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CH – Olten – Forum Straβe – 26/02/20131
La route en béton
Une solution économiqueet de qualité
Ir Luc Rens
Ingénieur conseil
FEBELCEM
Directeur EUPAVE
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Introduction
Les premières routes en béton belges datent de l’entre-deux-guerres :
presque 100 ans d’expérience
1930
Groupement Professionnel des fabricants de ciment Portland
artificiel de Belgique
1930
Groupement Professionnel des fabricants de ciment Portland
artificiel de Belgique
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Ancienne voirie forestière
construite en 1925
Drève de Lorraine à Uccle
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Rénovation en 2003 après 78 ans de service
(recouvrement en épaisseur conventionelle)
Drève de Lorraine à Uccle
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Réhabilitation en 200314 jours calendrier
3 km, 8 m de largeur
Réhabilitation en 200314 jours calendrier
3 km, 8 m de largeur
Drève de Lorraine à Uccle
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Réseau belge
BÉTON
Autoroutes = 1.763 km 40 %
Routes régionales = 12.760 km 13 %
Routes provinciales = 1.349 km 20 %
Réseau local = 138.000 km 15 %(dont 100.000 km sont revêtus)
Routes agricoles = 5.000 km 60 %
Pistes cyclables = 10.185 km 80 %
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Conception et dimensionnement
Conception d’un revêtement routier en béton
Conception d’un revêtement avec armatures afin de
maîtriser et contrôler la fissuration
Conception d’un revêtement en dalles
de béton et directives à donner
concernant les joints
DALLES DE BETON BETON ARME CONTINU
- Goujonné - Non goujonné
- Armé - Non armé
- Type d’armature (treillis, fibres d’acier, fibre synthétiques)
- Taux d’armature
- Matériau des barres d’armature : acier, fibre de verre
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Une ou plusieurs bandes de béton séparées par un joint longitudinal
Plusieurs dalles de béton entrecoupées par des joints
transversaux perpendiculaires à l’axe de la chaussée
Revêtement en dalles de béton : principes
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Dimensions des dalles– Longueur des dalles :
• L 5 m si joints goujonnés et épaisseur 0,20 m• L 4 m si joints non goujonnés et épaisseur < 0,20 m• 1 L/l 1,5• L 25 x épaisseur• Superficie des dalles limitée à 20 - 25 m²
– Largeur : • l 4,50 m
Revêtement en dalles de béton : principes
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Joints
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Goujons
– Dans les joints transversaux (perpendiculaires au sens de la circulation)
– Renforcement du joint transversal• Eviter le pompage au droit du joint et la mise en marche
d’escalier
• Transfert des charges
E
E/2
E/3
600
max. 4
cotes en mm
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GoujonGorge de scellementAmorce de fissuration
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Barres d’ancrage
– Dans les joints longitudinaux
– Fonction• Empêcher l’ouverture du joint (séparation des voies
adjacentes) – Assurer la liaison de 2 bandes contiguës– Acier crénelé
• Transfert des charges
– Durabilité : protégée contre la corrosion• Certains pays : protégé dans la partie centrale par un coating
Barres d’ancrage
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ok
ok
non
Plan de sciage
non
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Dalles armées ?
Armatures : en principe, non utilisées !
– Dans le partie supérieure (dans le 1/3 supérieur)• Contrôle de la fissuration du béton (retrait – dalle de forme
irrégulière avec concentration de contrainte, retrait empêché par un élément fixe)
• Armature discontinue au droit d’un joint transversal
– Dans la partie inférieure (dans le 1/3 inférieur)• Armatures structurelles (fondation ou fond de coffre insuffisant,
charges très importantes)• Armature peut être continue au droit d’un joint transversal
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Béton Armé Continu - BAC
Revêtements en béton caractérisés par l’absence de joints transversaux. Il y a éventuellement des joints transversaux de construction ou des joints longitudinaux (largeur maximum des bandes = 4,50 m)
Avantage : minimiser au maximum les problèmes que peuvent susciter les joints transversaux
Ils sont pourvus d’une armature longitudinale dont la section est calculée pour maîtriser la fissuration et la répartir de façon homogène avec une entredistance de 0,80 à 3 m
Le but à atteindre est d’obtenir un grand nombre de fissures suffisamment fines pour limiter la pénétration d’eau et garantir un bon transfert des charges au droit des fissures – Ouverture des fissures limitée à 0,3 mm
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Un revêtement en béton armé continu est un revêtement avec
de nombreuses fissures
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A3 – E40 Bruxelles-Liège1971 - 1972
A15 – E42 Autoroute de Wallonie1971 - 1972
A8 – E429 Bruxelles-Tournai‘80 – ‘90
Béton Armé Continu - BAC
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Armatures
Armature longitudinale
Armature transversale
Barre d’ancrage
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Pose des armaturesEpaisseur du revêtement (mm) 180 200 230
Diamètre nominal des armatures longitudinales(mm)
16 16 20
Diamètre nominal des armatures transversales(mm)
12 12 12
Ecartement (e) des axes des armatureslongitudinales (mm)
140 130 180
Distance entre le nu supérieur des barresLongitudinales et la surface du revêtement (mm)
60 à 80 70 à 90 80 à 100
Hauteur du support (mm) 90 100 120
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Dimensionnement
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Dimensionnement – structures types
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Composition d’un béton routier
• Mise en œuvre• rendement élevé• consistant mais «gras»
•• Sollicitations élevées
• Trafic (usure !)• climat (gel, sels de
déverglaçage)
Compacité élevée
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Constituants des bétons routiers
• Gravillons :
• Pierres naturelles concassées : porphyre, grès, gravier concassé
• Diamètre maximum = 32 mm
• Fractions granulométriques séparées imposées pour éviter la ségrégation (2/6, 6/14, 14/20, 20/32)
• Forme (coefficient d’aplatissement) et teneur en pierres rondes limitée
• Résistance à la fragmentation Los Angeles 25 ou 30 pour les routes rurales, les pistes cyclables et les couches inférieures
• Résistance à l’usure Micro-Deval 20 ou 25 pour les routes rurales, les pistes cyclables et les couches inférieures
• PSV 50 (haute résistance au polissage)
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• Sables :
• Sables naturels
• Sables ronds
• Teneur maximale en fines 3 %
• Conseillé : sable de rivière gros à granulométrie étalée
• TENEUR EN SABLE RELATIVEMENT FAIBLE !
Constituants des bétons routiers
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• Ciment : • Portland (CEM I 42,5) ou de haut fourneau (CEM III/A 42,5)
(pour des bétons de réparation rapide : 52,5 autorisé)
• LA (teneur limitée en alcalins)
Constituants des bétons routiers
Réaction alcali-silice
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Dmax du granulat
(mm)
Quantité de ciment (kg/m3)
Rapport eau / ciment
E / C
Teneur en air
(%-v)
Réseau I selon CCT RW 99
Couche supérieure (mono ou bicouche)
> 20 6 < Dmax 20
6
400 400 425
0,45 0,45 0,45
3 v 6 5 v 8
Couche inférieure (bicouche) 20 375 0,45 3 v 6
Réseau II selon CCT RW 99
Couche supérieure (mono ou bicouche)
> 20 6 < Dmax 20
6
350 375 400
0,50 0,50 0,50
3 v 6 5 v 8
Couche inférieure (bicouche) 20 350 0,50 3 v 6
Réseau III selon CCT RW 99
Couche supérieure (mono ou bicouche)
> 20 6 < Dmax 20
6
325 350 375
0,50 0,50 0,50
3 v 6 5 v 8
Couche inférieure (bicouche) 20 325 0,55 3 v 6
Exigences de composition des bétonsExigences de composition des bétons
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Composition d’un béton routierComposition d’un béton routier
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Mise en œuvre
Machine à coffrages glissants Manuellement : poutre vibrantes + aiguilles
vibrantes Importance du compactage
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La protection du béton contre la dessiccation immédiatement après sa mise en oeuvre est une étape primordiale de l’exécution d’un
revêtement en béton
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Entretien et réparation de chaussées en béton
Entretien limité : remplacement des scellement des joints
Réparations :– Remplacement de dalles ou de parties de dalles
– Remplacement de parties d’un revêtement en BAC (assurer la continuité des armatures)
Travail intensif à exécuter avec soin
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Utilisation d’un béton à durcissement rapide
Entretien et réparation de chaussées en béton
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Aspects économiques - Etude 2002
Coûts d'investissement et d'entretien pour une structure en béton armé continu et une structure bitumineuse - Cas de l'autoroute de Wallonie A15 - E42 entre Namur et Charleroi
700000
800000
900000
1000000
1100000
1200000
1300000
1400000
1500000
1600000
1700000
1800000
1900000
2000000
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Années
Co
ûts
en
€
Revêtement en béton armé continu Revêtement bitumineuxSource : Direction générale des Routes et Autoroutes de la Région wallonne, 2002
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Aspects économiques – Stabilité des prix
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Avantages des revêtements en béton
• Longue durée de vie
• Nécessitent peu d’entretien
• Grande rigidité
- bonne répartition des charges
- tenue à la fatigue
• Résistance à l’usure et à l’orniérage
• Absence d’érodabilité des bords
• Insensibilité aux agents chimiques
• Clarté, rugosité, sécurité hivernale
• Intégration à l’environnement
Conclusions
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Conclusions
Les chaussées en béton sont caractérisées par leur longue durée de vie
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Conclusions
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Merci pour votre attention
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