Upload
lediep
View
271
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
9 et 10 octobre 2012 – Colloque Le Pont
C. PICAULT – C.N.R.
ABRASION DES OUVRAGES HYDRAULIQUES
Compagnie Nationale du Rhône
Centre d’Analyse Comportementale des Ouvrages Hydrauliques (CACOH)
9 et 10 octobre 2012 – Colloque Le Pont C. PICAULT – C.N.R.
9 et 10 octobre 2012 – Colloque Le Pont
C. PICAULT – C.N.R.
PLAN DE LA PRESENTATION
- Les ouvrages CNR affectés par l’abrasion
- Les dégradations observées
- L’essai de résistance à l’abrasion développé par CNR
- Un exemple de réparation : le barrage de Caderousse
9 et 10 octobre 2012 – Colloque Le Pont
C. PICAULT – C.N.R.
L’abrasion hydraulique et les ouvrages CNR
Abrasion hydraulique : usure mécanique d’une surface par frottement sous l’action d’une eau chargée de particules.Le Rhône, générateur d’abrasion :- forts débits (8000 m3 /s)- transport solide élevé (50 à 100 000 m3/an),
Les ouvrages CNR exposés :
-19 barrages de petite chute (12 m), dotés de 5 à 6 passes de 20 m.
- pathologies concentrées sur les radiers avals des vannes
9 et 10 octobre 2012 – Colloque Le Pont
C. PICAULT – C.N.R.
L’abrasion hydraulique et les ouvrages CNR
Vue d’une passe depuis l’aval : - La vanne- l ’auge- la dent blindée
9 et 10 octobre 2012 – Colloque Le Pont
C. PICAULT – C.N.R.
Les pathologies
Relevé des pathologies :- Par plongeur lors des inspections d’ouvrages- Lors des visites à l’occasion des mises à sec
Abrasion généralisée pluricentimétrique :- ruine de la chape anti-usure- ferraillage affleurant
Abrasion localisée pluridécimétrique :- mise à nu des bétons secondaire et de masse- descellement des blindages métalliques
9 et 10 octobre 2012 – Colloque Le Pont
C. PICAULT – C.N.R.
Les pathologies
Un phénomène difficile à quantifier : - Abrasion par les éléments fins- Martèlement par les éléments grossiers- Transport sédimentaire plus ou moins chargé- Géométrie variable des écoulementsLa seule parade : qualification les solutions de protection mis en œuvre sur les ouvrages vis-à-vis d’un critère de résistance à l’abrasion hydraulique.
Erosion tourbillonnaire intense d’une rainure à batardeau.
9 et 10 octobre 2012 – Colloque Le Pont
C. PICAULT – C.N.R.
Un essai pour qualifier la résistance à l’abrasion des matériaux
Principe de l’essai :- éprouvette cubique de 10 cm immergée, soumise à un jet
d’eau chargée de sable attaquant la surface à 45°- 2 protocoles d’essais de 75 et 15 minutes selon la
résistance du matériau- volume de l’empreinte laissée par l’abrasion comparé au
volume de l’empreinte sur une éprouvette de verre étalon
=> Qualification de la résistance à l’usure par abrasion du matériau sous la forme d’un indice d’abrasion :
9 et 10 octobre 2012 – Colloque Le Pont
C. PICAULT – C.N.R.
Matériau Indice d’abrasion
Verre témoin 1
Granite 0.35 à 0.8
BFUP 0.7 à 1.2
Bétons et mortiers anti-usure (Corindon, Alag)
0.5
Bétons et mortiers très résistants < 1
Bétons et mortiers résistants < 2
Bétons et mortiers moyens Entre 2 et 3
Bétons et mortiers peu résistants Entre 3 et 4
Bétons et mortiers médiocres > 4
Acier et fonte < 0.05
PU élastomère 0.04 à 0.1
Polyéthylène Haute Densité 0.10 à 0.15
PVC souple 0.15 à 0.2
Polyester Renforcé de fibres de Verre
0.35 à 1
Un essai pour qualifier la résistance à l’abrasion des matériaux
Un essai permettant de comparer l’efficacité des différentes solutions de protection anti-usure :
9 et 10 octobre 2012 – Colloque Le Pont
C. PICAULT – C.N.R.
- Optimisation des formulations de bétons et mortiers hydrauliques anti-usure sur les ouvrages neufs
- Qualification anti-usure des matériaux de réparation en assainissement
(article TSM 01/2002)
Le retour d’expérience
9 et 10 octobre 2012 – Colloque Le Pont
C. PICAULT – C.N.R.
Visite subaquatique décennale en 2008 : dégradation du béton du radier dans les angles et devant la dent de dissipation d’énergie. Abrasion de 2 à 30 cm.
Un exemple de réparation : la passe 4 du barrage de Donzère
A l’origine : béton structurel protégé par 20 cm de béton de gravier 0/15 mm dosé à 500 kg/m3 et une chape de 4 cm en ciment corindon.
9 et 10 octobre 2012 – Colloque Le Pont
C. PICAULT – C.N.R.
Un exemple de réparation : la passe 4 du barrage de Donzère
Choix du matériau de réparation : -Bonne résistance à l’abrasion-Bonne résistance aux chocs=> Choix d’un BFUP
Essai d’abrasion : indice de 1
Essai de compression :165 MPa
9 et 10 octobre 2012 – Colloque Le Pont
C. PICAULT – C.N.R.
Mise à sec de la passe 4 du barrage de CADEROUSSE entre juillet et septembre 2009 pour la réalisation des travaux
Un exemple de réparation : la passe 4 du barrage de Donzère
9 et 10 octobre 2012 – Colloque Le Pont
C. PICAULT – C.N.R.
Coté Rive Droite du radierCoté Rive
Gauche du radier
Détail de l’état de
surface + connecteur scellé à la
résine
Un exemple de réparation : la passe 4 du barrage de Donzère
Préparation du support (80 m2) :
9 et 10 octobre 2012 – Colloque Le Pont
C. PICAULT – C.N.R.
Pompage et acheminement du béton :
Toupie + pompe situés près de la culée RG : - pression maximale 218 bar - mise en œuvre de 11 m3 de BFUP
Pompage sur 140 m avec dénivelé
positif puis négatif (de plus de 10 m)
– diamètre de tuyau 15 cm
Un exemple de réparation : la passe 4 du barrage de Donzère
9 et 10 octobre 2012 – Colloque Le Pont
C. PICAULT – C.N.R.
Mise en œuvre à la pompe sans réglage ni vibration
Un exemple de réparation : la passe 4 du barrage de Donzère
Réalisation d’éprouvettes en sortie de toupie
Réalisation d’éprouvettes au niveau du radier
9 et 10 octobre 2012 – Colloque Le Pont
C. PICAULT – C.N.R.
Un exemple de réparation : la passe 4 du barrage de Donzère
=> Mise en place de la cure
=> Bâchage des réparations afin d’éviter toute arrivée d’eau intempestive
=> Après 18 heures de séchage, la surface est recouverte d’une fine pellicule d’eau (fermeture des éventuelles micro-fissures liées au retrait endogène = cicatrisation du BFUP)
=> Murissement d’une vingtaine de jours avant remise en eau de la passe
9 et 10 octobre 2012 – Colloque Le Pont
C. PICAULT – C.N.R.01/12/2008 Youann Level et Sylvain Reynaud
MERCI DE VOTRE ATTENTION
9 et 10 octobre 2012 – Colloque Le Pont
C. PICAULT – C.N.R.
Un exemple de réparation : la passe 4 du barrage de Donzère
Lieu de prélèvement COMPOSITION Gâchée de 1365l pour 1 m3
premix gris G2 3000 2202dates des
essais
17/09/2009 à 7J
08/10/2009 à 28j
eau 177.3 130Rc (MPa)
123 167
adjuvant OPTIMA 175 39 29abrasion
(indice CNR)1.3 1.05
fibre metallique 205 150choc
(en cm3)29 23
Total 2511 kg2.54 Kg/dm3
ESSAI SUR BETON DURCI
masse volumique moyenne
barrage de CADEROUSSE
9 et 10 octobre 2012 – Colloque Le Pont
C. PICAULT – C.N.R.
Une autre dynamique d’abrasion : le martèlement
Lorsque le diamètre des sédiments devient important et que l’ouvrage est soumis à une chute d’eau, l’enlèvement de matière est généré par le choc plus que par le frottement. La CNR a développé un essai visant à reproduire en laboratoire les conditions de chocs rencontrées dans les ouvrages hydrauliques.
Principe de l’essai :-Choc généré par la chute d’une boule métallique sur l’éprouvette de matériau à tester. 1 essai = 2 700 chocs- mesure du volume de l’empreinte laissée par le chocs- dans le cas de matériaux souples : perte de cohésion ou d’adhérence sur support
Le volume est d’autant plus faible que la résistance à l’usure est élevée :
Matériau Volume empreinteBFUP < 50 cm3
Granit < 100 cm3
Bétons très résistants < 150 cm3
Bétons résistants 150 à 250 cm3
Bétons courant (B25) 250 à 400 cm3
Bétons médiocres > 400cm3
9 et 10 octobre 2012 – Colloque Le Pont
C. PICAULT – C.N.R.
Le retour d’expérience
La pratique des essais d’abrasion et choc depuis une trentaine d’années et le retour d’expérience de la CNR sur ses ouvrages ont débouché sur des applications variées :
- Etablissement d’une liste de solutions techniques anti-usure destinée au maître d’ouvrage CNR (approche coût/efficacité)
Essai de chocs : 23 cm3