en compte se rapporte à l’indé-pendance des couches au niveau des interfaces. Deux possibilitéssont envisageables :- Les couches sont collées et, dans ce cas, les déformations sont iden-tiques au niveau de l’interface,- Les couches sont décollées et,dans ce cas,elles glissent l’une sur l’autresans transmettre de contrainte dans le plan de l’interface (figure 1).

D’une façon générale, quel que soit le type de chaussée, les modèless’appuient sur :- des matériaux « idéaux », continus, isotropes, parfaitement élas-tiques,…- une géométrie des couches parfaite : régulière, surfaces sans aspé-rités ni déformation, …

Passage des charges et sollicitations mécaniques

/ Sollicitation en fond de coucheLes chaussées en béton de ciment comportent depuis un peu plus dequarante ans, pour les forts trafics, une couche de forme au-dessusdu sol support, une couche de fondation, souvent en matériau rigide(béton maigre, grave traitée au liant hydraulique, GTLH), et unrevêtement en béton de ciment. Ce caractère multicouche de lastructure conduit à examiner le comportement sous charge dechaque couche, en tenant compte simultanément du comportementdes interfaces.

/ Comportement des interfacesDes observations sur des chaussées en service ont montré que les revêtements en béton rigide, se décollent progressivementde la fondation à partir des joints « libres » : le pourtour des dalles.Lorsque les joints transversaux ne sont pas « libres », c’est-à-direqu’ils comportent des dispositifs assurant le transfert de charge(goujons, armatures continues), le décollement est moinsimportant, mais il subsiste toujours un joint libre à proximité

des charges : les limites latérales du revêtement. Ce sont les prin-cipales raisons pour lesquelles, en France, les chaussées en béton sont dimensionnées, dans la plupart des cas,« décollées ».

NF EN 206-1 NF EN 13877-1 NF EN 13877-2Béton – Spécification, performances, Chaussées en béton – Matériaux Chaussées en béton – Exigences

production et conformité fonctionnelles pour les chaussées en béton

Catalogue présentant les éléments Précise et complète la NF EN 206-1 sur Spécifications relatives aux produits Définit les caractéristiques de la couchequi concernent tous les bétons les constituants du béton de chaussées utilisés pour les chaussées en béton et propose un mode de contrôle

- caractéristiques des constituants,

- caractéristiques des bétons,

- classes de résistance mécanique en compression

- différents types d’exposition et classescorrespondantes

- modes de surveillance et de contrôle du béton fabriqué

- taille maximale des granulats

- exigence de régularité sur la massevolumique du béton frais

- exigence sur la teneur maximaleen ions chlorures pour les bétons

armés

- catalogue de classes de résistanceen traction par flexion et fendage

• produits de cure

• retardateurs de surface

• produits de scellement des joints

• armatures et fers de liaison

• goujons

- Etat des dalles

- Classes de résistance en compression ou en fendage sur carottes

- Tolérances sur l’épaisseur de la couche,

- Définition de classes de contrôle de qualité du béton en place

Précise et complète la NF EN 13877-1 Introduit les actions complémentaires Précise et complète la Introduit les actions pour les caractéristiques relatives à la fabrication du béton NF EN 13877-1 et la NF EN 13877-2 complémentaires relatives à

des constituants et du béton dans le cadre de l’exécution pour les conditions d’emploi L’exécution de la couche d’une chaussée des matériaux et produits de chaussée

Précise et complète la NF EN 13877-1 pour les caractéristiques des constituantset du béton

- choix des performances des granulats en fonction du trafic

- choix des caractéristiques du ciment

- teneur en air occlus minimale

- consistance par l’affaissement,

- résistance mécanique par l’essai de fendage ou l’essai de compression,

- classes d’exposition XF2 ou XF4

- réalisation d’une épreuve de convenance de fabrication et de transport,

- contrôle des performances des doseurs,

- contrôle de l’efficacité du malaxeur,

- fréquence des essais pour la mesurede la consistance,

- fréquence des essais pour la mesurede la résistance mécanique

• les goujons, marquage CE,

• les fers de liaison

• les armatures

- déroulement de l’épreuve de convenance de mise en oeuvre,

- exigences d’exécution pour le serrage,la cure, le traitement de surface…

- exigences sur la disposition et la forme des joints,

-mode de contrôle des caractéristiques de la couche de chaussée

NF P 98-170Chaussées en béton – Exécution et contrôle

Tableau 2Imbrication des principales normes relatives à la fabrication du béton et à l’exécution de la couche de chaussée

Contraintes

Traction Compression

Contraintes

Roulement

Fondation

Support

Compression Traction

Figure 1Transmission des contraintes à l’interface lorsque les couches sont collées (à gauche) ou décollées (à droite)

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61RGRA

Seules les chaussées comportant un revêtement en béton armécontinu (BAC) sur une fondation en grave bitume, sont dimension-nées avec l’option «collage» entre les deux couches ; cette structurea fait l’objet d’une fiche expérimentale au catalogue des structures[8]. Les premières sections expérimentales sont en service depuisenviron 5 ans. Les mesures et observations récentes montrent danstous les cas que le collage est encore effectif. Il faut donc reconnaîtreque l’hypothèse du collage, au moins pour la durée observée et pourle trafic supporté, est avérée. Cette hypothèse permet de prendre encompte la reprise d’une partie des sollicitations en fond de couchepar la couche inférieure et donc de réduire en conséquence l’épais-seur de la couche supérieure.

/ Comportement sous chargeSous charge, la couche de béton fléchit et se déforme en coupelle ;la figure 2 montre comment le modèle de Westergaard simule cephénomène dans le cas d’une charge unique sur une dalle sans bord.Il résulte de cette déformation que le haut de la dalle se comprimesous la charge, induisant dans le plan horizontal une sollicitation de

compression ; à l’inverse, dans le bas de la dalle et toujours dans leplan horizontal, cette charge induit une sollicitation en traction.L’objectif d’une étude de dimensionnement, est de retenir l’épais-seur juste suffisante pour que cette sollicitation soit inférieure à lacontrainte admissible pour le béton en place.

En France, il a été retenu de caractériser la résistance à la ruptureau premier chargement (résistance en traction) par l’essai de fen-dage sur cylindre, mais on a longtemps utilisé l’essai de flexion etcertains pays utilisent l’essai de compression. Les études de dimen-sionnement, prennent aussi en compte la variabilité des charges quicirculent sur les chaussées, la variabilité des propriétés et de l’épais-seur de la couche, celle des propriétés et des épaisseurs des couchesinférieures, car l’étude de dimensionnement vérifie aussi que lescontraintes dans ces couches sont inférieures aux contraintes admis-sibles des matériaux qui les constituent.

Pour éviter de faire une étude de dimensionnement à chaque chan-tier, la plupart des pays européens ont mis en place des cataloguesde structures types. En France, le catalogue des structures types dechaussées neuves a été mis en place dès 1971 par la direction desRoutes, pour le réseau national ; la dernière version actuellement envigueur, date de 1998 [7].

/ Les stipulations de la normeLa contrainte admissible pour le béton se traduit par le choix de lacatégorie de la résistance caractéristique. La norme NF P 98-170prévoit cinq catégories de résistance (classées de 2 à 6) mais neprécise pas le trafic correspondant ni le choix des essais qui sontlaissés à l’appréciation du rédacteur du marché. Le cahier descharges y ajoute le plus souvent une résistance minimale stricte. Lecatalogue de la direction des Routes se fonde sur le béton de cimentde catégorie 5 (paragraphe 5.1.3 de la norme NF P 98-170 (2)),pour la couche de roulement et un béton de catégorie 2 ou 3 pour la fondation.

Modélisation des chaussées en béton de cimentLes structures les plus anciennes et les plus simples, accessibles aux modèlesmécaniques permettant la simulation plus ou moins détaillée du comporte-ment sous charge, sont des bicouches : une couche de revêtement en bétonde ciment sur le sol support. Dès le début du 20e siècle, des modèles com-portant une plaque mince (le béton) sur un massif élastique plus ou moinsélaboré (le sol), ont permis de simuler et de dimensionner les chausséesrigides. Westergaard, Hogg, Boussinesq et d’autres sans doute, ont déve-loppé de tels modèles [2].

Avec l’augmentation du trafic poids lourds essentiellement et l’évolution descharges (essieux), les chaussées sont devenues plus complexes et le nombrede couches a augmenté. Les modèles mécaniques se sont adaptés et leurcapacité à simuler de plus en plus complètement les structures et les chargesactuelles, a suivi les progrès de l’informatique et de sa diffusion, permettantun meilleur dimensionnement et, d’une certaine façon, une amélioration destechniques de construction.

Aujourd’hui, des progiciels comme ALIZÉ-LCPC, permettent une bonne simu-lation des structures de chaussée avec une informatique de bureau [3]. Ilss’appuient sur des propriétés conventionnelles de matériaux stan-dards définis par le corpus normatif. Quel que soit le matériau, le concep-teur doit disposer d’une image moyenne de toutes leurs caractéristiquesmécaniques nécessaires au dimensionnement : résistance mécanique, com-portement à la fatigue, module élastique, etc.

Malgré les progrès déjà réalisés, les modèles analytiques actuels n’appré-hendent pas toute la complexité du comportement des matériaux utilisés etde la superposition de couches. Pour ce qui concerne le béton de ciment, laprincipale difficulté vient de ce que les modèles ci-dessus utilisent un massifsemi infini ; la géométrie réelle des dalles et les effets de bords qui en résul-tent, très importants dans le cas de matériaux rigides, ne peuvent être prisen compte qu’indirectement au travers de coefficients dont les valeurs elles-mêmes dépendent du type de structures.

Les praticiens savent que les matériaux utilisés sur chantiers ont un com-portement plus complexe ; par exemple, la densité, la résistance oul’élasticité d’un matériau ne sont pas homogènes dans une couche, quece soit en épaisseur ou en plan ; l’élasticité elle-même n’est pas linéaire,et la plupart des matériaux, même non liés, comportent des discontinui-tés plus ou moins importantes. Depuis plus d’une trentaine d’années, desmodèles sont développés pour prendre en compte toutes ces « com-plexités » de façon aussi réaliste que possible. Il s’agit des modèles auxéléments finis tels que ceux mis en œuvre avec le logiciel CÉSAR-LCPC [4].Leur capacité à rendre compte et à simuler les matériaux et les ouvragesréels nécessite à la fois des capacités de calculs importantes dépassantlargement celles de l’informatique de bureau classique, et des dévelop-pements théoriques nombreux permettant de caractériser chaque pro-priété de chaque matériau et de chaque interface introduits dans lemodèle. Cela explique que ces outils soient beaucoup moins diffusés queles précédents.

En ce qui concerne les chaussées rigides et en France, un modèle mixte a étédéveloppé associant une dalle circulaire, Fremont, puis rectangulaire,Peyronne, modélisée par des éléments finis, à un support modélisé par unmassif de Burminster [5,6]. Le programme Dalle a été rapidement aban-donné, car les couches support sont souvent elles-mêmes en matériauxrigides mal modélisés par le massif de Burminster.

Figure 2Déformation d’une plaque mince sous charge, dans le modèle de Westergaard

Charge

Compression

Traction

Plaque de béton

(2) Les paragraphes et les annexes cités en référence sont ceux de la norme NF P 98-170.

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62 RGRA

D’autres maîtres d’ouvrage ont fait quelquefois des choix différentsde catégorie de béton en fonction des épaisseurs de dalles retenues.Par exemple, dans le domaine des aéroports, les études de dimen-sionnement sont réalisées avec des bétons de catégorie 6 pour lescouches de roulement [10].Le fait que la résistance mécanique soit définie conventionnelle-ment sur éprouvettes confectionnées, conformément à la normeconcernée (NF EN 12390-2), il importe que dans l’ouvrage il soitvérifié que le béton en place est compacté à refus.

/ Stipulations relatives à la résistance mécaniquePour atteindre et garantir le respect de la valeur retenue pour le chantier, plusieurs dispositions sont prévues dans la norme NF P 98-170.1 – La réalisation d’une étude de formulation ou la présentation derésultats obtenus sur un chantier précédent de même nature.2 – La définition statistique de la valeur à respecter : résistancecaractéristique à 28 jours. Bien que ne garantissant pas le respectd’une valeur seuil, elle permet de limiter le nombre de résultats setrouvant en dessous de cette valeur (référence à NF EN 206-1).3 – Le choix d’un matériel adapté à la difficulté d’atteindre la valeuret sa régularité, dont on vérifie la capacité au moment d’uneépreuve de convenance.4 – La définition de la méthode d’essais devant être réalisée pourle contrôle des caractéristiques du béton adapté au niveau de performance.

Ces stipulations permettent de « garantir » le niveau de perfor-mance et la régularité de fabrication.

/ Stipulations relatives à la densité du béton en placePour respecter la densité du béton en place, les dispositions sui-vantes ont été retenues dans la norme NF P 98-170 :– la définition de tolérances sur la densité du béton frais (référenceà NF EN 13877-1 et NF EN 13877-2),- le choix du matériel adapté à l’épaisseur de la couche à réaliserdont on vérifie la capacité au moment d’une épreuve de convenance(7.2. et référence à NF P 98-734),– la définition de la méthode d’essais devant être réalisés pour lecontrôle d’exécution (5.2.4. et référence à NF EN 13877-2).

Support du trafic et durée de vie de la chaussée

/ Fatigue de la structureDe tous les matériaux de chaussées, le béton et d’une façon généraleles matériaux traités aux liants hydrauliques, ont une résistance à lafatigue qui ne dépend pratiquement pas de la température, et dontla courbe représentative en fonction du nombre de chargements estla moins pentue (figure 3).

Cette pente relativement faible, environ 3 fois moins que pour les matériaux bitumineux, constitue à la fois un avantage et uninconvénient.C’est un avantage, car une faible épaisseur supplémentaire réduitla contrainte de traction en fond de couche et se traduit donc parune augmentation significative du trafic potentiel.A contrario, c’est un inconvénient, car une réduction d’épaisseur du même ordre, entraîne une réduction tout aussi significative du trafic potentiel.

Par exemple, en première approximation, la contrainte en bas decouche est proportionnelle à la charge et inversement proportion-nelle au cube de l’épaisseur. Toutes choses égales par ailleurs, uneréduction d’épaisseur de 1 cm sur une dalle de 20 cm, augmente lacontrainte de 16 % et divise le trafic potentiel par environ 10…Même si les méthodes actuelles de dimensionnement prennent encompte la dispersion d’épaisseur de la couche de béton mise enplace sur chantier, il y a nécessité à respecter à la fois l’épaisseurmoyenne demandée qui figure dans le catalogue notamment, maisaussi à limiter la dispersion de l’épaisseur. Les épaisseurs des struc-tures en béton du catalogue ont été calculées pour une dispersionayant un écart type de 1 cm, c’est-à-dire que dans le cas ci-dessusd’une dalle de 20 cm, 97,5 % des épaisseurs de la couche doiventêtre supérieurs à 18 cm. Cela passe, bien sûr, par une très bonne maî-trise du répandage du béton, c’est-à-dire le respect des épaisseurs etde l’uni de la couche de fondation, et d’une façon générale de toutesles couches inférieures.

/ Les stipulations de la norme

/ Stipulations relatives à la résistance du béton en placePour satisfaire la conformité de l’ouvrage au modèle, on retrouveles mêmes stipulations que dans le cas précédent : résistancemécanique et densité du béton en place. Il faut cependant signa-ler qu’un défaut de résistance mécanique ou de densité du bétonen place est beaucoup plus pénalisant pour la durabilité de lacouche (rupture en fatigue) que pour la tenue de la couche lorsdu passage d’une charge. De tels défauts se traduiront systémati-quement par une réduction de la durée de vie de la couche enfonction de l’écart réel.

/ Stipulations relatives à l’épaisseur de la couchePour respecter l’épaisseur définie dans le catalogue des structures,les dispositions suivantes ont été retenues dans la norme NF P 98-170 :– la définition de tolérances d’exécution (référence à NF EN 13877-2et paragraphe 8.2.2),– le choix du matériel (moyen de répandage et dispositif de gui-dage) adapté à la couche à réaliser dont on vérifie la capacité aumoment d’une épreuve de convenance (paragraphes 6.4 et 7.2 etréférence à la norme NF P 98-734),- la définition des méthodes d’essais devant être réalisés pour lecontrôle d’exécution : épaisseur, uni… (paragraphe 9.3.2).

Adhérence des véhicules et caractéristiques du béton de surface

/ Usure de la surfaceDans la plupart des pays utilisant couramment les chaussées enbéton, les véhicules circulent directement sur le revêtement enbéton de ciment. Dans les années soixante et soixante-dix, les paysindustriels se sont préoccupés des caractéristiques antidérapantesdes revêtements en béton. On a commencé par strier le béton fraisau balai à poils fins, puis à gros poils ou au râteau. L’efficacité immé-diate était bonne à très bonne, mais la durabilité insuffisante sur lesroutes à fort trafic de poids lourds.

Cette faible durabilité résulte du fait que ces striages sont réalisésessentiellement dans le mortier de surface du béton : l’effet de«peau» induit par le coffrage, modifie la répartition des gros granu-lats à la surface qui se trouve, de ce fait, enrichie en mortier.

10

approximation linéaire

0 101 102 103 104 105

Nombre de chargements à la rupture

Rapport (en %) entre - la contrainte appliquée et - la contrainte ade rupture

6 107 108 109 1010

1

20

40

60

80

100

10

Figure 3Exemple de courbe de fatigue du béton de chausséeLa pente retenue pour l’approximation linéaire est de -1/16

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63RGRA

La principale différence avec les structures dites « souples », résidedans le double rôle que tient le revêtement en béton de ciment : à lafois couche de base et couche de roulement. Tant que les traficsétaient modérés et que les conditions de sécurité des usagers étaientsatisfaites, on a cherché et obtenu des compromis acceptables entrerésistance du matériau et caractéristiques antidérapantes, avec uneseule formulation de béton. Depuis une vingtaine d’années, oncherche à séparer les deux fonctions, soit en réalisant le revêtementavec deux formules de béton mises en place simultanément, soit enprévoyant dès la construction la pose d’une couche de roulementmince en matériau bitumineux.

L’insuffisance de résistance du mortier et les exigences croissantes enmatière de rugosité du revêtement, ont fait évoluer les traitements desurface du béton frais afin de faire participer les gravillons du béton.Le dénudage a pour objectif de créer une macrorugosité durable enéliminant une partie du mortier de surface pour faire ressortir desgravillons ayant de bonnes caractéristiques de CPA (aujourd’huiessai PSV).Toutefois, les études ont conduit à constater qu’une usuretrop lente des gravillons favorise le polissage des grains. Il importedonc de trouver le bon compromis entre vitesse d’usure et polissagedes gravillons. Il faut toutefois garder à l’esprit que le mortier consti-tue toujours une part importante de la surface de roulement, ce quinécessite encore des caractéristiques de dureté du sable suffisantepour lui conférer une microrugosité adaptée aux besoins de sécurité.

Enfin, d’autres paramètres interviennent dans la recherche du com-promis pour répondre aux besoins de plus en plus souvent expri-més : caractéristiques architecturales, réduction du bruit de roule-ment, amélioration des propriétés photométriques, … La norme,dans son annexe informative A, indique les caractéristiques opti-males des granulats pour assurer la sécurité de l’usager.

En conclusion dans tous les cas où la circulation se fait directementsur un béton de ciment, la vitesse d’usure est inversement propor-tionnelle à la résistance du béton (figure 4) [11].

/ Les stipulations de la normeDe la description faite sur le comportement à l’usure de la chaus-sée, on peut en conclure qu’il faut une résistance suffisante maispas nécessairement la plus élevée possible. Il faut donc maîtrisercette résistance. En dehors du recouvrement par une couche d’en-robé, deux techniques sont aujourd’hui pratiquées : striage oudénudage du béton frais. C’est la nature du granulat qui impose lechoix de la technique. Lorsque la carrière retenue ne possède pasde gravillons de bonnes caractéristiques vis-à-vis de l’usure soustrafic, la norme définit la quantité minimale de gravillons « durs »devant entrer dans la composition du béton. Enfin, également pourgarantir la résistance du béton en surface, il faut souligner la néces-sité d’une bonne hydratation du ciment dans la partie superficielle

de la couche de roulement, ce qui implique la réalisation d’une curesoignée du béton.

/ Stipulations relatives au sable du bétonPour satisfaire les besoins de microrugosité de la surface, la normeNF P 98-170 prévoit les caractéristiques minimales (ou maximalesselon le type de caractéristique) des sables du béton, notamment lafriabilité (annexe A et référence à XP P 18-545).

/ Stipulations relatives aux granulats du bétonPour satisfaire les besoins de résistance à l’usure de la surface, lanorme NF P 98-170 prévoit les caractéristiques minimales (ou maxi-males selon le type de caractéristiques) des granulats constituant lesquelette du béton (annexe A et référence à XP P 18-545) en fonc-tion du trafic supporté. La norme précise également les méthodesde mesure de la rugosité de surface après striage ou dénudage(paragraphe 9.3.5).

/ Stipulations relatives à la classe de gravillons «durs» dans la composition du bétonPour satisfaire les besoins de résistance à l’usure de la surface, lanorme NF P 98-170 admet l’incorporation dans la composition dubéton d’une quantité de 450 kg de gravillons « durs » par mètrecube de béton (annexe A). Cette possibilité implique une homo-généisation très poussée des constituants. La norme renvoie pourcela à la norme NF P 98-730 et à l’épreuve de convenance de fabri-cation (paragraphe 7.1). Le traitement de surface du béton fraisest alors le dénudage. La mesure du résultat obtenu est spécifiée(paragraphe 9.3.5).

/ Stipulations relatives à la cure du béton fraisLa dessiccation du béton est une cause de fragilité de la surface(farinage) et donc d’une mauvaise tenue dans le temps du mor-tier de surface et de la matrice enserrant les gravillons durs. Lesstipulations pour la cure du béton sont précisées (paragraphe6.5), sa bonne réalisation est vérifiée lors de l’épreuve de conve-nance (paragraphe 7.2) et son maintien en état est indiqué dansl’annexe E. La quantité de produit répandue et le moment d’ap-plication relèvent des règles de l’art. La norme prévoit égale-ment que la cure du béton doit être assurée après le dénudage dubéton (paragraphe 4.3.2).

Résistance au gel et composition du béton

/ Comportement du béton au gelLors de la prise, il se développe dans la masse du béton formé, unréseau de capillaires qui naturellement est rempli d’eau (excèsd’eau par rapport à la quantité qui sera liée au ciment par l’hydra-tation [12]). Lors du gel, cette eau se transformera en glace et pro-voquera, en gonflant, des dégradations internes et en surface dubéton. Il faut donc créer, en plus du réseau existant, un secondréseau qui se comportera comme un ensemble de vases d’extensionde cette eau libre présente dans les capillaires.

La protection des bétons hydrauliques passe par l’utilisation d’unadjuvant appelé entraîneur d’air, qui favorise la formation de trèsfines bulles d’air (entre 10 et 100 μ m) lors du malaxage dumélange. Ces bulles se positionnent en grande partie sur le réseaudes pores du mélange qu’elles interrompent ; elles n’empêchentpas les échanges d’eau avec l’extérieur du béton, notamment sous forme de vapeur, mais elles constituent des « vases d’expan-sion » lors de la formation de la glace, réduisant ainsi la pression qui en résulte.

De nombreuses études ont montré que ce réseau de «vases d’expan-sion» est adapté lorsque la demi-distance moyenne entre les bulles,dénommée facteur d’espacement :⎯ L, est inférieure à la longueurdéfinie par la norme relative au gel des bétons (de l’ordre de 0,25 mm).En général, les procédures de certifications des entraîneurs d’air,vérifient que pour une teneur en air entraîné supérieure à 4 % envolume (40 litres d’air dans 1 m3 de béton), le facteur d’espacementremplit les conditions d’efficacité fixées par la norme.

GL : granulats légers

10 20 30 40 50 50

2

1

3

4

5

6

7

Résistance en compression du béton (MPa)

GLGL

r = 0,91

Profondeur d'usure calculée (mm) pour 40 min d’essai

Figure 4Profondeur d’usure en fonction de la résistance en compression du béton

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/ Stipulations de la normePour conférer au béton les propriétés de résistance au gel, la normeNF P 98-170 impose l’incorporation d’un agent entraîneur d’airdans tous les bétons, béton de revêtement et béton de fondation(paragraphes 4.1.1 et 5.1.2), et prescrit une quantité d’air entraînésupérieure ou égale à 4 % (NF EN 206-1) (figure 5).Il est également fixé une fourchette de régularité de la quantité d’airentraîné de 4 points au-delà de la valeur spécifiée (NF EN 206-1). Ilfaut signaler que la présence de bulles d’air abaissant la résistancemécanique du béton, la quantité d’air entraîné est de ce fait volon-tairement limitée lors de la formulation du béton.

Pour que l’incorporation de ce produit conduise effectivement à lacréation de bulles d’air il est indispensable que :- Le produit utilisé soit efficace (NF EN 934-2).

- La quantité de produit soit suffisante (dépend de la compositiondu béton, de l’ordre de 0,5 kg par mètre cube).- Le malaxage soit énergique, sa durée notamment (NF P 98-730).

Enfin, il faut signaler que l’emploi d’un agent entraîneur d’air dansun béton qui contient des cendres volantes peut conduire à des dif-ficultés d’obtention de la quantité d’air entraîné. Ce cas se présentelorsque la teneur en imbrûlés des cendres est supérieure à 4 %. Lanorme NF EN 450 Cendres volantes pour béton, admet la possibi-lité d’utiliser des cendres volantes pouvant aller jusqu’à 6 % d’im-brûlés (DAN) mais attire l’attention des utilisateurs sur les risquespotentiels d’anomalies.

Les mouvements des dalles et les joints

/ Rôle des jointsLes variations dimensionnelles des dalles de béton, que ce soit dufait de l’hydratation du ciment (contraction Le Chatelier) ou du faitdes variations de température (contraction et dilatation) donnentnaissance à des sollicitations internes qui se traduisent par une fis-suration, le plus souvent transversale mais qui peut être égalementlongitudinale si la largeur de la bande est importante (supérieure à 6 m pour une épaisseur de béton voisine de 20 cm). La fissuration« libre» de la couche de béton pourrait conduire à des concentra-tions de fissures très rapprochées, constituant ainsi des dalles de faibles dimensions dont le comportement pourrait affecter le confort et la sécurité des usagers et, localement, la durabilité de la chaussée.

Pour éviter que ces fissures ne soient erratiques, deux techniquessont possibles :- Soit on réalise des joints dans la couche de béton. Les joints secomposent alors de deux parties, de haut en bas :

- un trait de scie réalisé à partir de la surface de la dalle, dans lebéton durci jeune, idéalement avant tout retrait sensible,- la fissure alors initiée et localisée par le trait de scie, qui règnejusqu’au bas de la dalle.

- Soit on incorpore dans la couche de béton des armatures en acier(béton armé continu, BAC). La fissuration se produit, mais se limiteà de nombreuses micro-fissures qui n’empêchent pas le fonctionne-ment en continu de la structure.

Les joints transversaux sont sciés avec un pas qui est fonction del’épaisseur de la dalle (environ 25 fois l’épaisseur) pour localiser lesfissures transversales qui se produiraient en moyenne à cet intervalle.

Le trait de scie a un double rôle : il localise la fissure et il permet dedonner à la discontinuité des bords francs et orthogonaux avec lasurface supérieure de la dalle. Cette disposition permet de retarder,sinon d’empêcher, l’apparition d’épaufrures lorsque les deux côtésdu joint se déplaceront verticalement l’un par rapport à l’autre, aupassage des charges.

Les effets du gel dans les chausséesDans le domaine des routes, la sensibilité des matériaux au gel, la « gélivité »,recouvre plusieurs phénomènes :• la fracturation due aux chocs thermiques,• le gonflement des sols,• la gélifraction des matériaux liés poreux et humides.

1. Quasiment tous les matériaux sont sensibles à une très brusque baisse detempérature : plus leur coefficient de dilatation est élevé plus une baisserapide de la température provoque des microfissurations ou fissuration desurface. Ce phénomène est rare sous nos climats sauf peut être en altitude oudans certains territoires d’Outre-mer.

2. Les matériaux non liés, spécialement les sols fins, sont le siège d’un gon-flement lorsque le gel les pénètre et y séjourne. En effet, ces matériaux sontsouvent humides et l’eau qu’ils contiennent migre sous forme de vapeur versle front de gel, ou elle se condense et gèle. Le volume de la partie du maté-riau gelé augmente ainsi pendant tout le temps que dure le gel. Au dégel, laglace redevient liquide, mais l’eau n’a pas le temps de quitter la zone quiavait gelé. Le sol se trouve alors saturé d’eau et devient une véritable« bouillie » sans aucune portance.

Toute circulation à ce moment, entraîne la ruine rapide de la chaussée que l’ontente de protéger par la pose de barrières de dégel. C’est contre ce phéno-mène qu’il faut lutter soit en s’assurant que le support de chaussée n’est pasgélif, soit en interposant une ou plusieurs couches de matériaux non gélifs.Dans ce dernier cas il faut s’assurer que l’épaisseur du corps de chaussée estsupérieure à la profondeur de pénétration du front de gel lors d’hivers rigou-reux (le gel « pénètre » par la surface supérieure).

3. La quasi totalité des matériaux de chaussée fabriqués avec un mélangegranulaire et un liant, sont poreux et une partie de leur porosité est dite« ouverte » car elle est accessible à l’eau (eau résiduelle de gâchage, pluie,humidité ambiante, etc.). Le béton hydraulique est de ceux-là. Rares sont lesmatériaux poreux qui résistent « naturellement » au gonflement de l’eau quise transforme en glace dans les pores « ouverts », lorsque le gel les pénètre.En effet, pour cela, il faut que les diamètres des pores aient une répartitionstatistique binomiale, et que la longueur d’un pore « fin » débouchant dansun « gros » pore soit inférieure à une longueur dépendant du matériau consi-déré (facteur d’espacement).

Figure 5Schéma de la coupe d’un béton sans entraîneur d’air (A) et avec (B)

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Le trait de scie, éventuellement élargi, permet de placer le produitd’étanchéité destiné à limiter les pénétrations d’eau dans le corps dechaussée (figure 6).

/ Stipulations de la normeLa forme du joint relève du cahier des charges de l’ouvrage et lemoment d’exécution, des règles de l’art.

La norme NF P 98-170 prescrit :- l’emploi de matériel, pour la réalisation des joints, adapté au tra-vail à réaliser (paragraphe 6.5),- la vérification de l’efficacité du matériel utilisé lors de l’épreuve deconvenance (paragraphe 7.2),- la vérification de la forme et de la profondeur des joints réalisés(paragraphe 7.2),- le mode de contrôle de la profondeur des joints (paragraphe 9.4.4),- la nature du produit de scellement (paragraphe 4.2.5),- le mode de contrôle de l’étanchéité du joint garni (paragraphe 9.4.5).

Indirectement, la norme NF P 98-170 préconise d’autres dispositionspour mieux maîtriser le moment de réalisation du sciage. Ces dispo-sitions portent principalement sur la nature de certains constituantset en particulier du ciment. L’annexe B de la norme NF P 98-170 préconise des performances particulières concernant le temps deprise, la maniabilité et propose une teneur en C3A (aluminate tri-calcique) adaptée à la nature des granulats et à la températureambiante prévue sur le chantier. L’annexe F de cette même normepropose un exemple de protocole d’accord entre le fournisseur deciment et l’entrepreneur afin de pouvoir coordonner le déroulementdes travaux avec les performances réelles du ciment.

Dans le cas des chantiers dont la durée dépasse plusieurs semaines,voire plusieurs mois, la norme NF P 98-170 encourage aussi fournis-seur (fabricant) de ciment et entrepreneur exécutant la chaussée enbéton, à s’informer mutuellement (annexe F, informative). Il s’agitle plus souvent de suivre la régularité de la fabrication du cimentpour ce qui concerne le cimentier, et d’informer du déroulement duchantier pour ce qui concerne l’entreprise. Dans le cas de risques defissuration précoce (conditions locales ne permettant pas de res-pecter les règles précédentes), cette information sur les éventuellesvariations des propriétés du ciment, mêmes celles qui ne sont pasnormalisées, est extrêmement utile à l’entrepreneur pour adapter laconduite du chantier : choix des horaires de bétonnage, renforce-ment de la cure, organisation du sciage des joints, etc.

/ Répartition des fissures de retrait dans le cas particulier du BACLa répartition des fissures dans le cas du BAC est « prévue » en pres-crivant un rapport de section entre le béton et les armatures. Ce rap-port de section sous-entend des plages de caractéristiques méca-niques pour chacun des deux matériaux.

Deux conséquences, susceptibles de modifier la répartition des fissures, sont à considérer :- une modification d’épaisseur de béton,- des variations de résistance mécanique du béton.La première conséquence, la plus grave lorsqu’il s’agit de surépais-seur, entraîne un espacement important entre deux fissures consé-cutives et une ouverture de ces fissures en conséquence. Cette surépaisseur peut résulter d’un collage intempestif entre deuxcouches alors que le projet considère les couches indépendantes.Si l’on veut réellement viser le collage des couches, alors il y a lieude prendre en compte la section, pondérée avec la résistance proprede chaque matériau, de l’ensemble des couches considérées collées.Aujourd’hui, on cherche le plus souvent à coller le béton sur l’enrobé.La seconde conséquence peut résulter d’une trop forte résistancemécanique du béton. Là encore, le risque consiste à constater desfissures très éloignées et fortement ouvertes.

Ces deux origines d’incident qui peuvent, à première vue, paraîtrebénéfiques pour l’ouvrage ont un risque d’apparition en principelimité par les normes du fait de la fixation de tolérance sur l’épaisseurde la couche (§ Stipulations relatives à l’épaisseur de la couche),et par une définition statistique de la résistance mécanique du béton(§ Stipulations relatives à la résistance mécanique) qui encadre d’unecertaine façon les valeurs hautes et les valeurs basses.Enfin, une variabilité des propriétés des armatures longitudinales,limite élastique et diamètre, peut conduire localement ou sur latotalité du chantier, à des désordres similaires. Le respect de lanorme NF EN 13877-1, paragraphe 6.7, est une nécessité.

Conclusion

La norme NF P 98-170 et celles auxquelles elle se réfère définissent unbéton hydraulique utilisable dans les chaussées, décrites elles-mêmespar un ensemble de documents réglementaires dont le catalogue dedimensionnement des structures types de chaussées neuves. Tant quele béton hydraulique fabriqué et la couche de chaussée réalisée sontconformes aux exigences normatives, le dimensionnement fixé assureau maître d’ouvrage une durabilité de la chaussée conforme à sonchoix et un coût d’entretien voisin de celui des autres structures qu’ilaurait pu choisir dans les mêmes conditions. L’expérience permet éga-lement de faire des prévisions réalistes des volumes et des momentsd’exécution de travaux d’entretien à réaliser.

Comme nous l’avons dit, les modèles utilisent des matériaux« idéaux», continus, isotropes, parfaitement élastiques, etc., ainsi quedes propriétés dichotomiques d’interface entre couches : collage ouglissement. Cela implique donc que la réalisation vérifie au plusprès ces hypothèses d’où l’importance des phases de convenance defabrication et de mise en œuvre qui permettent de s’assurer, maîtred’ouvrage et entreprise, que les exigences sont tenables et que lesmoyens sont adaptés. Le reste du chantier devra évidemment s’at-tacher à maintenir la qualité du travail.

Les normes et le catalogue s’inscrivent, de ce fait, dans une doctrinetechnique cohérente, qui permet d’obtenir un réseau routier homo-gène, tant en ce qui concerne les propriétés d’usage des chausséesque leur espérance de vie et la périodicité d’entretien.

Exécution et contrôle des chaussées en béton de ciment

La fabrication du béton

/ Les principales normes concernéesLe béton, ses caractéristiques, sa production et son contrôle sontrégis par trois normes principales qui se complètent et qui précisentles conditions spécifiques applicables pour les chaussées en bétonen France.

Largeur de l’élargissement

Largeur de trait de scie initial

produit d’étanchéité

Fond de joint

Sciage initial pourlocaliser la fissure

Réservoir pourproduit d’étanchéité

D

Figure 6Coupe schématique d’un joint de retrait du béton de ciment

TAP_Specbea Normalisation_BAT 06/06/12 13:39 Page 65

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- la norme NF EN 206-1 Béton – Spécifications, performances, pro-duction et conformité,- la norme NF EN 13877-1, Chaussées en béton de ciment –Matériaux,- la norme NF P 98-170 Chaussées en béton de ciment – Exécutionet contrôle.L’imbrication de ces trois normes et l’apport de chacune d’elles ontété décrits dans le tableau 2.

/ La norme NF EN 206-1Comme il a été dit précédemment, cette norme est la référence pourla constitution et les propriétés des bétons. Pour le domaine générald’application, cette norme est complétée par les normes relatives auxconstituants (ciment, additions, granulats, eau et adjuvants) et par lesnormes d’essais sur béton frais (série NF EN 12350) et sur béton durci(série NF EN 12390). Le tableau 3 liste les références de ces normes.

/ Son caractère généralLe champ d’application de cette norme couvre tout le domaine desouvrages ou parties d’ouvrage en béton. De ce fait, sont concernéesles fabrications en centrales fixes (BPE) et les fabrications en cen-trales de chantier, la production de béton pour les ouvrages coulésen place et la fabrication du béton pour les éléments préfabriqués.Toutefois, la norme distingue les conditions particulières de pro-duction lorsqu’elles diffèrent du fait du caractère propre du maté-riau ou du mode d’utilisation du produit fabriqué : caractérisationdu produit, choix des essais, …

Pour la rédaction de cette norme, deux objectifs ont été en perma-nence présents à l’esprit des normalisateurs :- Favoriser l’économie.- Assurer la durabilité.

Pour favoriser l’économie, la norme a introduit la possibilité d’utili-ser les «déchets» de l’industrie (cendres volantes, laitier moulu, …)ou des producteurs de granulats (graves, …) ou bien des fabricantsde béton (eau de lavage des installations, retours de béton, …). Pources sous-produits, la norme a défini les limites d’emploi afin degarantir la qualité de l’ouvrage final (durabilité). Pour les additionsà caractère pouzzolanique ou hydraulique, la norme européennepermet de réduire la quantité de ciment (composition du liant équi-valent). Le document d’application nationale a élargi cette possibi-lité aux additions calcaires et siliceuses et aux laitiers moulus.Enfin,la norme prend également en compte la certification des usines deBPE pour moduler le volume des contrôles de fabrication, ce qui peutêtre considéré comme participant à l’économie générale pour la fabrica-tion du béton (mise en commun, pour toute la fabrication, des résultatsdes contrôles effectués dans une usine de fabrication du béton).

Pour assurer la durabilité du matériau béton (à ne pas confondreavec la durabilité de l’ouvrage réalisé) la norme a défini, pourchaque type d’agression (carbonatation, chlorures, eau de mer,

gel/dégel avec ou sans sels de déverglaçage et attaques chimiques)des classes d’exposition avec, pour chacune d’elles, les valeursextrêmes (inférieures ou supérieures) à respecter pour les para-mètres concernés (teneur en eau efficace, dosage en ciment, teneuren air occlus, résistance mécanique, …).

/ Les types de bétonLa norme fait référence à trois types de béton pour décrire les para-mètres à respecter et, en conséquence, le mode de passation de lacommande.- Les bétons à propriétés spécifiées (BPS) (correspondant auxanciens BCN) pour lesquels il est défini les performances devantêtre atteintes.- Les bétons à composition prescrites (BCP) (correspondant auxanciens BCS) pour lesquels le producteur doit respecter la compo-sition spécifiée.- Les bétons à composition prescrite dans une norme (BCPN) :contrairement à la précédente, c’est la norme et non le donneurd’ordre qui définit les éléments essentiels de la composition.

Dans le domaine des chaussées en béton, on se situe générale-ment dans l’un ou l’autre des deux premiers types cités. En géné-ral, pour les « grands chantiers », l’entreprise fait réaliser, pourson propre compte, une étude de formulation en laboratoire.C’est en s’appuyant sur les résultats obtenus à l’étude puis lors del’épreuve de convenance que le client s’assure que le béton pro-posé répond potentiellement à ses exigences en (matière de résis-tance mécanique et de teneur en air). La formulation est alorsretenue et il revient au fabricant du béton de la respecter tout aulong du chantier. Pour le fabricant de béton, cela correspond auxbétons à composition prescrite (BCP).

Pour les autres chantiers, on retient le plus souvent les bétons àpropriétés spécifiées (BPS). Ils sont commandés à la centrale(généralement une centrale BPE) par l’utilisateur en précisantles performances à atteindre comme l’indique le tableau 3 (résis-tance, teneur en air entraîné, consistance, …). Le responsable dela centrale utilise son expérience et la connaissance des proprié-tés des constituants régionaux, pour retenir la meilleure compo-sition à livrer.

La norme NF EN 206-1 considère différemment, en particulier pourles conditions de livraison du béton sur le lieu de mise en œuvre, lecas où celui-ci est fabriqué et livré par l’entreprise qui le mettra éga-lement en œuvre, et le cas où il est fabriqué et livré par une centralede BPE.

/ Les contrôles du bétonComme indiqué au §. Management de la qualité, la NF EN 206-1développe l’ensemble des contrôles destinés d’une part à s’assurerque les caractéristiques annoncées pour le béton sont bien respec-tées et d’autre part à maîtriser l’outil de production. Les premierssont désignés sous le vocable « contrôle de conformité » et lesseconds « contrôle de production ». Tous ces contrôles sont réaliséspour le compte du producteur du béton.

Le contrôle de conformitéIl porte sur les caractéristiques garanties par le producteur.a) Dans le cas des bétons à propriétés spécifiées, les essais concer-nent la résistance mécanique en compression ou en traction par fen-dage (lorsque cette résistance est spécifiée), la consistance, le rap-port de l’eau efficace au ciment, la teneur en ciment, la teneur en airet la teneur en chlorure. La norme fixe le type d’essai et leur fré-quence. Il est important de signaler que ce type de contrôle ne prendsa réelle dimension que pour des fabrications courantes sur despériodes assez longues et n’a pas d’application efficace sur des pro-ductions limitées à quelques mois.b) Dans le cas des bétons à composition prescrite, le contrôle porteprincipalement sur la conformité de la composition de chaquegâchée et éventuellement sur le rapport de l’eau efficace au ciment,et de la consistance du béton. La norme donne la possibilité de faireces vérifications à partir des enregistrements des paramètres defabrication ou en réalisant des essais sur le béton frais.

BPS - NF EN 206-1 – XF2 – S 2,7 - S1 – Cl 0,40 – Dmax 20E/C < 0,55 et air entraîné ≥ 4 %

Légende :

- BPS : type de béton- NF EN 206-1 : conformité à la norme NF EN 206-1- XF2 : classe d’exposition (saturation modérée en eau avec agents de déverglaçage)- S 2,7 : résistance caractéristique en flexion mesurée par fendage

(2,7 MPa mesurée à 28 jours sur éprouvettes H : 16 mm et ∅ : 32 mm- S1 : consistance du béton (entre 10 et 40 mm mesurée par l’essai d’affaissement)- Cl 0,40 : teneur en chlorure : (teneur maximale en ions chlorure rapportée

à la masse de ciment, cas du béton armé continu)- Dmax 20 : dimension maximale des granulats

(20 mm au sens de la norme NF EN 12620)

Des caractères complémentaires sont prévus :- E/C < 0,55 : rapport maximal de la quantité d’eau efficace à la quantité de ciment- Air entraîné ≥ 4 % : quantité minimale d’air entraîné dans le béton

Tableau 3Exemple de caractéristiques à préciser à la commande pour un béton de chaussée

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Le contrôle de production (ou contrôle intérieur)Il regroupe :- le contrôle du fonctionnement de tous les éléments de la chaîneconduisant à la production du béton (contrôle interne),- l’ensemble des résultats du contrôle de conformité (contrôleexterne).

Tous les résultats des constatations, mesures et essais doivent êtreenregistrés ainsi que les suites éventuelles données à des résultatsnon conformes.

La norme décrit le programme de tous les essais à réaliser et les cri-tères permettant de juger les résultats obtenus. Les essais se rap-portant aux caractéristiques du béton ont fait l’objet de normes spé-cifiques pour le béton frais (série NF EN 12350 : Echantillonnage,Essai d’affaissement, Masse volumique et Teneur en air) et pour lebéton durci (série NF EN 12390 : Forme, dimensions et autres exi-gences relatives aux éprouvettes et aux moules, Confection etconservation des éprouvettes, Résistance à la compression,Résistance en fendage et Masse volumique).

Dans le cas du contrôle de la résistance mécanique, la norme NF EN 206-1 préconise en priorité la résistance à la compression etéventuellement la résistance à la traction par fendage. Par contre,elle ne donne pas d’orientation sur la forme du corps d’épreuve quipeut être un cylindre ou un cube.

Même si la norme établit des correspondances pour la dénomina-tion des classes entre cylindre, et cube, elle ne sous-entend aucune-ment qu’il puisse exister une corrélation entre les valeurs. Il est eneffet reconnu qu’il n’existe pas de corrélation universelle fiableentre deux résultats d’essais se rapportant à la même performancemais sur des corps d’épreuve de formes différentes. Il est doncconvenu que les résultats d’essais sur cubes ne peuvent pas être tra-duits en résultats d’essais sur cylindres. C’est pourquoi, la norme NF P 98-170 ne retient comme valeur contractuelle pour la résis-tance en compression et pour la résistance en fendage que les résul-tats d’essais réalisés sur cylindre :H : 160 mm,∅ : 320 mm,(dimensions assimilées à H : 150 mm, ∅ : 300 mm comme l’indiquela NF EN 206-1).

/ Les compléments apportés par la norme NF EN 13877-1 - MatériauxPour la partie fabrication du béton, la norme NF EN13877 – 1Chaussées en béton – Matériaux, apporte quelques compléments àla norme NF EN 206-1.Outre les définitions propres aux éléments des chaussées en béton,cette norme donne quelques indications sur la taille maximale desgranulats : D ≤ 1/4 de l’épaisseur de la dalle ou au 1/3 de la distanceentre deux armatures métalliques.Pour les propriétés du béton, elle fixe la tolérance admissible sur ladensité du béton frais lorsque cette propriété est spécifiée commevaleur cible. Par ailleurs, elle fixe la classe relative à la teneur enions chlorure lorsque la couche de chaussée contient des armaturesmétalliques.Enfin, cette norme définit en complément de l’essai de compres-sion, des classes de résistance mécanique en traction par l’essai defendage et par l’essai de flexion.

/ Les apports de la norme NF P 98-170

/ Concernant les spécifications du bétonConcernant le béton et ses constituants, cette norme a pour objectifd’extraire de la NF EN 206-1 et de la norme NF EN 13877-1 les exi-gences utiles pour la construction des chaussées en béton en France.Pour assurer la résistance au gel, la norme NF P 98-170 impose l’incorporation d’un agent entraîneur d’air dans la composition du béton.

Par ailleurs, cette norme préconise (annexes A et B informatives) lechoix des caractéristiques des granulats et du ciment en fonction descaractéristiques de l’ouvrage et de son environnement climatique.Enfin elle autorise, comme le fait la NF EN 206-1, les ciments pourtravaux à la mer (NF P 15-317 – PM) et les ciments pour travaux eneau à haute teneur en sulfates (XP P 15-319 – ES).Pour la composition du béton, la norme spécifie que la classe d’ex-position est généralement XF2 (attaque gel/dégel pour un ouvragesaturé modérément en eau avec agents de déverglaçage) ou excep-tionnellement XF4 (attaque gel/dégel pour un ouvrage fortementsaturé en eau avec agents de déverglaçage). Cette classificationimpose des exigences sur le dosage minimal en ciment, la teneurminimale en air occlus, etc.

Centrale de fabrication du béton (centrale de chantier)

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/ Concernant les essais pour bétonPour la mesure des caractéristiques du béton, la norme impose :- la mesure de l’affaissement pour caractériser la consistance,- la mesure de la résistance à la traction par fendage sur cylindre(H : 160 mm, ∅ : 320 mm) et également la résistance en compres-sion, également sur cylindre, pour les petits chantiers et pour lescouches de fondation.

/ Concernant le déroulement du chantierConcernant la fabrication du béton, la norme NF P 98-170 imposeun volume de stockage du sable correspondant à deux jours defabrication, et pour le ciment à un jour de fabrication. Ces deux obli-gations ont des objectifs très différents. La première permet d’utili-ser un sable dont la teneur en eau est réputée stable. La secondepermet de disposer d’une quantité de ciment suffisante pour termi-ner la journée et éviter les ruptures de stock, et donc en général lesreprises de bétonnage intempestives.

Cette norme apporte également un complément fort important surl’épreuve de convenance de fabrication et de transport du béton.Elle décrit les différentes phases à exécuter et les essais à réaliser.Elle renvoie pour cela à la norme NF P 98-730 Centrales de fabri-cation du béton de ciment – Définition du type de centrale et essaispour la vérification des réglages. Le déroulement de l’épreuve deconvenance de fabrication permet à l’entreprise de démontrer au«client » que la centrale utilisée est capable de produire un bétonqui répond aux exigences du chantier (respect de la formulation,homogénéité du béton, débit de production, …). Les conditions detransport sont également décrites permettant d’apprécier l’évolu-tion éventuelle de la consistance du béton avant sa mise en place.

Mise en place du béton

/ Les principales normes concernéesLa couche de chaussée et ses caractéristiques sont régies principa-lement par deux normes qui se complètent et qui précisent les per-formances à atteindre pour les couches de chaussées en béton.- la norme NF EN 13877-2, Chaussées en béton de ciment –Exigences fonctionnelles de la chaussée en béton,- la norme NF P 98-170 Chaussées en béton de ciment – Exécutionet contrôle.

Mesure des caractéristiques du béton frais au premier plan : essai d'affaissement au second plan : mesure de la teneur en air occlus

Mesure des caractéristiques du béton durci,la résistance en traction par l'essai de fendage

Réalisation d'un élargissement en BAC avec alimentation latérale du béton en provenance d'une centrale BPE

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/ Les apports de la norme NF P 98-170

/ Concernant les spécifications de la coucheComme pour la partie fabrication du béton, cette norme a pourobjectif d’extraire de la norme NF EN 13877-2 les exigences utilespour les chaussées en béton en France.La norme impose :- l’utilisation d’aiguille vibrante pour le serrage du béton dès lorsque l’épaisseur de la couche est supérieure à 12 centimètres (para-graphe 6.4),- la réalisation d’une épreuve de convenance de répandage (para-graphe 7),- des conditions pour la tension des fils de guidage lorsque ce modede guidage est utilisé (paragraphe 8.2.1),- l’affaissement limité des bords de dalle (paragraphe 8.2.2),- les tolérances de positionnement des pièces métalliques (para-graphe 8.3),- la profondeur du trait de scie pour la réalisation des joints sciés(paragraphe 8.4.2),- …Elle définit également les types d’essais pour la mesure de l’uni etde la rugosité de la couche (paragraphe 9.3).

/ Concernant le déroulement du chantierComme pour la fabrication du béton, la norme NF P 98-170 insistesur l’intérêt de l’épreuve de convenance de répandage (para-graphe 7). C’est à partir de cette épreuve de convenance que l’en-treprise prouve au client l’adéquation des moyens mis en œuvrepour exécuter la couche de chaussée. Cette épreuve doit donc per-mettre de tester toutes les phases de la réalisation de l’ouvrage : effi-cacité du système de guidage de la machine, serrage du béton, posi-tionnement des pièces métalliques, aspect de surface, état des bordsde dalle, sciage des joints (moment et aspect), rugosité de la surface,etc. La bande réalisée, après acceptation par le client, est considéréecomme la référence pour la suite du chantier [12].Cette norme décrit également les points sensibles nécessitant descontrôles en précisant les normes d’essais correspondantes.Enfin, à l’aide d’annexes informatives, la norme rappelle un certainnombre de règles de l’art concernant les conditions d’emploi desaciers, dont les goujons, la forme et le descriptif des joints conjugués,la durée de maintien de la cure du béton et un exemple de borde-reau d’essais relatifs aux points sensibles d’exécution des travaux. Ilrevient au client de spécifier quelles annexes sont applicables.

/ Les normes complémentairesLes normes décrites précédemment, font référence aux normes des composants et des produits,aux normes essais et aux normes sur lesmatériels. Le tableau 4 présente les références des normes concernées.

/ Les normes composants ou produitsLa norme NF P 98-170 renvoie pour l’essentiel aux normes envigueur. Elle les complète en proposant des conditions d’emploi.

/ Les normes essaisQuelques normes d’essais spécifiques aux chaussées en béton ontété rédigées par la Commission européenne Matériaux pour chaus-sées en béton. Il s’agit, en particulier, de :- la mesure de la résistance du béton en place,- la mesure de l’épaisseur de la dalle (méthode non destructive etméthode par carottage),- la mesure de la densité du béton en place,- la mesure de la macrotexture.

/ Les normes matérielsComme dans la version précédente, la norme NF P 98-170 renvoieaux différentes normes françaises rédigées sous la direction de lacommission de normalisation des matériels routiers. Ces normesdécrivent les matériels utilisés selon l’importance des travaux(machines à coffrage glissant – NF P 98-734) et les méthodes ducontrôle du travail réalisé (contrôle du répandage du produit decure sur la surface de la dalle, position des armatures, …).Le tableau 5 rappelle les références normatives des normesconcernées.

L’imbrication de ces deux normes et leur apport respectif se résu-ment comme l’a indiqué le tableau 2.

/ La norme NF EN 13877-2Cette norme contient deux parties, la première se rapporte aux exi-gences fonctionnelles de la chaussée et la seconde aux classes decontrôle de qualité de l’ouvrage.Cette norme a été particulièrement influencée par les pays nor-diques qui réalisent le plus souvent la réception de l’ouvrage enextrayant des carottes dans la couche de chaussée. Comme il a étédit précédemment, cette pratique a été abandonnée en France, carelle conduit, dès qu’il y a un résultat litigieux, à des oppositionsclient – fournisseur pour lesquelles il est très difficile de tranchersans qu’il n’existe de doute sur le bien-fondé de la décision.

/ Exigences fonctionnellesLes exigences fonctionnelles détaillées dans cette norme se rap-portent à l’état et à la géométrie de la couche (en particulier,absence de fissure visible pour les revêtements en béton à dallescourtes) et aux caractéristiques du béton en place (résistancemécanique, épaisseur de la couche, masse volumique, résistance augel, …). Ces exigences et le niveau à atteindre doivent être précisésdans le cahier des charges de l’ouvrage à partir des classes propo-sées par la norme.

Pour la mesure de l’épaisseur de la couche répandue, il peut être faitappel à l’essai non destructif décrit par la norme européenneNF EN 13863-1 (essai réalisé par référence aux fils de guidage de lamachine de répandage).

Enfin, la dernière exigence concernant la couche de chaussée serapporte à l’espacement minimal entre les fers de liaison et l’espa-cement minimal entre les goujons. Une exigence concerne égale-ment la position du goujon placé le plus près du bord de la dalle. EnFrance, ces exigences ne relèvent pas du cahier des charges appliquéau constructeur car le positionnement relatif des goujons ou des fersde liaison est défini par le projet et l’entreprise se doit de les res-pecter, (aux tolérances de position près telles que définies dans lanorme NF P 98-170).

/ Classes de contrôle de qualitéComme il est dit précédemment, les contrôles sont faits par essaissur des carottes extraites de l’ouvrage. La norme propose troisclasses de contrôle de qualité.

Pour les classes 1 et 2 et pour chaque caractéristique mesurée, il estprécisé le nombre de carottes pour une surface donnée de la couchede chaussée. Le nombre de carottes varie de 3 (classe 1) à 10(classe 2) pour 10 000 m2 pour les performances suivantes :- résistance du béton,- épaisseur de la couche,- masse volumique,- résistance au gel/dégel.Seules les mesures de l’épaisseur de la couche et la masse volu-mique peuvent être réalisées sur les mêmes carottes.La classe de contrôle de qualité 0 introduit la possibilité d’effectuerle contrôle d’exécution par des essais non destructifs, comme le pré-conise la norme NF P 98-170.

/ Compléments apportés par la norme NF EN 13877-1La norme NF EN 13877-2 fait référence à la norme NF EN 13877-1qui décrit les composants d’une chaussée : produits de cure, retar-dateur de surface, produits de scellement des joints, fers de liaison,goujons et armatures avec renvois aux normes correspondantes.

Pour les goujons, il est spécifié que ces éléments métalliques doiventfaire l’objet du marquage CE (NF EN 13877-3), vis-à-vis de la résis-tance à la traction, car ils participent grandement à la durabilité dela chaussée (reconnue comme une exigence essentielle par la direc-tive produit de construction 89/106/CEE). Ce marquage CE est detype 3, c’est-à-dire qu’il relève d’un contrôle continu du producteurqui doit être en mesure de fournir les résultats d’essais sur ce para-mètre (résistance à la traction).

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Normes de base Normes complémentaires Domaine concerné Origine des normes

NF P 98-170 Chaussées en béton Norme française se référant à la norme NF EN 206-1 et précisant les normes NF EN 13877-1 et NF EN 13877-2

NF EN 13877-1 Chaussées en béton Européenne

NF EN 13877-2 Chaussées en béton Européenne

Goujons EN 13877-3 Chaussées en béton Européenne. Voir également les normes permettant de caractériser ces produits.

Armatures EN 10080 – 1 à 6 Tout ouvrage Européenne. Voir également les normes permettantde caractériser ces produits.

Produit de cure NF P 18-370 Tout ouvrage en béton Française. Voir également les normes permettant de caractériser ces produits.

Produits de scellement pour joint : NF EN 14188 – 1, 2 et 3 Chaussées Européenne. Voir également les normes permettantde caractériser ces produits.

Caractéristiques de la surface Chaussées en béton- Abrasion : NF EN 13863-5 Européenne- répandage d’un produit de surface NF P 98-245-1 et 2 Françaises

Caractéristiques de la couche Chaussées en béton- épaisseur : NF EN 13863-1 et 4 Européenne- position des aciers : NF P 98-244 Française

Caractéristique du béton en place Chaussées en béton- béton dans les structures : série NF EN 12504-1 à 4 Européennes- masse volumique sur carotte : NF EN 13863-3

Caractéristiques de la structure Chaussées en béton- collage des couches : NF EN 13863-2 Européenne- Déflexion : NF P 98-200-6 Française- étanchéité des joints : NF P 98-246 Française

Caractéristiques de la surface Chaussées- macro texture : NF EN 13036 – 1 et 2 Européennes

Caractéristiques de l’ouvrage Chaussées- uni : NF P 98-236 – 1, 2 et 3 Françaises- écoulement surfacique : NF P 98-254 - 4

Matériels d’exécution Chaussées en béton Françaises. Voir également les normes d’essais permettant - normes de la série NF P 98-700 de caractériser les réglages de ces matériels.

Tableau 5Organisation des principales normes pour l’exécution de la couche de chaussées en béton

Essais sur ouvrage

Normes de base Normes complémentaires Domaine concerné Origine des normes

NF EN 206-1 Tout béton Européenne avec une adaptation française importanteNF EN 13877-1 Chaussées en béton EuropéenneNF P 98-170 Application en France Française

Granulats XP P 18-545 Tout béton

Ciments NF EN 197-1 Tout béton

Adjuvants NF EN 934-2

Cendres volantes NF EN 450

Fumées de silice NF EN 13263

Fillers NF P 18-501 Tout béton

Additions siliceuses NF P 18-509

Additions calcaires NF P 18-508

Laitiers moulus NF P 18-506

Eau Tout béton

NF EN 1008

Essais Tout béton

- béton frais, série NF EN 12350,NF P 18-452

- durci, série NF EN 12390,XP P 18-420

Matériels Tout béton Françaises

Série NF P 98-700

Reprend la norme européenne EN 12620 pour ce qui concerne les caractéristiques des granulatspour chaussées en béton et la complète pour le modede surveillance de la production. Voir également les normes d’essais permettant de caractériser ces produits.

Européennes avec pour la norme cendres volantesquelques compléments pour l’application française,placés en annexe de la norme. Voir également les normes d’essais permettant de caractériser ces produits.

Françaises. Voir également les normes d’essaispermettant de caractériser ces produits.

Européenne. Voir également les normes permettant de caractériser l’eau de gâchage.

Européennes ou françaises.Le fascicule de documentation FD P 18-457,utilisable en France, précise quelques conditionsd’application de ces normes d’essais pour le bétonfrais, durci ou dans les structures.

Tableau 4Organisation des principales normes applicables pour la fabrication du matériau «béton»

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Conclusions

La collaboration des différents pays de la Communauté euro-péenne a été particulièrement fructueuse sur au moins trois points.

1 - Le premier est relatif aux échanges d’expériences. Il a conduit àune meilleure connaissance de ce qui est pratiqué dans les pays voi-sins. La rigueur nordiste et le progressisme latin se sont souvent ren-contrés dans des discussions quelquefois âpres mais toujours debonne tenue. Cela a permis d’établir une base commune de la tech-nique ne laissant pratiquement rien au hasard. La norme EN 206-1en est un excellent exemple et elle-même a donné naissance à lanorme NF EN 206-1 qui est tout aussi rigoureuse mais généraliséeaux pratiques françaises.

En pratiquant l’ouverture vers de nouvelles techniques, les normesont permis de prendre en compte les nouvelles exigences relatives àla protection de l’environnement (aspect du béton, réduction dubruit de roulement, …), à l’économie globale des projets (utilisationdes granulats de qualité courante, prise en compte des additions ensubstitution partielle du ciment, incorporation de déchets dans lebéton, …), à la sécurité des usagers (niveau de rugosité, …) et à lapérennité de l’ouvrage (prise en compte des types d’agression, …).

2 – Le deuxième concerne le contenu des normes. Si quelquefois lesnormes françaises avaient tendance à traiter le sujet et son application,ce qui pouvait constituer un frein au progrès, les échanges ont permisde recentrer sur le véritable rôle d’une norme «sa limite stricte ausujet à traiter». Les normes essais respectent particulièrement bien ceprécepte. Les nouvelles normes essais sont des modes opératoiresdécrivant l’essai sans déborder sur l’utilisation du résultat.En ne fixant que les limites à respecter, les normes laissent librecours à l’imagination et à l’ingéniosité des intervenants. C’est uneréelle incitation à promouvoir les techniques innovantes afin d’op-timiser les pratiques de chantier.

3 - Le troisième se rapporte à la complémentarité de toutes cesnormes. Chaque représentant des pays a compris qu’il ne fallait pasrefuser une technique dès lors qu’elle n’était pas pratiquée dans sonpays. Ainsi des « ouvertures» ont toujours été rendues possible dèslors que la validité des avancées techniques était confirmée dansleurs applications. La norme NF P 98-170, en décrivant les diffé-rentes opérations du déroulement d’un chantier et du contrôled’exécution, permet de valoriser la technique française et les résul-tats fructueux des réflexions menées par les groupes de travail« Administration – maîtrise d’ouvrage - syndicat d’entreprises ».Elle a repris, en particulier, les conclusions des colloques relatifs à laqualité qui montrent notamment, que le contrôle en continu sous laresponsabilité de l’entreprise n’est pas une forme de laxisme maisbien la meilleure méthode pour responsabiliser les différents inter-venants et celle qui donne le plus d’utilité aux contrôles.

Ces trois points ont des retombées importantes dans la progressiondes techniques. L’ouverture vers de nouvelles pratiques, la responsa-bilisation des intervenants et la recherche d’économie permettent àtoute la Communauté de bénéficier des progrès techniques et d’évo-luer vers une qualité encore améliorée des chaussées en béton.�

Dédicace à Charles Parey qui nous a initiés dans ledomaine des chaussées enbéton et qui nous a faitbénéficier de ses grandeset multiples connaissanceset de ses conseils toujoursjudicieux.D.

R.

BIBLIOGRAPHIE

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[2] Conception et dimensionnement des structures de chaussées - Guide technique, LCPC-SETRA, 1994, p. 1.1,

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[4] ALIZÉ-LCPC : logiciel de dimensionnement des chaussées. Diffuseur ITECH,

[5] CÉSAR-LCPC, module de calcul ainsi que pré- et post-processeur graphique spécifiques aux applications routières. Diffuseur ITECH,

[6] FREMOND M., Solide reposant sur un sol stratifié – Bull. liaison Labo. P. et Ch., avril 1972,

[7] PEYRONNE Ch., Etude théorique du comportement d’une dalle de béton - Bull. liaisonLabo. P. et Ch., mai 1975,

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[9] Fiche expérimentale de structure neuve composite BAC sur GB ; octobre 2000

[10] Chaussées aéronautiques en béton de ciment – Guide technique STBA, LCPC ; février 2000

[11] BARON J., BONNET G., NISSOUX J.-L. et RAPIN H., Eléments de réflexion sur l’usure et la rugosité des revêtements en béton hydraulique, Bull. liaison Labo. P. et Ch., suppl. n° 77,mai-juin 1975,

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Autres ouvrages techniques se rapportant au sujet

Le béton hydraulique, connaissance et pratique ; Presses de l’Ecole nationale des ponts et chaussées, décembre 1982,

Les chaussées en béton ; Cours de routes ; Presses de l’Ecole nationale des ponts et chaussées,juin 1989

Fabrication du béton hydraulique ; Techniques de l’Ingénieur, février 1999

Guide pratique pour l’emploi des ciments ; ATILH Eyrolles, janvier 1998,

Structures granulaires et formulation des bétons ; Laboratoire central des ponts et chaussées,avril 2000,

Les bétons : bases de données pour leur formulation, Ecole française du béton, ATILH, mars 1996,

La durabilité des bétons ; Ecole française du béton, Presses de l’Ecole nationale des ponts etchaussées, décembre 1992,

Guide d’entretien des chaussées en béton ; SETRA-LCPC, octobre 2002,

Ensemble pour la mise en place du béton

D.R.

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