Guide d'utilisation du béton en site maritime

centre d'Etudes techniques maritimes et fluviales

Guide d’utilisation du béton en site maritime

Notice n° PM 08-01

Avril 2008

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Centre Etudes Techniques Maritimes Et Fluviales

AVANT-PROPOS

Le présent document est un guide sur l’utilisation du béton dans les ouvrages maritimes. Sans se substituer aux normes et règlements existants, il a pour objectif d’apporter des informations pratiques afin de faciliter la formulation du béton la plus appropriée pour la réalisation d’un ouvrage fonctionnel, économique et durable dans un environnement maritime. Il rappelle également les règles de l’art principales relatives à la mise en œuvre, au contrôle de la fabrication et de la mise en oeuvre du béton et à la gestion de l’entretien des ouvrages en béton. Il s’adresse essentiellement aux maîtres d’œuvre qui ont à préparer un projet d’ouvrage en béton dans un environnement maritime, mais aussi à tous les acteurs de la construction dans les ports et sur le littoral maritime en France métropolitaine et outre-mer. Ce document traite donc du matériau béton essentiellement pour les ouvrages intérieurs aux ports maritimes, mais il peut aussi s’appliquer aux ouvrages de protection des ports, aux ouvrages de protection du littoral et aux établissements de signalisation maritime. La rédaction du guide a été confiée principalement aux CETE du Sud-Ouest et de l’Ouest, du fait notamment de leur expérience dans les travaux maritimes. En 2004, la nouvelle Equipe de Recherche Associée au CETMEF du CETE de l’Ouest et basée à Saint-Brieuc a été chargée de rédiger la version finale tenant compte de la nouvelle norme NF EN 206-1. La rédaction définitive intègre donc les dernières évolutions normatives et réglementaires, en particulier le nouveau fascicule 65 du cahier des clauses techniques générales des marchés publics de travaux approuvé par arrêté du 06 mars 2008. Le directeur du CETMEF Geoffroy CAUDE

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COMITÉ DE RÉDACTION ET DE RELECTURE

La rédaction de ce document a été assurée par :

• Benoît THAUVIN CETE de l’Ouest LRPC de Saint Brieuc • Michel MENGUY CETE de l’Ouest LRPC de Saint Brieuc

Ont participé à son élaboration :

• Abasse ABDALLAH DE 976 • Véronique BAROGHEL-BOUNY LCPC • Pierre BERGA LRPC de Bordeaux • Philippe CHUBILEAU Service Navigation de la Seine • Gérard DELALANDE LRPC d’Angers • Jean-Marie GEOFFRAY LRPC de Clermont-Ferrand • Gilbert GRIMALDI CETMEF • Patrick GUIRAUD CIMBéton • Aldéric HAUCHECORNE CETMEF • Pascal LEBRETON CETMEF • Alain LE MEHAUTE LRPC de Saint-Brieuc • Gilles LE MESTRE LRPC de Saint-Brieuc • Manuel LE MOINE DIR Nord-Ouest • Robert LE ROY LCPC • Christian NAVECH LRPC de Bordeaux • Jean-Luc PERSON Port Autonome de Marseille • Karim OUNOUGHI LRPC de Bordeaux • Denis ROUANET Conseil Général des Alpes-Maritimes • Jean-Jacques TRICHET CETMEF • Nicolas ROUXEL LRPC de Saint Brieuc

Des professionnels du ciment et du béton ont également été consultés :

• l’ATILH (Association Technique de l’Industrie des Liants Hydrauliques) • le CERIB ( Centre d’Etudes et de Recherches de l’Industrie du Béton) • le CIMbéton (Centre d’information sur le ciment et ses applications) • le FIB ( Fédération de l’Industrie du Béton) • le SNBPE (Syndicat National du Béton Prêt à l’Emploi) • le SNPB ( Syndicat National du Pompage du Béton)

Relecteurs :

• Jean-Claude BASTET LRPC d’Aix-en-Provence • Pierre BERGA LRPC Bordeaux • Guillaume DE VAUX DTM Brest • Yannick FAGON DDE 29 • Christian FAUVEL DDE 35 • Pascal GILLERON LRPC Rouen • Bruno GODART LCPC • Gérard KITTEL LRPC Lille • Sébastien L’HERMITE Port Autonome de Nantes-Saint-Nazaire • Nicolas MENARD Port Autonome de Nantes-Saint-Nazaire • Etienne NAUDE Port Autonome de Bordeaux • Nicolas ROUXEL LRPC Saint-Brieuc • Didier SEHIER DDE 56

Le CETMEF les remercie tous pour leur contribution à cet ouvrage.

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Guide d’utilisation du béton en site maritime Chapitre 1 – Introduction générale


SOMMAIRE 1. INTRODUCTION GÉNÉRALE ___________________________________________ 7

1.1 Champ d’application du guide ______________________________________________7 1.2 Objectif du guide _________________________________________________________8 1.3 Contenu, articulation des chapitres __________________________________________8 1.4 Qu’est-ce que le béton ?____________________________________________________9

1.4.1 Les ciments ___________________________________________________________________9 1.4.2 Les granulats _________________________________________________________________13 1.4.3 Les additions _________________________________________________________________15 1.4.4 Les adjuvants_________________________________________________________________17 1.4.5 Les ajouts ___________________________________________________________________17 1.4.6 L’eau de gâchage _____________________________________________________________18

2. SPECIFICITES DES OUVRAGES EN BETON EN ENVIRONNEMENT MARITIME ______________________________________________________________ 19

2.1 Typologie des ouvrages ___________________________________________________19 2.2 Construction ____________________________________________________________20 2.3 Agressivité du milieu _____________________________________________________21

2.3.1 Généralités __________________________________________________________________22 2.3.2 Attaques externes sur le béton seul ________________________________________________23 2.3.3 Attaques internes du béton ______________________________________________________24 2.3.4 Cycles de gel-dégel ____________________________________________________________26 2.3.5 Corrosion des armatures ________________________________________________________27 2.3.6 Bilan des attaques du béton pour un ouvrage maritime ________________________________28

3. BETON EN SITE MARITIME, EXIGENCES ET SPECIFICATIONS __________ 30 3.1 Exigences performantielles ________________________________________________30

3.1.1 Résistance mécanique __________________________________________________________30 3.1.2 Exigences esthétiques __________________________________________________________34 3.1.3 Ouvrabilité __________________________________________________________________35 3.1.4 Exigences de durabilité _________________________________________________________38

3.2 Référentiel technique _____________________________________________________42 3.3 Stipulations _____________________________________________________________42

3.3.1 Généralités __________________________________________________________________42 3.3.2 Durée d'utilisation du projet _____________________________________________________45 3.3.3 Types de béton _______________________________________________________________45 3.3.4 Classes d'exposition ___________________________________________________________46 3.3.5 Classes de teneur en chlorures ___________________________________________________50 3.3.6 Spécifications principales pour la composition et les propriétés du béton __________________52 3.3.7 Prévention contre les risques d'alcali-réaction _______________________________________56 3.3.8 Prévention contre les risques de réaction sulfatique interne _____________________________58 3.3.9 Enrobage des armatures ________________________________________________________62 3.3.10 Autres spécifications___________________________________________________________67

3.4 Durabilité et approche performantielle ______________________________________71 3.4.1 Les indicateurs de durabilité _____________________________________________________72 3.4.2 Les témoins de durée de vie _____________________________________________________73

3.5 Bétons aux nouvelles performances _________________________________________75 3.5.1 Bétons autoplaçants (BAP) ______________________________________________________75 3.5.2 Bétons Hautes Performances (BHP) _______________________________________________76 3.5.3 Bétons fibrés _________________________________________________________________77 3.5.4 BFUP_______________________________________________________________________78 3.5.5 Produits spéciaux _____________________________________________________________78

3.6 Armatures en acier inoxydable_____________________________________________78 3.6.1 Nuances d’acier inoxydable _____________________________________________________79 3.6.2 Avantages et inconvénients______________________________________________________79

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4. MISE EN ŒUVRE DU BETON __________________________________________ 81 4.1 Structures coulées en place ________________________________________________81

4.1.1 Fabrication du béton ___________________________________________________________81 4.1.2 Transport du béton ____________________________________________________________82 4.1.3 Matériels couramment utilisés pour le transport du béton ______________________________84 4.1.4 Cas spécifique du béton coulé sous l'eau ___________________________________________85 4.1.5 Dispositions constructives_______________________________________________________88

4.2 Préfabrication___________________________________________________________89 4.2.1 Fabrication des éléments en béton ________________________________________________89 4.2.2 Transport et stockage __________________________________________________________91 4.2.3 Blocs de défenses préfabriqués ___________________________________________________91

4.3 Environnement__________________________________________________________91 4.3.1 Aspect législatif_______________________________________________________________91 4.3.2 Mesures de protection du milieu _________________________________________________91

5. CONTRÔLE DE LA QUALITE __________________________________________ 93 5.1 Démarche ______________________________________________________________93 5.2 Exigences du Dossier de Consultation des Entreprises__________________________93 5.3 Analyse des offres________________________________________________________95 5.4 Contrôle extérieur _______________________________________________________95

5.4.1 Analyse des plans d'assurance qualité (PAQ) ________________________________________95 5.4.2 Vérification du contrôle intérieur _________________________________________________96 5.4.3 Epreuves ____________________________________________________________________97

6. GESTION DES OUVRAGES ___________________________________________ 101 6.1 Dispositions constructives ________________________________________________101 6.2 Surveillance ___________________________________________________________101

6.2.1 Généralités _________________________________________________________________101 6.2.2 Dossier d'ouvrage ____________________________________________________________101 6.2.3 Surveillance continue de l'ouvrage _______________________________________________102 6.2.4 Visites d'évaluation. __________________________________________________________102 6.2.5 Inspections détaillées _________________________________________________________102

6.3 Suivi des paramètres de durabilité du béton _________________________________103 6.3.1 Généralités _________________________________________________________________103 6.3.2 Méthodologie _______________________________________________________________103

7. APPLICATION ______________________________________________________ 107

ANNEXES ________________________________________________________ 109

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1. INTRODUCTION GÉNÉRALE

L’agressivité très importante et les contraintes spécifiques de l’environnement marin ont motivé la rédaction de ce « Guide d’utilisation du béton dans les ouvrages maritimes ».

Ce guide répond à plusieurs critères :

Il est consacré aux travaux en site maritime : il s’applique aux ouvrages portuaires et maritimes et aborde donc les contraintes spécifiques de l’environnement marin.

Il prend en compte les textes réglementaires les plus récents, notamment les dernières évolutions normatives.

Il évoque les dernières évolutions techniques notamment concernant l’amélioration des performances des bétons.

Il est opérationnel et nourrit l’ambition de répondre aux préoccupations en matière de rédaction des cahiers des charges relatifs à la formulation du béton, à sa fabrication, à sa mise en œuvre et au contrôle de sa qualité.

Il se veut pédagogique : au fil du texte des rappels de notions de béton permettent au lecteur de compléter ses connaissances et de mieux appréhender les conseils et les recommandations.

Enfin, il ambitionne d’être convivial grâce à de nombreuses illustrations et à des fiches pratiques.

1.1 CHAMP D’APPLICATION DU GUIDE

Ce document s’adresse d’une façon générale aux maîtres d’ouvrages, aux maîtres d’œuvres, aux gestionnaires mais aussi aux laboratoires ayant à traiter des problèmes liés à l’utilisation du béton en milieu maritime. Le guide intéresse les ouvrages situés en métropole mais également dans les DOM-TOM.

Il s’applique au béton non armé (NA), armé (BA) et précontraint (BP) utilisé pour la construction d’ouvrages en site maritime (ouvrages à l’intérieur ou à l’extérieur des zones abritées des ports maritimes) tels que les appontements, les quais, les digues, les ouvrages de soutènement, les ouvrages mobiles, les passerelles et les ouvrages de construction et de réparation navales.

Le guide s’applique au béton coulé en place, qu’il soit fabriqué en centrale de Béton Prêt à l’Emploi (BPE) ou en centrale de chantier. Il s’applique aussi au béton préfabriqué, que ce soit en usine, dans des installations portuaires comme des formes de radoub ou sur des aires spécialement aménagées sur le chantier.

Le guide ne traite pas spécifiquement:

- du béton destiné aux ouvrages d’art routiers proches de la mer mais situés en dehors des ports maritimes,

- du béton dans le cadre de l’entretien et des réparations des ouvrages, - du béton projeté qui est un béton spécifique utilisé principalement en réparation et en confortement.

En outre, pour les ouvrages en site fluvial, on pourra se reporter au guide publié par le CETMEF et VNF [35] intitulé « Le béton dans les ouvrages fluviaux » paru en décembre 1999.

Enfin, pour les ouvrages en béton précontraint, le lecteur pourra également se reporter au guide publié par le CETMEF « Utilisation du béton précontraint en site aquatique – Eléments de réflexion » [42].

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1.2 OBJECTIF DU GUIDE

Le présent guide a pour objectif principal d’apporter des informations pratiques afin de faciliter le choix du béton le plus approprié pour la réalisation d’un ouvrage maritime économique et durable.

Il doit permettre :

au maître d’ouvrage : de définir son programme en matière de béton (durée d’utilisation du projet, exigences esthétiques, contraintes techniques et environnementales, niveau de service de l’ouvrage,…) ;

au maître d’œuvre : de définir les stipulations du cahier des charges en matière de formulation, de fabrication, de mise en œuvre et de contrôle de la qualité du béton ;

à l’exploitant : d’être sensibilisé à la problématique du béton notamment concernant les agressions spécifiques à l’environnement marin et aux pathologies éventuelles correspondantes, de prendre en compte la notion de durabilité afin d’optimiser les coûts d’entretien et de maintenance et de minimiser les gênes pour l’exploitation,

au professionnel de laboratoire : de conseiller et d’assister le maître d’œuvre et l’exploitant.

1.3 CONTENU, ARTICULATION DES CHAPITRES

Le guide s’articule autour de sept chapitres. Ces chapitres suivent le cheminement des problématiques rencontrées et des besoins pour définir, formuler, fabriquer,mettre en oeuvre et contrôler un béton qui soit :

adapté à l’ouvrage concerné (type d’ouvrage, mode de construction, durée d’utilisation du projet),

adapté à sa technique de mise en œuvre durant la phase de construction, performant et durable durant la vie de l’ouvrage (performance mécanique et résistance aux

actions de l’environnement).

Le chapitre 2 « Spécificités des ouvrages en béton en environnement maritime » présente le contexte et la problématique de la construction des ouvrages en béton en milieu portuaire et plus largement maritime. Sont abordées les spécificités liées à la typologie des ouvrages, à la phase de construction et aux agressions de l’environnement marin.

Le chapitre 3 « Les bétons en site maritime » permet de définir le béton. A partir des éléments de contexte présentés au chapitre 2, ce chapitre décrit les exigences (mécaniques, d’ouvrabilité, esthétiques, de durabilité) que devra satisfaire le béton. Il présente ensuite le référentiel technique (normes, règlements, guides techniques) et les spécifications qui permettront au maître d’ouvrage et au maître d’œuvre de définir et prescrire un béton répondant aux exigences précédemment évoquées. Le chapitre se termine par une présentation sur des bétons spéciaux ou innovants qui, par certaines de leurs caractéristiques et de leurs propriétés, présentent des avantages pour la construction en site maritime.

Après avoir prescrit le béton au chapitre 3, le chapitre 4 « Mise en œuvre » décrit les différentes techniques de mise en œuvre, les modalités de fabrication, de transport, de coulage,…et en précise les précautions à prendre à chacune de ces étapes.

Il donne également les règles de l’art et les précautions à prendre afin de préserver le milieu aquatique.

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Le chapitre 5 « Contrôle de la qualité » a pour objectif de définir les modalités d’organisation et le contenu du contrôle de la qualité en phase d’exécution. Ce contrôle est fondamental. Le guide permet d’une part au maître d’œuvre de rédiger son cahier des clauses techniques particulières (CCTP) en matière de contrôle de la qualité et d’autre part au laboratoire d’assister le maître d’œuvre et de proposer un plan de contrôle adapté.

Le chapitre 6 « Gestion des ouvrages » donne des pistes pour une gestion organisée et optimisée d’un patrimoine d’ouvrages maritimes en béton et décrit les précautions d’entretien à prévoir.

Le chapitre 7 « Applications » est un outil directement opérationnel pour le maître d’œuvre. Il est constitué d’un lot de fiches pratiques. Pour chaque type d’ouvrage, les fiches pratiques présentent sous forme synthétique les spécifications adaptées à l’ouvrage en fonction de la zone d’exposition, les techniques de mise en œuvre et les contrôles correspondants.

1.4 QU’EST-CE QUE LE BETON ?

Facile à mouler et compatible avec l’acier, le béton est le matériau de construction le plus largement utilisé. Il permet de réaliser des portées importantes et des formes complexes.

C’est pour l’essentiel un mélange de grains minéraux de dimensions variables et d’eau. Certains minéraux, appelés granulats, sont inertes. D’autres, les liants, réagissent avec l’eau en formant une pâte qui fait prise et qui durcit dans l’air ou sous l’eau en donnant naissance à un matériau composite de hautes performances.

Il peut être utilisé tel quel ou renforcé par des armatures. On parle alors de béton armé, précontraint, fibré,… Des constituants complémentaires comme les adjuvants sont incorporés à faible dose dans le mélange. Ils ont pour action de provoquer les modifications recherchées de ses propriétés à l’état frais ou durci.

Le béton se présente donc sous deux états physiques successifs : tout d’abord sous la forme d’un mélange plus ou moins liquide, le béton frais, puis progressivement sous la forme d’un matériau solide, sorte de pierre artificielle, le béton durci. Le premier état permet la mise en place du béton dans son contenant (coffrage, moule). Cette faculté d’ouvrabilité est caractérisée par la consistance. Le deuxième constitue le produit fini. Proposé sous la forme et l’aspect souhaités, il doit notamment fournir les résistances mécaniques exigées tout en assurant la durabilité.

On considère qu’un béton est durable s’il conserve aussi longtemps que nécessaire (durée d’utilisation du projet), à la fois son intégrité structurelle et les qualités requises.

Cette faculté est mise à l’épreuve par les contraintes d’exploitation des ouvrages, mais aussi par les diverses agressions de l’environnement ambiant. Dans le présent document, on traitera les spécificités des ouvrages construits en site maritime, milieu particulièrement sévère qui impose de prendre des dispositions adaptées.

1.4.1 Les ciments

Les ciments sont des liants hydrauliques (par opposition aux liants hydrocarbonés). Cela signifie qu’ils ont la capacité de former en présence d’eau une pâte qui durcit même en l’absence d’air comme, par exemple, sous l’eau. Ils sont constitués de silicates et d’aluminates anhydres. En présence d’eau, ces éléments s’hydratent et forment par cristallisation des produits plus stables ce qui provoque la prise du ciment.

Les ciments Portland résultent du broyage du clinker, produit obtenu après la cuisson à haute température d’un mélange de calcaire et d’argile (et d’éventuelles additions comme le gypse).

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1.4.1.1 Caractéristiques normalisées des ciments courants Les ciments courants sont couverts par la norme NF EN 197-1 de février 2001 qui spécifie la composition, les exigences et les critères de conformité. Les ciments conformes à cette norme, gâchés et mélangés avec des granulats et de l’eau de façon appropriée, doivent conserver au béton une ouvrabilité pendant quelques heures afin de permettre son transport et sa mise en œuvre, et après des périodes prédéterminées, atteindre des niveaux de résistance fixés par le cahier des charges.

1.4.1.1.1 Types de ciments

Les ciments courants sont divisés en cinq types principaux :

• CEM I Ciment Portland, • CEM II Ciment Portland composé, • CEM III Ciment de haut fourneau, • CEM IV Ciment pouzzolanique, • CEM V Ciment composé (au laitier et aux cendres).

On distingue plusieurs ciments appartenant au même type principal grâce à l’association des lettres suivantes : A, B ou C pour le clinker (selon la proportion), S pour le laitier de haut fourneau, D pour la fumée de silice, P pour la pouzzolane naturelle, Q pour la pouzzolane naturelle calcinée, V pour les cendres volantes siliceuses, W pour les cendres volantes calciques, L ou LL pour le calcaire suivant la teneur totale en carbone organique.

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Ciment Portland

Ciment de haut fourneau

Ciment pouzzolanique

Ciment composé

Constituants principaux

CEM I

CEM II / A

CEM II / B

CEM III / A

CEM III / B

CEM III / C

CEM IV / A

CEM IV / B

CEM V / A

CEM V / B

Clinker

Autre constituant principal (laitier, fumée de silice, pouzzolanes, cendres volantes, schiste calciné, calcaire)

Laitier de haut fourneau

Fumée de silice, pouzzolanes, cendres volantes

Pouzzolanes, cendres volantes siliceuses

100

6

2021

35

94

8079

6536

6566

80 20

3435

64

81

95

19

511

3536

55

89

6465

4518

3031

50

64

4038

18

3031

50

Ciments Portland composés

1.4.1.1.2 Composition Les ciments CEM II, III, IV et V sont associés aux lettres « A » et « B » (le CEM III est aussi associé à la lettre « C ») qui correspondent à une proportion plus ou moins importante de clinker. Comme l’illustre le tableau ci-dessus, un ciment désigné avec la lettre « A » contiendra davantage de clinker qu’un ciment désigné avec la lettre « B » et, a fortiori, qu’un ciment « C ». Un ciment de type « B » contiendra donc plus de constituants principaux autres que le clinker (laitier de haut fourneau, fumée de silice, pouzzolanes, cendres volantes, schiste calciné, calcaire) qu’un ciment de type « A ».

On pourra également noter que la proportion de laitier de haut fourneau (dans les ciments CEM III et CEM V) peut être relativement importante (jusqu’à 95 % dans le CEM III/C) alors que les autres constituants principaux sont généralement présents dans une moindre mesure (jusqu’à 35 % dans la plupart des cas, jusqu’à 55 % pour certains ciments).

1.4.1.1.3 Désignation normalisée

Les ciments sont désignés en particulier par leur type et par un nombre indiquant la classe de résistance à la compression (valeur exprimée en MPa). Le type du ciment a été décrit au paragraphe 1.4.1.1.1

La classe de résistance est notée « N » si le ciment a une classe de résistance à court terme ordinaire et « R » si sa classe de résistance à court terme est élevée. La résistance à court terme d’un ciment est une résistance en rupture à la compression et doit être déterminée conformément à la norme NF EN 196-1, après deux ou sept jours.

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Par exemple un ciment Portland composé contenant au total une quantité de laitier granulé de haut fourneau (S), de cendres volantes siliceuses (V) et de calcaire (L) comprise entre 6 et 20 % en masse, appartenant à la classe de résistance 32,5, et présentant une résistance à court terme élevée, est identifié par :

Ciment Portland composé NF EN 197-1 CEM II/A-M (S-V-L) 32,5 R CE

1.4.1.2 Ciments courants à caractéristiques complémentaires normalisées Pour les travaux à la mer, certaines propriétés complémentaires des ciments peuvent être requises. Elles font l’objet de normes spécifiques.

1.4.1.2.1 Ciments pour travaux à la mer (PM) NF P 15-317 Les ciments n’ont pas tous la même capacité à résister aux agressions chimiques liées à l’exposition à l’eau de mer. L’emploi de ciments présentant des caractéristiques adaptées de résistance à ces agressions est donc indispensable. Ces ciments présentent des teneurs limitées en aluminate tricalcique (C3A) qui leur permettent de conférer au béton une résistance accrue à l’agression des ions sulfate en présence d’ions chlorure, au cours de la prise et tout au long de la vie de l’ouvrage. Ces ciments comportent la mention PM sur l’emballage et le bon de livraison.

1.4.1.2.2 Ciments pour travaux en eaux à haute teneur en sulfates (ES) XP P 15-319 Les eaux séléniteuses constituent un milieu particulièrement agressif, qui nécessite l’emploi de ciments spécifiques. Ces ciments pour travaux en eaux à haute teneur en sulfates présentent des teneurs en aluminates tricalcique (C3A) qui leur permettent de conférer au béton une résistance accrue à l’agression des ions sulfate au cours de la prise et tout au long de la vie de l’ouvrage. Ces ciments comportent la mention ES sur l’emballage et le bon de livraison.

1.4.1.2.3 Ciments à teneur en sulfures limitée (CP) NF P 15-318 Ces ciments ont une teneur en sulfures inférieure à une valeur donnée. La norme prévoit deux classes notées CP1 et CP2. Ils sont destinés aux ouvrages en béton précontraint. Ils comportent la mention CP sur l’emballage et le bon de livraison.

1.4.1.3 Autres ciments

D’autres types de ciments existent. Ils diffèrent des ciments courants (CEM I à V) par leur composition et certaines de leurs propriétés. Il s’agit notamment du ciment d’aluminates de calcium (anciennement ciment alumineux fondu, NF P 15-315) et du ciment prompt naturel dont les caractéristiques peuvent être utiles pour certains travaux à la mer.

1.4.1.3.1 Ciment d’aluminates de calcium (EN 14647)

Tout en ayant un temps de prise normal, ce ciment se distingue par sa capacité à développer, en béton, de hautes résistances mécaniques à très court terme : 30 MPa à six heures.

Son hydratation ne donne pas lieu à la formation d’hydroxyde de calcium, ce qui confère au béton une bonne tenue aux eaux pures, aux eaux sulfatées et à l’eau de mer.

Ces deux caractéristiques en font un ciment très bien adapté pour les travaux en environnement marin. A la bonne durabilité des bétons confectionnés avec ce ciment, il offre en plus la possibilité de réaliser certains travaux entre deux marées hautes et permet des remises en service rapides, ce qui est difficile avec les ciments courants.

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Sa durabilité en milieu maritime est attestée par plusieurs réalisations qui, soixante-dix ans plus tard, étaient en parfait état. On peut notamment citer un quai sur le port d’Halifax en 1930 au Canada et le Montrose Bridge en 1930 en Ecosse.

Toutefois, son coût relativement élevé en limite l’utilisation. L’emploi du ciment alumineux fondu nécessite de plus certaines précautions regroupées dans la norme P 15-316 « Emploi du ciment alumineux fondu en éléments de structure ». En particulier, il est impératif de respecter les deux règles suivantes :

• le rapport eau totale/ciment (E/C) doit toujours être inférieur ou égal à 0,40 ;

• le dosage en ciment ne doit jamais être inférieur à 400 kg/m3.

1.4.1.3.2 Ciment prompt naturel (NF P 15-314)

Les constituants de ce ciment lui confèrent des propriétés particulières de prise et de durcissement rapides, de quelques minutes à une demi heure, et de résistance aux acides, aux sulfates et à l’eau de mer. Le ciment prompt naturel est agréé « Prise Mer » (norme NF P 15-317).

Les résistances en compression sont faibles à court terme (minimum garanti de 19 MPa à 28 jours) mais progressent pendant plusieurs années, avec la compacité du béton, assurant ainsi une bonne durabilité. En pratique, ce ciment, peu utilisé pour les bétons de structure, a des propriétés très intéressantes pour les travaux urgents : colmatage de fissures, aveuglement de voies d’eau, scellement, calfatage, travaux entre marées, enduits imperméables.

La formulation d’un béton de ciment prompt diffère peu de celle des bétons courants. La modulation du temps de prise s’effectue par ajout d’acide citrique (les retardateurs pour ciment Portland ne sont pas efficaces avec ce ciment). Le dosage en ciment est compris entre 500 et 600 kg/m3.

Pour les travaux de scellement et de calage, il est souhaitable de lui préférer des produits prêts à l’emploi admis à la marque NF-Produits spéciaux pour les constructions en béton hydraulique.

1.4.2 Les granulats

Le granulat est constitué d’un ensemble de grains minéraux qui, selon leurs dimensions (comprise entre 0 et 125 mm), se situe dans l’une des familles suivantes :

- fillers, - sablons, - sables, - graves, - gravillons, - ballast, - enrochements.

Les granulats sont obtenus en exploitant des gisements de sable et de gravier d’origine alluvionnaire, terrestre ou maritime, en concassant des roches massives, ou encore par le recyclage de produits tels que les matériaux de démolition .

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La nature minérale des granulats est un critère fondamental pour leur emploi, chaque roche possédant des caractéristiques spécifiques en terme de résistance mécanique, de tenue au gel et de propriétés physico-chimiques. Les granulats les plus usuels pour la fabrication des mortiers et des bétons sont élaborés à partir de matériaux d’origine alluvionnaire (granulats roulés ou concassés) ou à partir de roches massives (granulats concassés). La taille d’un granulat répond à des critères granulométriques précis. Les granulats sont classés en fonction de leur granularité (distribution dimensionnelle des grains) déterminée par analyse granulométrique à l’aide de tamis ou d’un vidéogranulomètre.

Le granulat est désigné par le couple d/D avec :

d : dimension inférieure du granulat, D : dimension supérieure du granulat.

Granulats les plus courants en travaux maritimes Familles Dimensions Caractéristiques

Fillers 0/D D < 2 mm avec au moins 85 % de passant à 1,25 mm et 70 % de passant à 0,063 mm

Sables 0/D d = 0 et D ≤ 4 mm Graves 0/D D ≥ 6,3 mm Gravillons

d/D d ≥ 2 mm et D ≤ 63 mm

Ballasts d/D d = 31,5 mm et D = 50 ou 63 mm

Les intervalles d/D et 0/D sont appelés classes granulaires.

Les granulats doivent être conformes à des normes. Ils constituent le squelette du béton. La régularité de leurs caractéristiques conditionne donc celles du béton. Les granulats pour bétons font l’objet de deux principales normes de référence.

• La norme NF EN 12620 - Granulats pour béton

Cette norme définit des catégories pour chaque caractéristique des granulats et des fillers utilisés dans la fabrication du béton. Elle spécifie les caractéristiques (physiques et chimiques) relatives à l’évaluation de la conformité des granulats et au système de maîtrise de la production.

• La norme XP P 18-545 Granulats : éléments de définition, conformité et codification

Cette norme définit les règles générales permettant d’effectuer les contrôles des granulats. Elle regroupe en codes les catégories définies dans la norme NF EN 12620 pour les divers usages possibles. Dans son article 10, « Granulats pour bétons hydrauliques et mortiers », cette norme précise les spécifications sur les granulats destinés à constituer des bétons.

Leurs principales caractéristiques sont repérées par des codes A, B, C ou D. Cette norme définit à l’aide de cette codification les valeurs des spécifications adaptées à certains types d’ouvrage.

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1.4.3 Les additions

Les additions sont définies dans la norme NF EN 206-1 « Béton. Partie 1 : Spécification, performances, production, et conformité » d’avril 2004. Une addition est un « matériau minéral finement divisé et pouvant être ajouté au béton afin d’améliorer certaines de ses propriétés ou pour lui conférer des propriétés particulières ».

Les additions ont deux modes d’action :

• un effet sur la granulométrie, dit également « effet filler », qui est un remplissage par les éléments les plus fins (additions) des vides laissés par les éléments les plus gros (sables),

• et, éventuellement, une contribution directe à la résistance par la formation d’hydrates, en général à long terme.

Les additions pouzzolaniques (cendres volantes, fumées de silices…) ont la capacité de se combiner avec la chaux libérée par le ciment pour former des silicates de calcium hydratés. Les laitiers sont activés par le ciment mais présentent une hydraulicité qui leur est propre. Enfin, les fillers calcaires peuvent produire, par l’action des aluminates du ciment, des hydrates d’un autre type (carbo-aluminates). Par ailleurs, ils accélèrent l’hydratation du ciment Portland.

Les éléments fins (de taille inférieure à 80 μm) contenus dans le béton ont une influence bénéfique sur la limitation du ressuage, la cohésion du béton à l’état frais, la compacité et l’aspect des parements.

La norme NF EN 206-1 distingue deux types d’addition minérale :

• les additions quasiment inertes, de type I, • les additions à caractère pouzzolanique ou hydraulique latent, de type II.

Cette notion de type d’addition est liée au fait que certaines additions (celles de type II et certaines de type I) ont un rôle bénéfique sur les performances du béton (en terme de résistance, de durabilité…) et que cette aptitude peut être prise en compte dans la formulation du béton, en réduisant notamment la quantité de ciment : l’exigence relative au dosage minimal en ciment est remplacée par la même exigence appliquée au liant équivalent (voir Art 3.3.6 du guide). La norme NF EN 206-1 et son annexe nationale NA (5.2.5.2.1) reprennent pour cela le concept de coefficient k.

La norme NF EN 206-1 définit les modalités de prise en compte de ces additions :

Leq = C + k.A

Leq: Liant équivalent [kg/m3] C : Quantité de ciment [kg/m3] A : Quantité d'addition [kg/m3] k : Coefficient de prise en compte de l'addition

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Les additions actuellement normalisées en France sont les suivantes :

Addition Norme Type k Définition

siliceuse NF P 18-509 I 0,20

Les additions siliceuses sont des produits finement divisés, constitués à plus de 96,0 % (valeur spécifiée inférieure) et à plus de 93,5 % (valeur limite absolue inférieure), par de la silice exprimée en SiO2 mesurée sur produit sec et obtenue par broyage et/ou sélection de roches quartzeuses ou de cristobalites synthétiques définies par la norme.

calcaire NF P 18-508 I 0,25Les additions calcaires sont des produits secs finement divisés, obtenus par broyage et/ou sélection, provenant de gisements de roches calcaires pouvant être dolomitiques, massives ou meubles, dont les caractéristiques sont définies par la norme.

Cendres volantes pour

béton NF EN 450-1 II

0,40 à

0,60

Poudre fine constituée principalement de particules vitreuses, de forme sphérique, dérivées de la combustion du charbon pulvérisé, ayant des propriétés pouzzolaniques et composées essentiellement de SiO2 et de Al2O3 , la proportion de SiO2 réactive, définie et déterminée comme dans la norme NF EN 197-1, constituant au moins 25 % en masse. Les cendres volantes sont obtenues par précipitation électrostatique ou mécanique des particules pulvérulentes contenues dans les gaz de combustion produits par les chaudières brûlant de l’anthracite pulvérisé ou de la houille bitumineuse. Les cendres volantes présentent des propriétés pouzzolaniques, mais ont également une influence sur d’autres propriétés du béton frais et durci : les besoins en eau (plus faibles ou plus importants), le temps de prise (généralement augmenté) et la résistance initiale (réduction relative).

Laitier vitrifier moulu

de haut fourneau

NF P 18-506 II 0,90

Il provient du laitier vitrifié (granulé ou bouleté), coproduit de la fabrication de la fonte, obtenu par trempe du laitier de haut-fourneau en fusion. Selon le taux d’addition et la finesse de mouture, le laitier vitrifié moulu peut intervenir en combinaison avec le ciment comme composant hydraulique dans le but de modifier certaines propriétés du béton, notamment : comportement en milieu agressif et à l’alcali-réaction, exothermicité, porosité.

Fumée de silice

NF P 18-502 puis

NF EN 13263-1

II

1,00 à

2,00

La fumée de silice est une poudre amorphe finement divisée résultant de la production d’alliages de silicium ou contenant du silicium. Elle est entraînée par les gaz, depuis la zone de combustion des fours vers le système de captage. Les fumées de silices sont utilisées pour optimiser la compacité par remplissage des vides du béton en complément des autres composants et pour leurs propriétés pouzzolaniques (voir le paragraphe 3.5.2 relatif aux bétons à hautes performances). Leur dosage est limité à 10 % du poids de ciment. Elles peuvent s’employer brutes (mais elles sont alors très volatiles), densifiées, en barbotine (en suspension aqueuse) ou mélangées au ciment (CEM II [D] aux fumées de silice).

Les laitiers, cendres volantes et fumées de silice modifient la nature et la structure des hydrates formés. Ils réduisent la taille des pores et donc la perméabilité ce qui améliore la durabilité. C’est pourquoi ces additions sont classées en type II (coefficients k les plus élevés).

Nota : les additions ne sont pas toujours disponibles en tout point du territoire et leur disponibilité peut varier en fonction de l’époque de l’année. C’est le cas, en particulier, des cendres volantes issues des centrales de production d’électricité au charbon.

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1.4.4 Les adjuvants

Un adjuvant est un « produit dont l’incorporation dans le béton à faible dose (≤ 5 % du poids de ciment) provoque des modifications de certaines propriétés du béton à l’état frais et/ou durci ».

La norme NF EN 934-2 fixe les prescriptions et les exigences pour les adjuvants utilisés dans le béton. Elle s’applique aux adjuvants pour bétons non armés, armés et précontraints utilisés dans les bétons fabriqués sur chantier, prêts à l’emploi et préfabriqués.

La classification des adjuvants dépend de leur fonction principale :

Accélérateur de prise Adjuvant qui diminue le temps de début de transition du mélange, pour passer de l’état plastique à l’état rigide (le « temps de prise » est diminué).

Accélérateur de durcissement Adjuvant qui augmente la vitesse de développement des résistances initiales du béton, avec ou sans modification du temps de prise (le « temps de durcissement » est diminué).

Plastifiant/réducteur d’eau Adjuvant qui, sans modifier la consistance, permet de réduire la teneur en eau d’un béton donné ou qui, sans modifier la teneur en eau, en augmente l’affaissement et/ou l’étalement (c’est-à-dire la maniabilité) ou qui produit les deux effets à la fois.

Superplastifiant/haut réducteur d’eau

Adjuvant qui, sans modifier la consistance, permet de réduire fortement la teneur en eau d’un béton donné ou qui, sans modifier la teneur en eau, en augmente considérablement l’affaissement et/ou l’étalement (c’est-à-dire la maniabilité) ou qui produit les deux effets à la fois.

Rétenteur d’eau Adjuvant qui réduit la perte d’eau en diminuant le ressuage.

Hydrofuge de masse Adjuvant qui réduit l’absorption capillaire du béton durci.

Retardateur de prise Adjuvant qui augmente le temps de début de transition du mélange, pour passer de l’état plastique à l’état rigide (le « temps de prise » est augmenté).

Entraîneur d’air Adjuvant qui permet d’incorporer, pendant le malaxage, une quantité contrôlée de fines bulles d’air uniformément réparties et qui subsistent après durcissement. L’utilité d’un béton à air entraîné est justifiée pour la durabilité en ambiance hivernale rigoureuse.

1.4.5 Les ajouts

Un ajout est un produit (en dehors du ciment, des granulats, des additions, des adjuvants et de l’eau) incorporé au béton.

Exemple 1 : l’inhibiteur de corrosion

Il s’agit d’un produit qui, incorporé dans le béton lors de sa fabrication, peut ralentir le phénomène de corrosion des armatures.

Le Réseau Scientifique et Technique du ministère de l’Équipement possède à ce jour trop peu d’informations pour confirmer ou infirmer l’efficacité d’un tel produit. Comme expliqué plus en détail tout au long de ce guide, un béton suffisamment compact et des conditions d’enrobage respectées permettent de bien protéger les armatures.

Exemple 2 : les fibres métalliques (voir 3.5.3).

Exemple 3 : les fibres synthétiques (voir 3.5.3).

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1.4.6 L’eau de gâchage

L’eau dans le béton sert à hydrater le ciment. Toutes les eaux ne sont pas utilisables car elles peuvent contenir des éléments qui modifient le comportement et les propriétés du béton (temps de prise, résistance, durabilité, aspect du béton…).

L’eau couramment utilisée est celle du réseau d’eau potable. Toutefois, elle peut provenir du pompage d’eau des nappes phréatiques ou de cours d’eau. Dans ce dernier cas, le producteur de béton doit produire une analyse de l’eau qui doit conclure à la conformité vis-à-vis de la norme NF EN 1008 avant de pouvoir être employée. En particulier, l’eau trop pure, caractérisée par sa dureté, peut entraîner une dissolution (ou lixiviation) du liant.

Le fascicule 65 A du CCTG interdit le gâchage à l’eau de mer pour les ouvrages en béton armé ou précontraint. Nous préconisons d’interdire le gâchage à l’eau de mer pour les ouvrages en béton non armé ou faiblement armé également.

NB : la norme relative au béton (NF EN 206-1) distingue l’eau totale contenue dans le béton frais et l’eau efficace (qui intervient dans les spécifications de fabrication du béton par le biais du rapport eau/ciment) dans la mesure où une partie de l’eau initiale peut être absorbée par les granulats ( voir la notion d’eau efficace au 3.3.6).


Guide d’utilisation du béton en site maritime Chapitre 2 – Spécificités des ouvrages en béton en environnement maritime

2. SPECIFICITES DES OUVRAGES EN BETON EN ENVIRONNEMENT MARITIME

Les ouvrages en site maritime sont spécifiques pour plusieurs raisons. Leur spécificité est d'abord liée à la variété des types de structure. Ensuite, la réalisation de ces ouvrages est soumise à des contraintes de mise en œuvre particulières. Enfin, ces ouvrages sont exposés à un environnement qui cumule souvent les facteurs favorisant la détérioration du béton et de l'acier qu'il peut contenir.

L'agression spécifique est celle de l'eau de mer. Elle est multiple : chimique de par la composition minérale du milieu, mécanique du fait de ses déplacements en masse et locaux que sont les courants et la houle. De plus, les effets climatiques, tels les variations locales de la température ambiante, l'ensoleillement et le vent, indépendamment de leur nocivité propre, peuvent inhiber ou catalyser les réactions entre l'eau de mer et les constituants du béton.

2.1 TYPOLOGIE DES OUVRAGES

Les ouvrages maritimes permettent de répondre à différentes utilisations :

chargement et déchargement de marchandises en vrac ou contenues dans des conteneurs,

embarquement et débarquement de passagers,

accostage et amarrage,

protection contre l'agitation,

soutènement de talus,

construction et réparation navales,

signalisation maritime,

mise à l'eau d'embarcations ou de navires.



Le béton, qu'il soit non armé, armé, ou précontraint, est utilisé pour la construction de différents types d'ouvrage :

quai constitué d'un mur en blocs en béton,

quai constitué d'un voile en béton armé encastré sur une semelle,

quai constitué d'une paroi moulée,

quai constitué de caissons en béton armé ou précontraint,

quai sur pieux,

bajoyers et radiers de forme de radoub ou d'écluse,

ducs d'albes d'amarrage et d'accostage,

passerelles de lamaneurs ou de passagers,

enrochements artificiels de digue,

rampes,

ouvrages mobiles,

tourelles en mer, phares, pylônes, espars,

corps morts,

lests de bouées de signalisation, etc…

2.2 CONSTRUCTION

La spécificité des ouvrages en béton apparaît également en phase de construction par la multiplicité des techniques de mise en œuvre du béton :

béton coulé en place,

béton coulé en zone de marnage,

béton coulé sous l'eau,

béton préfabriqué.

Chacune de ces modalités de construction nécessite l'utilisation de différents matériels qui vont conditionner les dispositions constructives et les propriétés du béton (donc sa formulation) :

pompage,

mise en œuvre au tube plongeur,

mise en œuvre à la benne.

La complexité structurelle des ouvrages introduit des difficultés et des contraintes de bétonnage et de vibration qu'il s'agisse de :

zones fortement ferraillées au niveau des nœuds de clavage entre poutres ou au niveau des zones d'ancrage des bollards ou crocs d'amarrage : difficulté pour le serrage du béton avec risque de ségrégation, d'apparition de cavités et de "nids de cailloux",

zones d'accès difficile ou immergées : difficulté pour le serrage du béton, risque de délavage,

technique de construction particulière telle que celle permettant la confection d'une paroi moulée.



Les conditions environnementales introduisent également des contraintes non négligeables en phase de construction :

le cycle des marées peut imposer l'organisation du travail en fonction de la marée,

la météorologie et notamment le vent nécessite de prendre des dispositions particulières pour la cure des parements,

la houle et le marnage conditionnent le dimensionnement des coffrages (tenue en cas de tempête par exemple),

les conditions d'accès au chantier peuvent nécessiter des moyens de transport exceptionnels (barges, hélicoptères).

2.3 AGRESSIVITE DU MILIEU

Durant son utilisation, un béton armé exposé à un environnement maritime est soumis à plusieurs types d'agressions :

agressions mécaniques dues aux sollicitations d'exploitation des ouvrages, à l'action de la houle, à l'abrasion due aux chocs, à l'érosion due à l'effet des vagues,

agressions chimiques dues à la pénétration des sels présents dans l'eau de mer, à la pollution des eaux (eau de mer et eau de surface), à l'agressivité des matériaux stockés sur le terre-plein,

agressions biologiques dues au développement d'organismes vivants,

attaques internes au béton dues aux réactions alcali-silice et sulfatique interne,

attaques d'origine climatique associées au phénomène de gel / dégel mais également de gradient thermique.

L'intensité des agressions du béton de l'ouvrage (ou de la partie d'ouvrage) par le milieu marin et portuaire n'est pas homogène. Elle dépend essentiellement de la situation de la structure concernée par rapport à la mer. Suivant que le béton est totalement immergé, situé dans la zone de marnage, dans la zone d'aspersion, ou hors d'eau, la cinétique de la réaction est différente. La zone soumise à



marnage est critique pour le béton, tandis que pour le béton armé, les risques de corrosion des armatures sont forts dans la zone d'aspersion. A contrario, en immersion totale, l'attaque chimique est moindre.

2.3.1 Généralités

2.3.1.1 Agressivité des eaux, sols et autres matériaux

Les activités dans une zone portuaire peuvent générer de la pollution susceptible d'endommager le béton des ouvrages. L'absence de protection étanche des ouvrages portuaires facilite la pénétration et la circulation d'eau dans le béton. Les eaux pluviales se chargent de matières agressives pour le béton lors de leur ruissellement sur les revêtements de terre-plein et sur les différents produits stockés et viennent ensuite percoler au travers du béton.

De plus, l'eau de mer qui entoure la plupart des ouvrages en béton est polluée par les divers rejets des industries et des navires.

Un ouvrage situé en site maritime peut donc être soumis à diverses agressions ayant pour origine l'action des sels, de gaz et d'autres éléments en solution dans l'eau (eau de mer, eau de surface). Les eaux de ruissellement peuvent être chargées de sels minéraux les plus divers en fonction des matériaux rencontrés. Les éléments les plus agressifs sont soit acides, soit salins (chlorures, nitrates, sulfates de sodium, de calcium et de magnésium).

L'agressivité de l'eau chargée est liée à l'aptitude de celle-ci à réagir avec certains constituants de la matrice cimentaire du béton : les agents agressifs dissous dans l'eau constituent une solution chimiquement agressive pour le béton qui peut provoquer différents types de réactions lorsque la formulation n'est pas adaptée.

Les attaques acides : le béton présente un caractère basique élevé induit par les composés hydratés de la pâte de ciment (la phase interstitielle du béton a un pH très élevé). Il peut donc présenter une sensibilité vis-à-vis des solutions acides telles que les eaux naturelles chargées en dioxyde de carbone, les eaux résiduaires, les eaux des industries (y compris agro-alimentaires) contenant des acides organiques, les eaux chargées en acides minéraux, mais aussi les eaux pures.

La lixiviation : dans une structure en béton exposée à l'air ambiant, l'eau s'évapore sur une épaisseur limitée à quelques centimètres. Les pores sont saturés lorsque le béton est en contact de manière prolongée avec l'eau. Des ions en provenance du milieu extérieur peuvent transiter dans la phase liquide interstitielle du béton. En fonction de la nature des éléments chimiques qui pénètrent dans le matériau, il peut en résulter des réactions chimiques de dissolution ou de précipitation et donc une lixiviation progressive des hydrates.

Le concepteur veillera donc à exiger et à faire appliquer par l'entreprise les principes de prévention nécessaires au niveau de la formulation du béton et de sa mise en œuvre.

Il se reportera au paragraphe 3.1.4 pour l'identification et la formulation de ses exigences pour obtenir un béton résistant durablement à l'agressivité des eaux chargées et polluées.

2.3.1.2 Agressions mécaniques

Les ouvrages situés en site maritime sont très fortement sollicités mécaniquement. En effet, selon leur utilisation, ils doivent pouvoir reprendre des efforts d'amarrage, d'accostage, mais également les efforts générés par la houle (à l'instar des ouvrages de protection contre la mer tels que les digues). En ce qui concerne la houle, les ouvrages extérieurs aux ports sont bien évidemment plus exposés que les ouvrages intérieurs.



En plus de ces sollicitations, les ouvrages sont soumis à l'endommagement dû aux chocs et au frottement des navires (barge tapant contre une poutre de rive par exemple), aux corps flottants et également à l'abrasion des sables et galets transportés par l'eau de mer. Les enrochements artificiels de type tétrapode ou acropode sont particulièrement exposés à ce type de sollicitation.

Enfin, dans le cadre de leur utilisation, les ouvrages sont soumis à des charges d'exploitation. Les ouvrages de chargement et de déchargement des marchandises, notamment les postes à quai, sont sollicités par des charges aux caractéristiques variées :

grues et portiques sur rails,

engins de levage sur roues ou patins,

engins de manutentions,

stockages divers (en vrac ou conditionné).

Ces sollicitations peuvent être de très courte durée et de grande intensité. Les désordres associés à ces agressions, quand les sollicitations dépassent la résistance mécanique du béton, sont le plus souvent localisés : éclats de béton et fissuration.

Le concepteur devra donc identifier les exigences attendues en terme de propriétés mécaniques du béton pour résister aux agressions évoquées ci-dessus. Le lecteur pourra se reporter à ce titre au paragraphe 3.1.1 pour l'identification et la formulation de ces exigences pour obtenir un béton résistant mécaniquement.

L'ouvrage devra, au besoin, intégrer des dispositifs de protection pour protéger au maximum les parties qui risquent des agressions excessives (défenses d'accostage, plaques métalliques, profilés métalliques d'angle,…)

2.3.2 Attaques externes sur le béton seul

Le processus chimique d’attaque des bétons par l’eau de mer résulte de plusieurs réactions plus ou moins simultanées et interdépendantes faisant appel à différents mécanismes : dissolution du liant, réaction d’échange de bases, précipitation de composés insolubles, cristallisation de sels expansifs (ettringite).

2.3.2.1 Attaque des chlorures Les ions chlorures présents naturellement dans l'eau de mer, principalement les chlorures de magnésium MgCl2 et les chlorures de calcium CaCl2 sont agressifs vis-à-vis du béton. Le chlorure de magnésium MgCl2 réagit avec la portlandite Ca(OH)2 et provoque la dissolution (ou lixiviation) du liant. Le chlorure de calcium CaCl2 réagit avec l’aluminate tricalcique C3A (provenant du clinker) et conduit à la formation d’un chloro-aluminate de chaux puis d’ettringite, voire même de thaumasite (en présence de silice dissoute et de carbonates), qui sont des gels expansifs pouvant générer des gonflements entraînant fissurations et éclatements du béton.

2.3.2.2 Attaque sulfatique d'origine externe Les sels de sulfate présents naturellement dans l'eau de mer, notamment les sulfates de magnésium MgSO4 et les sulfates de calcium CaSO4 sont agressifs vis-à-vis du béton.



Le sulfate de magnésium MgSO4 réagit avec la portlandite Ca(OH)2 et provoque la dissolution (ou lixiviation) du liant. Le sulfate de calcium CaSO4 réagit avec l’aluminate tricalcique C3A (provenant du clinker) et conduit à la formation d’ettringite, gel expansif, d’où gonflement, fissuration et éclatement du béton. Contrairement aux autres attaques, l’agressivité des sulfates est accrue dans les climats froids.

2.3.2.3 Cristallisation des sels dissous Dans la zone située juste au-dessus du niveau d’eau, la cristallisation à l’intérieur des pores du béton des sels dissous provoque des dommages dus à leur expansion. Ce phénomène est surtout sensible sous les climats arides où l’évaporation de l’eau de mer se produit à l’intérieur des pores. Sous les climats tempérés, l’évaporation a lieu en surface, d’où un effet moindre. Le sulfate de magnésium est particulièrement agressif à cet égard.

2.3.2.4 Développement d'organismes vivants Le développement des algues et mollusques marins à la surface du béton est généralement considéré comme bénéfique. En effet il maintient une humidité qui s’oppose à la pénétration des gaz et de l’oxygène en particulier. Cependant, un excès de dépôt, en augmentant le poids et la surface de certains éléments de structure élancés comme les pieux, peut provoquer des surcharges statiques et cycliques non négligeables. Exceptionnellement, certains mollusques ayant une affinité particulière pour les marnes peuvent détruire les granulats qui en sont constitués (phénomène déjà rencontré dans la zone du golfe persique).

2.3.3 Attaques internes du béton Tout béton peut subir une attaque interne. Les phénomènes d'attaque interne ne sont pas spécifiques aux environnements marins mais ont besoin de présence d'eau pour se produire.

2.3.3.1 Réaction alcali-granulat La réaction alcali-granulat (RAG) est une réaction interne au béton entre la solution alcaline interstitielle du béton et certains granulats, produisant un gel silico-calco-alcalin expansif, d’où risque de gonflement, fissuration et éclatement du béton.



Trois conditions sont nécessaires pour amorcer et entretenir ces réactions :

• le béton contient des granulats réactifs vis-à-vis de l'alcali-réaction (roches à risque : grès, gneiss, granite, calcaires dolomitiques…) ;

• la teneur en alcalins actifs est élevée (essentiellement apportés par le ciment) ;

• l'environnement est humide.

Seule une partie de l'eau de gâchage sert à l'hydratation du ciment. L'autre partie, nécessaire à la bonne mise en œuvre du béton, se retrouve ensuite piégée dans le béton et peut alimenter une réaction alcali-granulat.

Pour les structures maritimes immergées ou en zone de marnage et les parties d'ouvrage en environnement humide (pluie, eaux de ruissellement, sol humide, etc…), le phénomène est aggravé par l'apport d'eau extérieure.

En milieu marin les alcalins contenus dans l'eau de mer peuvent favoriser une alcali-réaction en surface des structures.

2.3.3.2 Réaction sulfatique interne La réaction sulfatique interne (RSI) est définie par la formation différée d'ettringite (produit expansif pouvant générer des gonflements) dans un matériau cimentaire après la prise du ciment et sans apport de sulfates externes. Les ions sulfates d'origine interne peuvent provenir des granulats (pyrites), du ciment ou être libérés par les produits d'hydratation. En cas de réaction sulfatique interne, la formation d'ettringite différée, alors que le béton est mécaniquement rigide, peut être préoccupante. Cette réaction touche les structures qui ont subi une élévation excessive de température lors de la prise du béton : elle peut concerner par exemple des pièces préfabriquées traitées thermiquement ou des structures massives (épaisseur supérieure à 1 m) coulées en période chaude.



Comme pour la réaction alcali-granulat, la réaction est activée par la présence d'eau (interne ou apportée par le milieu extérieur) et les symptômes sont proches de ceux de la réaction alcali-granulat : gonflement du béton avec faïençage visible en parement.

* du béton lors de sa prise Avec l'évolution des matériaux et des techniques de construction, les températures peuvent atteindre des niveaux très importants dans les éléments de structure. Cette pathologie risque donc de se développer si le prescripteur n'intègre pas des principes de prévention dans son cahier des charges.

2.3.4 Cycles de gel-dégel

2.3.4.1 Actions des cycles de gel/dégel Lorsque la température extérieure descend en dessous de -3°C, l'eau contenue dans les pores du béton gèle en commençant par les plus gros pores proches du parement. En gelant, l'eau augmente de volume et provoque une pression hydraulique dans le réseau poreux qui, si elle dépasse la résistance à la traction du béton, provoque la fissuration du béton dans la masse. L'endommagement du béton est progressif : il résulte de la succession de cycles de gel-dégel. Il dépend de la vitesse de refroidissement, du nombre de cycles, de la température minimale atteinte et de la durée du gel.



2.3.4.2 Ecaillage du béton de surface Ce phénomène se situe principalement sur les surfaces horizontales où se déposent et se concentrent les sels de déverglaçage ou dissous dans les embruns d’eau de mer. Il accentue en particulier les effets destructeurs des cycles de gel-dégel. Il agit directement sur la peau du béton qu’il décolle par cristallisation des sels.

2.3.5 Corrosion des armatures

L’acier et le béton forment un couple complémentaire dans lequel l’acier renforce les caractéristiques mécaniques du béton en traction et le béton protège physiquement et chimiquement l’acier de la corrosion. L’hydratation du ciment produit une solution interstitielle basique de pH élevé qui confère une protection chimique aux armatures noyées dans le béton.

Deux processus peuvent altérer la protection assurée par le béton :

• l’évolution des caractéristiques du béton d’enrobage des armatures par carbonatation, • la pénétration d’agents agressifs, notamment les ions chlorures, jusqu’au niveau des armatures.

La carbonatation affecte, de manière générale, tous les ouvrages non constamment immergés (à cause du dioxyde de carbone présent dans l’air atmosphérique) tandis que la pénétration des chlorures est spécifique à certains environnements comme le milieu marin où les zones soumises aux sels de déverglaçage.

En environnement marin, la pénétration des chlorures est le phénomène principal de corrosion des armatures.

2.3.5.1 Pénétration des chlorures

En milieu saturé en eau, cas des structures immergées, les chlorures pénètrent dans la porosité du béton par un phénomène de diffusion, sous gradient de concentration en chlorures entre la surface riche en chlorures et le cœur exempt de chlorure.

Lorsque la structure est soumise à des cycles d'humidification-séchage en présence de chlorures (zone de marnage, exposition aux embruns), les chlorures migrent avec la phase liquide par capillarité, phénomène plus rapide que la diffusion.

Lorsque la teneur en chlorures devient importante au niveau des armatures, il y a dépassivation puis corrosion des armatures. La concentration critique en chlorures libres est d'environ 0,4 % du poids de ciment.

Plus le milieu environnant sera riche en chlorures, plus le risque de corrosion des armatures sera important.

La vitesse de pénétration des chlorures est d'autant plus faible que la porosité de la pâte de ciment est faible.



2.3.5.2 Carbonatation

L’air contient du dioxyde de carbone à un taux moyen de 0,03 % en volume, qui réagit sur les hydrates, principalement sur la Portlandite (Ca(OH)2), pour former du carbonate de calcium :

CO2 + Ca(OH)2 ⎯⎯> CaCO3 + H2O

Ce phénomène consomme de la portlandite et conduit à une chute du pH de la solution interstitielle, ce qui entraîne une dépassivation des aciers.

Le dioxyde de carbone pénètre à l’intérieur des pores du béton par un phénomène de diffusion. Or, dans le processus de diffusion du dioxyde de carbone, l’humidité relative des pores du béton joue un rôle primordial.

Ainsi, lorsque les pores du béton sont saturés d’eau, cas des structures immergées, la pénétration est extrêmement faible et la carbonatation pratiquement inexistante.

De la même façon, si le béton se trouve dans un milieu très sec, la quantité d’eau est insuffisante pour dissoudre le gaz carbonique et le béton ne se carbonate que modérément.

Par contre, lorsque la structure est soumise à des cycles d'humidification-séchage (zone de marnage, zone exposée à la pluie et au vent, zone de condensation…), le phénomène de carbonatation est rapide.

La vitesse de carbonatation est d'autant plus faible que la porosité de la pâte de ciment est faible.

2.3.6 Bilan des attaques du béton pour un ouvrage maritime

La situation de l’ouvrage par rapport au milieu marin est un paramètre déterminant des risques de dégradation encourus.

Quatre zones de dégradation peuvent ainsi être définies :

Les zones d’embruns marins sont celles qui ne sont pas en contact direct avec le milieu liquide. L’ouvrage est soumis aux embruns et brouillards marins qui peuvent transporter des sels sur des distances importantes.

Les zones d’aspersion sont situées au-dessus du niveau de l’eau à marée haute. Le béton est soumis aux éclaboussures provoquées par les vagues sur une hauteur variable.

La zone de marnage s’étend sur une hauteur déterminée par la différence entre le niveau de l’eau à marée haute et celui à marée basse. Cette zone est alternativement immergée et émergée.

La zone d’immersion se situe sous le niveau de l’eau à marée basse. Le béton est alors continuellement immergé.



Tous les éléments présentés dans le chapitre 2 :

- la typologie des ouvrages et leurs utilisations, - la nature du béton (armé, non armé, précontraint), - les modalités de construction et les dispositions constructives, - les contraintes environnementales en phase de construction, - l'agressivité du milieu durant l'utilisation de l'ouvrage,

sont tout autant de paramètres fondamentaux qui doivent être pris en compte le plus tôt possible dans la démarche de conception d'un ouvrage en béton situé en site maritime. Leur prise en compte permet en effet au maître d'ouvrage d'être pertinent dans la définition de ses besoins et de ses exigences, et au maître d'œuvre de les traduire en stipulations (voir paragraphe sur les exigences performantielles).

L'identification et la formulation des exigences permettent ainsi au concepteur de prescrire un béton adapté répondant aux besoins et aux contraintes (voir paragraphe sur les spécifications du béton).


Guide d’utilisation du béton en site maritime Chapitre 3 – Béton en site maritime, exigences et spécifications

3. BETON EN SITE MARITIME, EXIGENCES ET SPECIFICATIONS

Ce chapitre donne les outils nécessaires au maître d'ouvrage pour définir ses besoins, ses exigences et ses contraintes, et au maître d'œuvre pour spécifier le béton (par partie d'ouvrage) adapté au contexte et aux problématiques évoqués au chapitre précédent.

3.1 EXIGENCES PERFORMANTIELLES

3.1.1 Résistance mécanique Le béton d'un ouvrage en site maritime doit résister à de multiples sollicitations d'origine mécanique : charges d'exploitation, chocs, abrasion et érosion. Pour résister à ces sollicitations, il doit posséder des propriétés et des caractéristiques spécifiques. Ce paragraphe les présente ainsi que les outils pour les mesurer et les contrôler.

3.1.1.1 Résistance à la compression

La résistance à la compression est la propriété la plus fréquemment mesurée sur béton durci. Elle sert au dimensionnement des structures. La résistance à la compression normative du béton est la résistance à la compression à 28 jours.

Lors de l'établissement d'un projet, la définition d'une valeur de résistance à la compression à 28 jours n'est pas suffisante pour définir le béton.

La norme NF EN 206-1 définit seize classes de résistance pour les bétons de masse volumique normale et les bétons lourds :

Classe fck-cyl (en N/mm2) fck-cube (en N/mm2) C8/10 8 10

C12/15 12 15 C16/20 16 20 C20/25 20 25 C25/30 25 30 C30/37 30 37 C35/45 35 45 C40/50 40 50 C45/55 45 55 C50/60 50 60 C55/67 55 67 C60/75 60 75 C70/85 70 85 C80/95 80 95

C90/105 90 105 C100/115 100 115

La résistance du béton mesurée doit être statistiquement égale ou supérieure à la résistance caractéristique minimale pour la classe de résistance spécifiée et pour le type de béton considéré (léger, ordinaire ou lourd).



La valeur fck-cyl est la résistance caractéristique éxigée à 28 jours mesurée sur des cylindres aux dimensions normatives.

La valeur fck-cube est la résistance caractéristique éxigée à 28 jours mesurée sur des cubes aux dimensions normatives. La résistance caractéristique est la valeur de la résistance en dessous de laquelle peuvent se situer 5 % de la population de tous les résultats des mesures de résistance possibles effectués pour le volume de béton considéré.

Remarque 1 : Influence de la formulation sur les performances du béton La compacité de la pâte conditionne, parmi d’autres paramètres, la résistance du béton. Féret [11] a établi en 1896 une loi empirique dans laquelle il tient compte de la résistance de la pâte de ciment pour le calcul de la résistance des bétons :

2

15,31

1

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

×+××=

CE

RKf cc

où : fc : résistance du béton en compression à j jours K: coefficient granulaire Rc: résistance du ciment mesurée sur mortier normal1 E: Quantité d'eau en kg C: Quantité de ciment en kg

La Figure 1 donne l’évolution de fc/Rc en fonction du rapport massique eau sur ciment (E/C) dans le cas où K=4,9 et illustre l’influence du rapport E/C sur la résistance du béton. Le rapport E/C est le paramètre de composition le plus important pour la résistance du béton. Ce rapport E/C détermine également la porosité de la pâte de ciment durcie (propriété liée à la compacité) qui joue un rôle fondamental pour la durabilité du béton. L’importance du rapport E/C vis-à-vis de la durabilité du matériau est expliquée plus en détail au paragraphe 3.3.6.

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Rapport E/C

fc /R

c

Figure 1 : Évolution de fc/Rc en fonction du rapport E/C (K = 4,9)

1 Le mortier normal est un mortier de composition bien définie et confectionné à partir d’un sable normalisé (NF EN 196-1)



Remarque 2 : Influence de la mise en œuvre sur les performances du béton Bien formuler un béton et soigner sa composition par le choix de constituants adaptés est nécessaire, mais pas suffisant pour obtenir un béton de qualité, c’est-à-dire résistant, durable et offrant des parements esthétiques. Il est indispensable que les moyens de mise en œuvre soient adaptés et correctement utilisés afin de chasser l’air piégé lors de la fabrication, par serrage du béton, sans provoquer de ségrégation. En effet, la présence d’air dans le béton réduit considérablement la résistance de celui-ci : 5 % d’air dans le béton peut faire chuter la résistance de plus de 30 % selon Neville [42]. Cet air peut être de l’air entraîné lors de la fabrication, de l’air occlus (résidu d’un serrage insuffisant) ou bien encore des vides laissés après le départ de l’eau libre en excès.

Remarque 3: Influence de la température Une élévation de la température active les réactions d’hydratation du ciment et favorise le développement de résistances élevées au jeune âge. Cependant, cet effet bénéfique à court terme peut réduire également les résistances à plus long terme. Le traitement thermique des bétons est souvent utilisé en préfabrication afin d’obtenir le plus rapidement possible les résistances nécessaires au décoffrage. Il convient de trouver un compromis entre l’obtention des résistances au jeune âge et les résistances à long terme. L’additif au fascicule 65 impose que la résistance à 28 jours du béton traité thermiquement soit au moins égale à 90 % du même béton non traité. Les essais pour mesurer et contrôler la résistance du béton:

Les opérations de décoffrage et de manutention nécessitent une mesure fiable de la résistance du béton dans l'ouvrage. Cette mesure permet également de quantifier un facteur important pour ce qui est de la durabilité, de l'aspect du parement et de la tenue mécanique.

Les éprouvettes d'information

C'est la méthode classique pour évaluer la résistance au jeune âge du béton dans l'ouvrage. Elle consiste à réaliser des éprouvettes d'information conservées dans des conditions "voisines" de celles de l'ouvrage . Ces éprouvettes sont écrasées en laboratoire à un âge donné pour déterminer leur résistance en compression.

Ces résultats permettent, en fonction de valeurs de résistances prévues de procéder à :

un décoffrage,

une mise en tension,

une démolition d'un élément, en cas de résistance trop faible, etc…

Les éprouvettes de contrôle

Ces éprouvettes sont confectionnées lors des opérations de bétonnage et conservées en laboratoire conformément à la norme NF EN 12390-2. Elles sont écrasées à l'âge de 28 jours. Le résultat permet de juger la conformité du béton mis en œuvre.



La maturométrie: Les méthodes de détermination de la résistance du béton évoquées ci-dessus présentent un certain nombre d'inconvénients :

Du fait des différences en terme de rapport volume de béton sur surface d'échange avec l'extérieur, il existe systématiquement un écart entre l'historique de la température au sein des éprouvettes d'information et au sein de l'ouvrage. Ces différences sont d'autant plus importantes que les pièces de béton sont de forte épaisseur. La prise et le durcissement du béton étant influencés par la température, il existe donc des différences importantes entre la résistance mesurée sur éprouvette d'information et la résistance réelle du béton dans l'ouvrage (voir norme EN 13791).

La maturométrie permet de s'affranchir de ces difficultés. La méthode consiste, à partir du suivi de la température au sein de l'ouvrage, à déterminer par calcul (au jeune âge) le degré d'avancement des réactions d'hydratation correspondant au durcissement du béton.

Basée sur la "loi de maturité" ("deux bétons de même composition ayant même valeur de maturité auront même résistance quelle que soit l'histoire des températures ayant conduit à cette valeur de maturité"), la maturométrie permet de connaître la résistance du béton in situ à partir de la relation entre le degré d'avancement et la résistance. Cette relation est déterminée par étalonnage pour une formulation de béton particulière.

La maturométrie s'appuie sur le fait établi que, pour un béton donné, la résistance au jeune âge ne dépend que de l'histoire thermique. La loi d'Arrhénius s'est révélée être la plus appropriée pour décrire la sensibilité de la vitesse de durcissement du béton à la température. Elle comprend un paramètre unique, l'énergie d'activation Ea, qui traduit le degré de sensibilité du béton.

K(T) = A.exp( RTEa− )

A: Constante de proportionnalité R: Constante des gaz parfait (8314 J/mol.K) Ea: Energie d'activation apparente du béton (J/Mol)

Un béton donné est caractérisé par son énergie d'activation apparente et sa courbe de référence (relation maturité /résistance). L'application de la loi d'Arrhénius permet alors de transformer un historique de température quelconque en une valeur de maturité de laquelle on peut déduire la résistance mécanique.



3.1.1.2 Résistance au choc et à l'abrasion D'une façon générale, le classement d'un béton vis-à-vis de cette propriété va dans le même sens que la résistance à la compression et à la traction. Néanmoins, il est préférable de définir une spécification performantielle plus directe. En effet, la formulation d'exigences en terme de résistance au choc et à l'abrasion orientera vers l'utilisation de granulats durs et une matrice cimentaire de haute qualité.

Les exigences souhaitées en terme de résistance aux chocs et à l'abrasion peuvent être définies de deux manières :

- exigence de moyens :

Dans ce cas, les exigences portent sur la nature des composants du béton :

Composants Qualité visée Exemple Essais

Ciment Compacité de la matrice cimentaire

Addition d'éléments ultra-fins comme la fumée de silice

Essai Los Angeles: Résistance mécanique aux chocs des granulats Granulats Densité élevée et

dureté

Utilisation de granulats alumineux synthétiques. Ils se caractérisent par une densité élevée et une exceptionnelle dureté

Essai Micro-Deval: Résistance mécanique à l'usure des granulats

Fibres Résistance à la traction Ajout de fibres métalliques

Dans le cas d'emploi de fibres, des essais de qualification sont nécessaires afin d'optimiser le choix de la fibre à retenir : nature, longueur, épaisseur, géométrie, dosage,…

- exigences performantielles :

Dans ce cas, les exigences portent sur les propriétés finales du béton.

La Compagnie Nationale du Rhône (CNR) a développé dans le cadre d'une problématique fluviale (barrages) deux essais de qualification du béton vis-à-vis de sa tenue à l'abrasion et aux chocs. Ces essais sont bien évidemment applicables dans le cadre d'une problématique maritime :

Abrasion Essais sur métaux anti-usure

Attaque sur éprouvette d'un jet d'eau chargé de sable - L'indice d'abrasion est donné en référence à l'empreinte équivalente sur le verre

Choc Essais de tenue aux chocs

Mesure du volume d'une empreinte due aux chocs d'une boule métallique sur une éprouvette

Ces essais permettent de déterminer un "indice CNR". Cet indice permet de classer le béton considéré dans des familles en fonction de sa résistance.

3.1.2 Exigences esthétiques Dans le cadre de la construction d'un ouvrage situé dans un port de plaisance, en milieu urbain ou dans un site classé, le maître d'ouvrage peut être amené à formuler des exigences en terme d'esthétique.



Dans ce guide, nous nous limiterons à l'esthétique et à la qualité du parement en béton des parties visibles des ouvrages (poutres de rive, fronts de quai, plate-forme de quai,…). Les exigences à formuler portent sur les éléments suivants :

la teinte, la texture, la régularité, les tolérances de forme.

Remarque : Même si l'ouvrage ne présente pas de caractère esthétique particulier, nous conseillons tout de même fortement au maître d'ouvrage de formuler des exigences en terme de qualité de parement pour les parties visibles de l'ouvrage. La maîtrise d'œuvre devra donc définir les spécifications adéquates pour répondre à ces exigences.

3.1.3 Ouvrabilité Le béton frais a la capacité de se déformer et de s’écouler ce qui permet de le transporter, par exemple en le pompant, et de remplir les coffrages. Cette aptitude du béton à la déformation est souvent traduite par les termes de consistance, de maniabilité ou d’ouvrabilité, mais ces termes consacrés par la pratique ne traduisent que partiellement et de manière conventionnelle l’état du béton frais.

La consistance traduit la quantité d’énergie à fournir au matériau pour le mettre en place en expulsant tout l’air piégé lors du malaxage et du transport. Les notions de maniabilité ou d’ouvrabilité sont les traductions de l’aptitude du béton à se déformer pour des conditions de mise en œuvre données.

L'ouvrabilité est une caractéristique du béton fondamentale en phase de construction. Elle intéresse tout d'abord essentiellement l'entrepreneur qui aura à mettre en œuvre le béton. Mais elle intéresse aussi le maître d'ouvrage puisque la maîtrise de l'ouvrabilité peut avoir une incidence sur la durabilité future de la structure en béton. Au regard des spécificités des ouvrages en site maritime, elle doit donc être parfaitement maîtrisée. Deux paramètres permettent de caractériser cette donnée : la consistance et la teneur en air du béton frais.

3.1.3.1 La consistance du béton frais Pour les bétons courants, on convient de caractériser globalement leur aptitude à être mis en place dans les coffrages par la mesure d’une grandeur unique. On appelle consistance la grandeur ainsi mesurée.

La bonne consistance du béton est celle qui permet de mettre le béton en œuvre dans l’ouvrage avec les moyens et dans les conditions du chantier. Elle dépend de :

la partie d’ouvrage à bétonner (densité de ferraillage, pente éventuelle, possibilité de vibration…),

la configuration de la pièce à bétonner (zone immergée, accessibilité…), des moyens de transport du béton (goulotte, benne, pompe…).

Le prescripteur devra donc identifier très tôt les difficultés de bétonnage et définir les moyens de transport et la technique de mise en œuvre du béton . La connaissance de ces éléments lui permettra de spécifier un béton adapté à la construction de son ouvrage en terme d'ouvrabilité.

Tout ajout d’eau est strictement interdit sur le chantier. Dans le cas d'une ouvrabilité inadaptée, il conviendrait de réaliser une nouvelle étude de formulation du béton.



Ajustement de la quantité d'eau en centrale de béton prêt à l'emploi :

Pour des bétons ordinaires, le fournisseur de béton pourra procéder en centrale à des corrections d'eau dans une fourchette de plus ou moins 20 l/m3 à condition de respecter également les tolérances de plus ou moins 5 %.

La consistance des bétons spéciaux (BAP notamment) est très sensible aux variations de quantité d'eau. Ces dernières devront être limitées (< 10 l/m3) et parfaitement maîtrisées.

Les outils pour mesurer et contrôler la consistance du béton frais :

La consistance n’est pas une caractéristique intrinsèque du béton mais dépend de l’appareil qui sert à la mesurer. C’est pourquoi, quand on donne une valeur de consistance, il faut expliquer de quelle manière elle a été mesurée.

Pour mesurer et contrôler la consistance du béton, il existe différents essais parmi lesquels :

• le cône d’Abrams (NF EN 12350-2)

Il s’agit de l’essai le plus courant et l’un des plus simples. L’essai consiste à remplir de béton un moule tronconique en trois couches tassées avec une tige d’acier de 16 mm de diamètre. Chaque couche est piquée 25 fois. Le moule est ensuite soulevé avec délicatesse et l’on mesure aussitôt après l’affaissement (ou slump).

Classe d’affaissement

(NF EN 206-1) Affaissement

S1 Entre 10 et 40 mm




S5 ≥ 220 mm

Tableau 1 : Classes d’affaissement du béton frais (cône d’Abrams)

Lorsque la classe d'affaissement est S5, l'essai au cône d'abrams n'est plus adapté. Il convient alors de faire un essai d'étalement.

• L'essai d'étalement

L'essai d'étalement est utilisé pour caractériser la fluidité du béton. Il est bien adapté au béton de classe d'affaissement S5. L'essai consiste à mesurer le diamètre du béton s'étant étalé sur une table d'étalement.



La norme NF EN 206-1 définit les classes de consistance pour cet essai :

Classe d’étalement

(NF EN 206-1) Diamètre d’étalement

F1 ≤ 34 cm

F2 Entre 35 et 41 cm




F6 ≥ 63 cm

Tableau 2 : Classes d’étalement du béton frais

Nota : il existe d'autres essais permettant la mesure de la consistance du béton frais. Pour les connaître, le lecteur pourra se reporter à la norme NF EN 206-1.

3.1.3.2 La teneur en air du béton frais

L'air occlus dans le béton :

Lors du malaxage du béton, les pales du malaxeur introduisent des bulles d’air qui, si elles ne sont pas stabilisées par un adjuvant entraîneur d’air, éclatent aussitôt. Cependant un béton courant contient toujours un certain nombre de bulles d’air dont le diamètre est presque toujours supérieur à un millimètre.

Cet air piégé dans le béton durci, aussi appelé air occlus, peut occuper 1 à 2,5 % du volume total. Ces bulles d’air grossières n’ont rien de comparable avec les millions de petites bulles d’air entraînés qui sont stabilisées par l’ajout des molécules tensio-actives des agents entraîneur d’air. Ces bulles sphériques ont un diamètre compris entre 10 μm et 1 mm, leur diamètre moyen étant de l’ordre de 50 μm. Un béton à air entraîné qui contient un volume d’air total de 5 à 6 % (incluant l’air occlus) contient de 0,5 à 1,5 million de bulles par centimètre cube de pâte de ciment hydratée.

La mesure de la teneur en air s’effectue à l’aide d’un aéromètre à béton sur le principe d’une réserve de compressibilité du béton frais.

Sur béton frais, l’air entraîné réduit le ressuage et améliore l’ouvrabilité, ce qui permet une réduction d’eau à maniabilité constante. Sur béton durci, bien qu’indispensable pour la durabilité des bétons exposés au gel sévère et aux sels fondants, il présente l’inconvénient de réduire la résistance du béton. Pour un rapport E/C constant, 1 % d’air entraîné supplémentaire fait chuter la résistance de 4 à 6 %.

Pour des bétons courants, à teneur en air constante, la demande d’adjuvant entraîneur d’air augmente avec le dosage en ciment. De même, pour des dosages en entraîneur d’air et en ciment constants, le volume d’air entraîné augmente rapidement lorsque la dimension du plus gros granulat diminue.

En pratique, on cherchera à augmenter la teneur en air du béton uniquement pour les bétons soumis aux cycles de gel-dégel. La teneur en air recherchée est alors généralement de 4 à 8 % pour un béton de granularité 0/20 mm. Lorsque la granulométrie est plus faible la teneur en air doit être plus forte.



D'une façon générale, en environnement marin, on cherche à augmenter la compacité du béton afin de limiter la pénétration des agents agressifs. L'utilisation des entraîneurs d'air n'est donc pas recommandée.

3.1.4 Exigences de durabilité

3.1.4.1 Notion de durabilité

On dit que le béton est durable s’il conserve aussi longtemps qu’il le faut à la fois son intégrité et les caractéristiques requises.

La durabilité du béton armé est directement liée à : ses propriétés de transfert, c’est-à-dire à la résistance qu’il oppose à la pénétration et à la

diffusion des agents agressifs en son sein (pénétration des chlorures et du dioxyde de carbone par exemple),

sa susceptibilité à développer des pathologies internes (alcali-réaction, réaction sulfatique interne par exemple).

La durabilité introduit donc des notions de propagation et de cinétique.

3.1.4.2 Durabilité du béton vis-à-vis de la corrosion des armatures

3.1.4.2.1 Pénétration des chlorures La présence d’ions chlorure en concentration élevée dans le béton au niveau des armatures provoque une dépassivation de l’acier et par suite sa corrosion. Les chlorures, provenant du milieu environnant, pénètrent dans le béton selon un processus assimilé à une diffusion. Le coefficient de diffusion des ions chlorure est donc un paramètre fondamental de la durabilité du béton armé, lorsque ce dernier se trouve exposé à des sels marins. L’évaluation de ce paramètre peut ainsi aider au choix de la formulation du béton adaptée à l’environnement marin.

IInnccuubbaattiioonn PPrrooppaaggaattiioonn

DDiiffffuussiioonn ddeess cchhlloorruurreess eett dduu ddiiooxxyyddee ddee ccaarrbboonnee

DDééggrraaddaattiioonn pprrooggrreessssiivvee ddeessaarrmmaattuurreess

Taux de corrosion

Initi

atio

n



3.1.4.2.2 Pénétration du gaz carbonique La carbonatation du béton est un phénomène conduisant à la corrosion des armatures du béton armé. La réaction du gaz carbonique présent dans l’atmosphère avec la pâte de ciment entraîne un abaissement du pH du béton avec pour conséquence une dépassivation des aciers. Cette dépassivation est particulièrement préjudiciable en présence d’ions chlorure. La perméabilité aux gaz est donc un paramètre fondamental de la durabilité du béton armé. Elle caractérise la capacité du béton à résister à la pénétration des gaz. D’une manière générale, la vitesse de progression du front de carbonatation diminue avec le temps (la carbonatation provoque une diminution de la porosité). Cette vitesse dépend des caractéristiques du matériau (porosité, nature du ciment,…) et de l’humidité relative du milieu. La dégradation du béton armé en site maritime est essentiellement due à la corrosion des armatures par pénétration des chlorures et dans une moindre mesure par carbonatation du béton d'enrobage. On s’intéressera donc plus particulièrement à la durabilité vis-à-vis de la corrosion des armatures et donc à la « capacité » du matériau à résister en premier lieu à la pénétration des chlorures, et en second lieu à celle du gaz carbonique.

Carbonatation

Humidité Relative (%) 0 100



Pénétration des chlorures dans le béton :

Le profil de concentration en chlorures libres dans un béton est une courbe concentration-profondeur strictement décroissante (profil de diffusion) si les cycles d’humidité/séchage sont négligeables. Sinon, ce profil n’est décroissant qu’à partir d’une certaine profondeur.

3.1.4.3 Durabilité vis-à-vis de l'alcali-réaction et de la réaction sulfatique interne L'alcali-réaction et la réaction sulfatique interne se manifestent par l'apparition d'un réseau de fissures sous forme d'un maillage plus ou moins régulier. A ce stade, les fissures modifient les propriétés de transfert du béton et peuvent donc favoriser la pénétration des agents agressifs (chlorures, gaz carbonique) et donc la corrosion des armatures. Ensuite, l'altération peut devenir structurelle et modifier les propriétés mécaniques du béton. En milieu maritime, la prévention contre les risques d'alcali-réaction et de réaction sulfatique interne est donc fondamentale pour maintenir et garantir la durabilité du béton.

CCll--

CCll--

CCll--

CCll--

Concentration en chlorures

[Cl-]

EEnnrroobbaaggee

ZZoo nn

ee dd ee

ccoo nn

vv eecc tt

ii oonn

ZZoo nn

ee dd ee

ddii ff ff

uu ssii oo

nn

AArrmmaattuurree



Comment réaliser un béton durable ?

En première approche, un béton durable est un béton de faible porosité capillaire. La porosité capillaire est le volume total des canaux qui traversent le béton, ce qui correspond au volume entre les grains de ciment non comblé par les hydrates.

Pour réduire la porosité capillaire, on peut : - densifier la pâte en diminuant la quantité d'eau par rapport à la quantité d'éléments fins (ciment et fines des granulats) tout en maintenant une maniabilité suffisante compte tenu des moyens de serrage par l'utilisation d'un plastifiant/réducteur d'eau ou d'un superplastifiant/haut réducteur d'eau, - intensifier le durcissement en augmentant le dosage en ciment : la réaction d'hydratation du ciment produit des hydrates : plus le dosage en ciment est élevé, plus il se forme d'hydrates qui remplissent peu à peu les canaux capillaires et donc diminuent le volume des capillaires, - augmenter l'étendue granulaire, essentiellement en défloculant les grains fins du ciment (de 40 microns à 10 microns environ) grâce à l'utilisation d'un plastifiant/réducteur d'eau ou d'un superplastifiant/haut réducteur d'eau, - utiliser des ultra-fines comme les fumées de silice par exemple, - optimiser le squelette granulaire.

D'autres facteurs sont essentiels à la durabilité d'un béton et orientent la formulation du béton en fonction du type d'exposition du béton :

- La résistance aux agents chimiques : selon la nature du ciment, la proportion d'hydrates résistant aux agents chimiques sera plus ou moins importante. Pour un béton devant résister à un environnement agressif, on utilisera des ciments de caractéristiques complémentaires PM ou ES qui respectent les spécifications chimiques des normes NF P 15-317 (ciment pour travaux à la mer) ou XP P 15-319 (ciment pour travaux à haute teneur en sulfates). - La résistance au gel/dégel : le facteur essentiel pour la durabilité au gel/dégel est la distance entre les bulles d'air et pas seulement la porosité : on a intérêt à créer un réseau de micro-bulles d'air très rapprochées par l'utilisation d'un adjuvant entraîneur d'air, ce qui a pour effet d'augmenter la porosité du béton.

La durabilité du béton réel est fonction de la qualité de la mise en œuvre et dépend notamment des facteurs suivants :

- La qualité de la vibration du béton : un manque de vibration entraîne l'emprisonnement de nombreuses bulles d'air qui contribuent à augmenter la porosité du béton. - La qualité de la cure : dès qu'il n'est plus saturé en eau, le béton d'enrobage ne développe plus de résistance. Ainsi dès le décoffrage et en l'absence de cure efficace, la réaction d'hydratation du béton d'enrobage est fortement ralentie et la porosité capillaire devient plus importante que celle au cœur du béton. Or la durabilité du béton dépend justement fortement de la porosité du béton d'enrobage, - La fissuration accidentelle : les fissures accidentelles (tassement, retrait plastique, thermique, endogène) constituent un chemin privilégié pour les agents agressifs et diminuent la durabilité du béton.



3.2 REFERENTIEL TECHNIQUE L'utilisateur du béton dispose, pour atteindre les exigences présentées dans le paragraphe 3.1, d'un référentiel technique constitué de normes, de fascicules, de guides techniques, de recommandations… qui va le guider et lui permettre de définir un cahier des charges relatif au béton adapté à l'ouvrage qu'il souhaite construire (cf. annexe "Contexte réglementaire et normatif").

3.3 STIPULATIONS Les stipulations permettent au maître d'œuvre de formaliser et rendre contractuelles les exigences identifiées au paraphe 3.1.


Un ouvrage en béton doit répondre à trois exigences fondamentales :

Il doit résister aux charges auxquelles il est soumis : performance mécanique. Il doit résister aux diverses actions agressives de son environnement : durabilité du

matériau. Il doit conserver son aspect et la qualité de ses parements : pérennité de l’aspect.

Le béton doit conserver ces propriétés pendant toute la durée d'utilisation de l'ouvrage.

Les caractéristiques à prescrire pour garantir ces trois propriétés sont intimement liées à :

la nature de l’ouvrage : sa fonction, sa destination, sa durée de vie ; son exposition : l’agressivité de son environnement ; la géométrie de la structure.

Les stipulations portent d'une part sur le matériau lui-même : La composition du béton :

nature et dosage des différents constituants, dosage minimal en ciment, teneur en chlorures, etc…

Les propriétés du béton à l'état frais :

consistance, température du béton, teneur en air occlus, etc…

Les propriétés du béton à l'état durci :

résistance mécanique (compression, traction), résistance aux chocs et à l'abrasion, résistance au gel/dégel, etc…



Mais également sur la façon de le mettre en œuvre dans l'ouvrage : Les techniques de mise en œuvre :

transport, pompage, serrage, cure,etc…

Les dispositions constructives :

enrobage nominal des armatures, diamètre et espacement des armatures, assainissement,etc…



Rôle et responsabilité des différents intervenants dans la prescription du béton

La norme NF EN 206-1 introduit les notions de prescripteur, de producteur et d'utilisateur et définit le rôle et les responsabilités de ces différents intervenants dans la « chaîne » de stipulation du béton.

LLee pprreessccrriipptteeuurr est responsable de la spécification du béton, c’est-à-dire qu’il doit s’assurer de bien prendre en compte tous les paramètres qui permettront de définir le béton à utiliser. La chaîne de prescription du béton fait intervenir plusieurs acteurs : le maître d’ouvrage, le maître d’œuvre et l’entreprise.

Le maître d'ouvrage définit la durée d'utilisation du projet, la fonction et l'aspect souhaité de l'ouvrage et détermine les classes d'exposition. Le maître d'œuvre définit les stipulations qui répondent aux exigences du maître d'ouvrage. L'entreprise met en œuvre les stipulations du maître d'œuvre d'une manière qui dépend des moyens dont elle dispose.

Le prescripteur doit s’assurer que toutes les exigences pertinentes pour obtenir les propriétés nécessaires du béton sont comprises dans les spécifications données au producteur. Le prescripteur doit entre autre prescrire toutes les exigences sur les propriétés du béton qui sont nécessaires au transport, à la mise en place, à la vibration, à la cure du béton et à tout autre traitement ultérieur.

LLee pprroodduucctteeuurr (très souvent il s’agit d’une centrale de béton prêt à l’emploi, dans certains cas il peut s’agir de l’entreprise quand le béton est fabriqué sur le chantier) est responsable de la conformité et du contrôle de production du béton.

LL’’uuttiilliissaatteeuurr (l’entreprise) est responsable de la mise en œuvre du béton dans la structure.

Rappel : La notion de "prescripteur" au sens de la norme NF EN 206-1 intègre les notions de prescription et de spécification.

SSttiippuullaattiioonnss ccoommppllèètteess

SSttiippuullaattiioonnss rréégglleemmeennttaaiirreess

(normes et règlements) NF EN 206-1

Fascicule 65 A

EExxiiggeenncceess ppaarrttiiccuulliièèrreess dduu pprreessccrriipptteeuurr lliiéé àà llaa

ssppéécciiffiicciittéé ddee ll’’oouuvvrraaggee ::- consistance, - résistance au jeune âge, - aspect, etc…

+

SSttiippuullaattiioonnss

SSppéécciiffiiccaattiioonnss

PPrreessccrriippttiioonnss

Résultats

Moyens



3.3.2 Durée d'utilisation du projet La durée d'utilisation du projet que doit exiger le maître d'ouvrage dépend du type d'ouvrage et de sa fonction (importance sociale, économique et stratégique), ainsi que des conditions présumées d'exploitation et éventuellement d'environnement. La durée d'utilisation du projet exigée pourra être différente selon la partie d'ouvrage considérée.

La norme NF EN 206-1 définit la durée de vie comme étant la "période durant laquelle le comportement du béton dans la structure demeurera à un niveau compatible avec les exigences de performance de la structure si celle-ci est correctement entretenue".

L'Eurocode 1 introduit la notion de "durée d'utilisation de projet". Elle correspond à un fonctionnement normal et à une maintenance courante pour un niveau de service donné qui peut également faire intervenir des considérations esthétiques (aspect des parements, par exemple).

Les durées d'utilisation des projets classiquement exigées sont de 50 ans pour les bâtiments et de 100 ans pour les ouvrages d'art. A noter que certains bâtiments exceptionnels sont désormais conçus avec une durée d'utilisation du projet exigée de 70 ans et qu'une durée d'utilisation du projet de 120 ans a été exigée à l'occasion de divers grands projets (Pont Vasco de Gama au Portugal, Tunnel sous la Manche, Pont de Rion-Antirion en Grèce, Viaduc de Millau en France…).

Les spécifications pour la composition et les propriétés du béton définies dans la norme NF EN 206-1 sont établies pour garantir une durée de vie de 50 ans. Si une durée de vie supérieure à 50 ans est exigée, on se reportera aux spécifications des eurocodes qui introduisent cette notion de choix de durée de vie dans le mode de calcul de l'ouvrage.

Pour les ouvrages maritimes, les opérations d'entretien ou de réparation peuvent être rendues très difficiles du fait des contraintes d'accessibilité, des marées, de la météo… Le maître d'ouvrage peut donc avoir intérêt, même pour un ouvrage modeste mais dont la fonction est pérenne, à exiger une durée d'utilisation du projet de 100 ans ou plus.

3.3.3 Types de béton Les armatures du béton armé ou de précontrainte incorporées dans le béton peuvent se corroder sous l'action des agents agressifs (carbonatation ou pénétration des chlorures). La prévention du risque de corrosion des armatures nécessite des exigences supplémentaires par rapport à un béton non armé.

De plus, les conséquences de la corrosion des armatures de précontrainte étant bien plus graves pour la pérennité de l'ouvrage que celles de la corrosion d'armatures passives, les niveaux d'exigence sont plus élevés pour le béton précontraint que pour le béton armé.

Il convient donc de distinguer les trois types de béton :

le béton non armé (NA), le béton armé (BA), le béton précontraint (BP).



Le béton non armé est un béton ne contenant ni armature en acier ni pièce métallique noyée, à l’exception des éléments en acier permettant la manutention des parties préfabriquées, lesquels doivent résister à la corrosion.

Le maître d'œuvre devra s'assurer que le béton livré est un Béton à Propriétés Spécifiées (BPS), produit dont le fournisseur garantit les performances (résistance, consistance, etc…).

Les Bétons à Composition Prescrite (BCP) sont des produits pour lesquels la composition et les constituants à utiliser sont spécifiés au producteur par le prescripteur. Ces produits sont à réserver aux chantiers très spéciaux ayant fait l'objet d'une étude spécifique du béton.

3.3.4 Classes d'exposition

3.3.4.1 Présentation des classes d'exposition La durabilité d'un béton est fonction du type d'attaque extérieure qu'il pourrait subir pendant sa durée d'utilisation et, pour chaque type d'attaque, du niveau d'agressivité croissant vis-à-vis du type d'attaque considéré. La durabilité du béton est prise en compte dans les textes normatifs et réglementaires via la notion de classe d’exposition. Le prescripteur identifie les agressions de l’environnement auxquelles le béton de l’ouvrage ou de chaque partie d’ouvrage sera exposé pendant la durée d’utilisation de la structure.

La détermination des classes d’exposition est fondamentale. Elle constitue la première étape de prescription du béton. Elle permet de définir ses exigences en terme de performances et de durabilité en adéquation avec l’environnement de l’ouvrage.

Il existe dix-huit classes d'exposition à prendre en compte regroupées en six catégories correspondant chacune à un type d'attaque extérieure particulier. A chaque classe d’exposition correspondent des spécifications sous forme d’exigences minimales à respecter. En site maritime, seules quatre de ces catégories sont concernées :

Corrosion induite par la carbonatation

La norme définit quatre classes d'exposition. Ces dernières ne s'appliquent qu'aux bétons de type BA ou BP.

Classe Description de l'environnement

Exemples informatifs illustrant le choix des classes d'exposition

XC1 sec ou humide en permanence

Béton à l'intérieur de bâtiments où le taux d'humidité de l'air ambiant est faible. Béton submergé en permanence dans l'eau.

XC2 Humide, rarement sec Surfaces de béton soumises au contact à long terme de l'eau. Un grand nombre de fondations.

XC3 Humidité modérée Béton à l'intérieur de bâtiment où le taux d'humidité de l'air ambiant est moyen ou élevé. Béton extérieur abrité de la pluie.

XC4 Alternance d'humidité et de séchage

Surfaces soumises au contact de l'eau, mais n'entrant pas dans la classe d'exposition XC2.



Pour les parties d'ouvrage situées en site maritime, seules les classes XC1 et XC4 sont utilisées.

Corrosion induite par les chlorures ayant une origine autre que marine

Lorque le béton contenant des armatures ou des pièces métalliques noyées est soumis au contact d'une eau ayant une origine autre que marine contenant des chlorures, y compris des sels de déverglaçage, les différentes classes d'exposition sont classées comme suit :



XD1 Humidité modérée Surfaces de béton exposées à des chlorures transportés par voie aérienne.

XD2 Humide, rarement sec Piscines Béton exposé à des eaux industrielles contenant des chlorures.

XD3 Alternance d'humidité et de séchage

Eléments de ponts exposés à des projections contenant des chlorures. Chaussées. Dalles de parc de stationnement de véhicules.

Ces classes d'exposition peuvent concerner les ouvrages sur lesquels sont stockés des produits en vrac contenant des chlorures ayant une origine autre que marine ou les ouvrages en régions froides nécessitant l'utilisation de fondants pour l'exploitation du port. Les ouvrages en métropole ne sont généralement pas concernés par ces classes.

Corrosion induite par les chlorures présents dans l'eau de mer

La norme définit trois classes d'exposition. Ces dernières ne s'appliquent qu'aux bétons de type BA ou BP. Lorsque le béton contenant des armatures ou des pièces métalliques noyées est soumis au contact des chlorures présents dans l’eau de mer ou à l’action de l’air véhiculant du sel marin, les trois classes d’exposition sont :

Classe Description de l'environnement Exemples informatifs illustrant le choix des classes d'exposition

XS1 Exposé à l’air véhiculant du sel

marin, mais pas en contact direct avec l’eau de mer

Structures sur ou à proximité d’une côte (< 1 km)

XS2 Immergé en permanence Eléments de structures marines

XS3 Zones de marnage, zones

soumises à des projections ou à des embruns

Eléments de structures marines



Sont à classer en XS3 les éléments de structure en zone de marnage et/ou exposés aux embruns lorqu'ils sont situés à moins de 100 m de la côte, parfois plus, jusqu'à 500 m environ, suivant la configuration des lieux.

Sont à classer en XS1 les éléments de structure situés au-delà de la zone de classement XS3 et situés à moins de 1 km de la côte, parfois plus, jusqu'à 5 km lorqu'ils sont exposés à un air véhiculant du sel marin, suivant la configuration des lieux. Ce ne sont pas en général des ouvrages maritimes (bâtiments, ouvrages routiers, etc…).

Pour les parties d'ouvrage situées en site maritime, toutes les classes peuvent être utilisées.

Attaque gel/dégel avec ou sans agent de déverglaçage

La norme définit quatre classes d'exposition. Ces dernières s'appliquent à tous les types de béton soumis à une attaque significative due à des cycles de gel/dégel alors qu'il est mouillé.



XF1 Saturation modérée en eau sans agent de déverglaçage

Surfaces verticales de bétons exposées à la pluie et au gel.

XF2 Saturation modérée en eau avec agents de déverglaçage

Surfaces verticales de bétons des ouvrages routiers exposées au gel et à l'air véhiculant des agents de déverglaçage.

XF3 Forte saturation en eau, sans agent de déverglaçage

Surfaces horizontales de bétons exposées à la pluie et au gel.

XF4 Zones de marnage, zones

soumises à des projections ou à des embruns

Routes et tabliers de pont exposés aux agents de déverglaçage et surfaces de bétons verticales directement exposées aux projections d'agents de déverglaçage et au gel. Zones des structures marines soumises aux projections et exposées au gel.



En cas de gel faible ou modéré, la classe d'exposition qui doit être retenue est XF1 (sans agent de déverglaçage) ou XF2 (avec agent de déverglaçage).

En cas de gel sévère, la classe d'exposition qui doit être retenue est XF3 (sans agent de déverglaçage) ou XF4 (avec agent de déverglaçage).

Pour Saint-Pierre-et-Miquelon et les Terres Australes et Antarctiques Françaises, le classement est XF4.

Attaques d'origine chimique

Lorsque le béton est exposé aux attaques chimiques se produisant dans les sols naturels, les eaux de surface ou les eaux souterraines, la norme définit trois classes d'exposition. Ces dernières s'appliquent à tous les types de béton.

Les environnements chimiques agressifs classés ci-dessous sont fondés sur des sols et eaux souterraines naturels à une température eau/sol comprise entre 5°C et 25°C et où la vitesse d'écoulement est suffisamment faible pour être assimilée à des conditions statiques.

Le choix de la classe se fait par rapport à la caractéristique chimique conduisant à l'agression la plus élévée.

Lorqu'au moins deux caractéristiques agressives conduisent à une même classe, l'environnement doit être classé dans la classe immédiatement supérieure, sauf si une étude spécifique démontre que ce n'est pas nécessaire. Caractéristique chimique

Méthode d'essai de réference XA1 XA2 XA3

Eaux de surfaces et souterraines SO4

2- en mg/l EN 196-2 ≥ 200 et ≤ 600 > 600 et ≤ 3000 > 3000 et ≤ 6000

pH ISO 4316 ≤ 6,5 et ≥ 5,5 < 5,5et ≥ 4,5 < 4,5 et ≥ 4,0

CO2 agressif en mg/l prEN 13577:1999 ≥ 15 et ≤ 40 > 40 et ≤ 100 > 100 jusqu'à saturation

NH4+ en mg/l ISO 7150-1 ou ISO

7150-2 ≥ 15 et ≤ 30 > 30 et ≤ 60 > 60 et ≤ 100

Mg2+ en mg/l ISO 7980 ≥ 300 et ≤ 1000 > 1000 et ≤ 3000 > 3000 jusqu'à saturation

Sol SO4

2- mg/kg a) total EN 196-2 b) ≥ 2000 et ≤3000 c)

>3000c) et ≤ 12000

> 12000 et ≤24000

Acidité ml/kg DIN 4030-2 > 200 Baumann Gully N'est pas rencontré dans la pratique

a) Les sols argileux dont la perméabilité est inférieure à 10-5 m/s peuvent être classés dans une classe inférieure. b) La méthode d'essai prescrit l'extraction du SO4

2- à l'acide chlorhydrique ; alternativement il est possible de procéder à cette extraction à l'eau si c'est l'usage sur le lieu d'utilisation du béton. c) La limite doit être ramenée de 3000 mg/kg à 2000 mg/kg, en cas de risque d'accumulation d'ions sulfate dans le béton due à l'alternance de périodes sèches et de périodes humides, ou par remontée capillaire.

Ces classes peuvent concerner les ouvrages maritimes en contact d'une eau de mer polluée, de stockage de produits chimiques sur le terre-plein ou pour les parties d'ouvrage enterrées en contact avec des eaux souterraines. Le choix des classes XA nécessite la réalisation d'essais spécifiques sur l'eau, le sol et/ou les produits en contact avec le béton de l'ouvrage.

Par défaut, la classe XA2 sera retenue pour toutes les parties d'ouvrage en contact avec le sol (fondations, soutènement).



3.3.4.2 Choix des classes d'exposition Chaque béton d’une partie d’ouvrage peut être soumis simultanément à plusieurs agressions environnementales. Pour chaque partie d'ouvrage, le prescripteur passe donc en revue chacune des catégories d'exposition (XC, XS, XF, XA). Pour chacune d'elle, il sélectionne la classe d'exposition correspondante.

Un même béton peut être soumis simultanément à plusieurs actions environnementales et peut ainsi être classé dans plusieurs classes d’exposition différentes. Dans ce cas, le béton devra respecter les exigences définies pour chaque classe.

Exemple :

Pour une poutre d'accostage en béton armé se situant à la fois en zone de marnage et en zone d'embruns à Brest.

- Corrosion induite par la carbonatation :

La classe d'exposition à retenir est XC4 car l'élément est dans une zone d'alternance d'humidité et de séchage.

- Corrosion induite par les chlorures ayant une origine autre que marine :

il n'y a pas lieu de retenir ces classes d'exposition car nous sommes dans le cas où les chlorures sont d'origine marine, sauf s'il y avait stockage de produits fortement chargés en sel sur les quais.

- Corrosion induite par les chlorures présents dans l'eau de mer :

L'élément se situant en zone de marnage et en zone d'embruns la classe d'exposition à retenir est XS3.

- Attaque gel/dégel :

Brest étant en zone de gel faible, il n'y a pas lieu de ici de retenir cette classe d'exposition.

- Attaques chimiques :

Cette partie d'ouvrage n'étant pas en contact avec un sol ou une eau souterraine, il n'y a pas lieu ici de retenir cette classe d'exposition.

3.3.5 Classes de teneur en chlorures Les chlorures étant agressifs vis-à-vis des armatures et, dans une moindre mesure, vis-à-vis du béton seul, le prescripteur doit exiger, pour chaque partie d'ouvrage, une classe de teneur en chlorures. Cette classe de teneur en chlorures est fonction du type de béton (NA, BA, BP).

La classe de teneur en chlorures correspond à la teneur maximale en chlorures du béton rapportée à la quantité de ciment. Par exemple, la classe Cl 0,40 correspond à une teneur maximale en Cl- rapportée à la masse de ciment de 0,40 %.



Le tableau ci-dessous donne la classe de teneur en chlorures en fonction du type de béton :

Type de béton Condition particulière

Classe de teneur en chlorures

Béton non armé (NA) Cl 1,0

Béton armé (BA) cas général

Cl 0,40

Béton armé (BA) dans un ouvrage

maritime Cl 0,20

par post-tension Cl 0,20 Béton précontraint (BP) par pré-tension Cl 0,15 Béton précontraint (BP)

dans un ouvrage maritime

Cl 0,15

Classe de teneur en chlorures en fonction du type de béton

Exemple :

Pour une poutre d'accostage en béton armé se situant à la fois en zone de marnage et en zone d'embruns à Brest, la valeur à retenir est Cl 0,20.

Vérification d'une formule de béton :

Pour déterminer la teneur en chlorures d'un béton, la somme des contributions de tous les constituants doit être calculée selon une des méthodes décrites dans la norme NF EN 206-1 à l'article 5.2.7.

- Première méthode :

Le calcul est fondé sur la teneur maximale en chlorures du constituant fixée dans la norme relative au constituant, ou sur celle déclarée par le producteur, pour chacun des constituants.



Exemple d'application :

Constituants dosage sec en kg/m3 de béton

teneur en chlorures en %

Quantité de chlorures en kg

Sable 0/4 825 0,004 0,0346

Gravier 4/10 330 0,001 0,0033

Gravier 10/20 660 0,001 0,0067

Ciment 385 0,02 0,08

adjuvant 2.31 0,1 0,0023

eau efficace 184 0,005 0,0092

Total: 0,136

La quantité de chlorures par rapport à la quantité de ciment est donc de 0,136/385 soit 0,04 % donc strictement inférieure à 0,2.

- Deuxième méthode :

Le calcul est basé sur la teneur en chlorures des constituants, calculée mensuellement sur la base de la somme des moyennes des 25 dernières déterminations de la teneur en chlorures, augmentée de 1,64 fois l'écart-type calculé pour chaque constituant.

Cette méthode s'applique particulièrement aux granulats marins et en l'absence de valeur maximale normalisée.

3.3.6 Spécifications principales pour la composition et les propriétés du béton

Une fois qu'ont été choisis :

la durée d'utilisation du projet, le type de béton, les classes d'exposition et de chlorures,

le prescripteur peut alors déterminer les exigences (en terme de composition et de propriétés du béton) qu'il va intégrer à son cahier des charges.

Critère n° 1 : Rapport Eeff/Léq

Le rapport eau efficace (Eeff) sur liant équivalent (Léq) est le principal critère de durabilité : plus l'environnement du béton est agressif, plus on a intérêt à diminuer la porosité du béton en diminuant le rapport Eeff/Léq. Les textes réglementaires et normatifs fixent, pour chaque classe d'exposition, un Eeff/Léq maximal. En environnement maritime, il varie de 0,50 pour un environnement peu agressif à 0,45 pour un environnement très agressif.



Eau efficace :

L'eau efficace (Eeff) est la quantité d'eau qui participe à la réaction d'hydradation du ciment et donc à la prise du béton.

Dans la fabrication du béton l'eau est apportée sous différentes formes :

Eau apportée par les granulats et les sables : Egr Eau apportée par les adjuvants : Eadj Eau apportée par l'unité de fabrication : Ecent Eau absorbée par les granulats et les sables : Eabs

L'eau efficace est donc : Eeff = Egr + Eadj + Ecent - Eabs

Calcul de la quantité d'eau apportée par les granulats : Cette quantité d'eau se calcule à partir des teneurs en eau (%) données par l'unité de fabrication. Soit gr1 et gr2 deux coupures de granulat et TE1 et TE2 leurs teneurs en eau respectives. Soit M1 et M2 leurs masses humides (pesées par l'unité de fabrication).

Egr = Egr1 + Egr2 = M1TE1 + M2TE2 [kg/m3]

Calcul de la quantité d'eau absorbée par les granulats :

Soit abs1 et abs2 les coefficients d'absorption respectifs des deux granulats. Eabs = Eabs1 + Eabs2

= M1(1 - TE1)abs1 + M2 (1-TE2)abs2 [kg/m3]

Calcul de la quantité d'eau apportée par un adjuvant :

Soit adj un adjuvant de densité d (en kilogrammes par litre) et de pourcentage d'extrait sec x. L'adjuvant est dosé à l litres par mètre cube de béton.

Eadj = dl(1-x) [kg/m3]

Résistance et rapport Eeff/Léq : Le rapport Eeff/Léq est difficilement mesurable compte tenu de l'incertitude sur l'humidité réelle du sable et des gravillons. Or pour une formule de béton donnée, le rapport Eeff/Léq est lié à la résistance mécanique du béton (voir les lois empiriques de Feret et de Bolomey). Un moyen indirect de contrôler le respect du rapport Eeff/Léq est le contrôle de la résistance mécanique du béton, caractéristique facilement mesurable sur éprouvette de béton. S'assurer d'une résistance minimale permet ainsi de s'assurer indirectement du rapport Eeff/ Léq maximal.

Critère n° 2 : Classe de résistance minimale Pour des considérations de durabilité, pour chaque classe d'exposition, il est introduit une classe de résistance minimale. En environnement maritime et pour un béton coulé en place, elle varie entre C30/37 pour un environnement très peu agressif et C35/45 pour un environnement très agressif.



Critère n° 3 : Teneur minimum en ciment (ou liant équivalent)

La teneur minimum en ciment (ou liant équivalent) est un critère de durabilité : augmenter le dosage en ciment permet d'intensifier le durcissement du béton. Mais ce critère, associé au rapport Eeff/Léq, répond surtout au besoin d'assurer une quantité minimale de pâte interstitielle entre les granulats. Il s'agit d'un critère de sécurité pour s'assurer qu'il y a, en tout point, de la pâte pour enrober et "coller" tous les grains. Lorsque la taille des grains diminue, la surface totale des grains à enrober étant plus grande, il est nécessaire d'augmenter le dosage en ciment afin d'assurer un enrobage suffisant.

Ainsi, pour chaque classe d'exposition, un dosage minimal en ciment (ou en liant équivalent) est défini.

En environnement maritime et pour un béton coulé en place, elle varie de 330 kg/m3 pour un environnement peu agressif à 385 kg/m3 pour un environnement très agressif.

ATTENTION AU SURDOSAGE EN CIMENT

Un surdosage en ciment entraîne inévitablement des problèmes de mise en œuvre liés à un durcissement rapide et augmente de beaucoup le retrait au séchage. Par conséquent, il nuit à la durabilité du béton armé et donc de l'ouvrage.

Plus la pièce est massive, plus le surdosage en ciment est préjudiciable en raison du phénomène d'exothermie qui provoque une élévation importante de température à l'intérieur de la pièce.

Cet effet présente les dangers suivants :

- l'élévation de température accentue tous les problèmes de retrait du béton, - une réaction sulfatique interne peut être provoquée.

Demander un dosage en ciment de plus de 450 kg/m3 est préjudiciable !

Liant équivalent :

Le concept de liant équivalent permet de prendre en compte certaines additions pour la détermination des teneurs en ciment. En effet, certaines additions participent au phénomène de prise du béton ou le favorisent. Il convient donc d'en tenir compte.

La norme NF EN 206-1 définit les modalités de prise en compte de ces additions :

Léq = C + kA

Léq : Liant équivalent [kg/m3] C : Quantité de ciment [kg/m3] A : Quantité d'addition [kg/m3] k : Coefficient de prise en compte de l'addition

Remarque : En cas d'utilisation du concept de liant équivalent, la quantité d'addition A qu'il est possible de substituer au ciment est limitée par le respect d'une valeur maximale du rapport A/(A + C) en fonction de la classe d'exposition. C est la quantité de ciment par mètre cube de béton (en kg/m3) et A est la quantité d'addition par mètre cube de béton prise en compte dans le liant équivalent (en kg/m3).



Les valeurs limites du rapport A/(A+C) sont données dans le tableau NA.F.1 de la norme NF EN 206-1.

Critère n° 4 : Teneur minimale en air Pour les bétons soumis à une attaque de type gel/dégel, le facteur essentiel pour la durabilité est la distance entre les bulles d'air : on a intérêt à créer un réseau de micro-bulles d'air très rapprochées par l'utilisation d'un adjuvant entraîneur d'air. La spécification porte sur le respect d'une valeur minimale de 4 % de la teneur en air du béton. Cependant, dans le cas de béton armé ou précontraint, une augmentation de la porosité du béton d'enrobage peut favoriser la corrosion des armatures métalliques. En environnement maritime, on cherche à augmenter la compacité du béton afin de limiter la pénétration des agents agressifs. L’utilisation des entraineurs d’air n’est donc pas recommandée.

Critère n° 5 : Nature du ciment Dans les marchés de travaux, il est impératif de spécifier dans le cahier des clauses techniques particulières (CCTP) d’utiliser des ciments dits « prise mer » pour les ouvrages en site maritime. Ils sont identifiés par leur désignation normalisée suivie de la notation PM. Bien souvent, les ciments dits « prise mer » sont également résistants aux « eaux séléniteuses » ES. Cette caractéristique complémentaire leur confère une bonne tenue dans un milieu à haute teneur en sulfates2. Dans le cas où la partie d'ouvrage comprend des armatures de précontrainte, l'utilisation d'un ciment ayant la caractéristique complémentaire CP (teneur en sulfures limitée) est obligatoire. Ce sont des ciments dont la teneur en sulfures est inférieure à une valeur donnée.

Le fascicule de documentation FD P 15-010 donne des recommandations pour le choix des ciments. Ces recommandations permettent de remarquer le fait que certains ciments au laitier (CEM III et CEM V) sont adaptés aux travaux à la mer. Les autres ciments listés, s'ils sont conformes à la norme NF P 15-317, peuvent également être employés pour des travaux maritimes.

Le fascicule de documentation FD P 15-010 fournit également douze fiches techniques relativement précises qui décrivent la composition, les valeurs minimales garanties de résistance, les emplois habituels, ainsi que les emplois nécessitant des précautions particulières pour chacun des types de ciment. Ces fiches permettent par exemple de déterminer quels ciments semblent plus adaptés aux travaux en grande masse, quels ciments seront susceptibles de produire un béton à hautes performances, etc... Le fascicule de documentation P 18-011 (en cours de révision et de mise en conformité avec la norme NF EN 206-1) donne pour sa part des recommandations pour le choix du ciment en fonction de la nature et de l’agressivité du milieu. Le tableau suivant s'inspire de ces recommandations dans le cas où le milieu contient de l’eau de mer.

2 Les sulfates peuvent provenir de l’eau de mer, des rejets industriels ou agricoles, de réseaux d’assainissement, etc…



Conditions d’exposition Immersion totale Zones de marnage

Zones aspergées

Degré d’agressivité Moyennement agressif Fortement agressif

Choix du ciment

CEM I avec C3A ≤ 10 %

CEM II/A et B avec C3A ≤ 10 %

CEM III/C

CEM III/A et B

CEM V/A et B

Ciments alumineux

CEM I avec C3A ≤ 5 %

Ciments contenant du laitier :

CEM III/C

CEM III/A et B (*)

CEM V/A et B (**)

Ciments alumineux (*) avec laitier ≥ 60 % (**) avec chaux CaO du ciment ≤ 50 %

Recommandations pour le choix du ciment en eau de mer

3.3.7 Prévention contre les risques d'alcali-réaction En complément des exigences découlant des classes d'exposition, le maître d'ouvrage doit évaluer le niveau de prévention à exiger pour l'ouvrage par rapport aux risques de désordres dus à l'alcali réaction et à leurs conséquences. Le principe de détermination du niveau de prévention peut s'appliquer à un ouvrage entier ou à différentes parties d'un même ouvrage.

Le guide du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC) "Recommandations pour la prévention des désordres dus à l'alcali-réaction" de juin 1994 détaille la démarche de choix du niveau de prévention.

Il existe trois niveaux de prévention :

niveau A : pas de précaution particulière (par exemple, lorsque le béton n'est pas exposé directement à un environnement humide, lorsque la construction est sans importance stratégique ou lorsque l'entretien ou le remplacement est aisé),

niveau B : précautions particulières (par exemple lorsque l'apparition de désordres est à la fois probable du fait de l'exposition du béton et peu tolérable en fonction de la nature de la construction et des conditions d'entretien ou de remplacement),

niveau C : précautions exceptionnelles (par exemple ouvrages exceptionnels pour lesquels les risques d'apparition de désordres sont inacceptables).

La détermination du niveau de prévention se fait en fonction d'une part de la catégorie de l'ouvrage et d'autre part de l'exposition de l'ouvrage (ou de la partie d'ouvrage) à l'environnement climatique.



Tableau "catégorie d'ouvrage" du guide LCPC :

Catégorie I

- Ouvrages en béton de classe < C16/20. - Eléments non porteurs situés à l'intérieur d'un bâtiment. - Eléments aisément remplaçables. - Ouvrages provisoires. - La plupart des produits préfabriqués en béton.

Catégorie II - La plupart des bâtiments et des ouvrages en génie civil

Catégorie III

Ouvrages de génie civil pour lesquels le maître d'ouvrage juge l'apparition du rique d'alcali-réaction inadmissible tels que : - bâtiments réacteurs de centrales nucléaires et réfrigérants. - barrages. - tunnels. - ponts ou viaducs exceptionnels. - monuments ou bâtiments de prestige.

Les ouvrages maritimes courants sont en catégorie II, voire III pour des ouvrages stratégiques pour le maître d'ouvrage.

Tableau "classes d'exposition à l'environnement climatique" du guide LCPC :

Classes d'environnement

Types d'ouvrages ou de parties d'ouvrages

Classe 1 environnement sec ou peu humide

Classe 2 environnement avec une hygrométrie > 80 % ou en contact avec l'eau

Classe 3 environnement avec une hygrométrie > 80 % et gel et fondant

Classe 4 Environnement marin

Pour un ouvrage en site maritime, la classe d'exposition à l'environnement sera systématiquement la classe 4.

Classe d'exposition à l'environnement climatique

Niveau de prévention

1 2 3 4 I

Risque faible ou acceptable

A A A A

II Risque peu tolérable A B B B

Catégories d'ouvrage

III Risque inacceptable C C C C



Pour les ouvrages maritimes, les opérations d'entretien ou de réparation peuvent être rendues très difficiles du fait des contraintes d'accessibilité. Le maître d'ouvrage peut donc avoir intérêt, même pour un ouvrage modeste mais dont la fonction est pérenne, à rechercher un niveau de prévention B, voire C pour un ouvrage que le maître d'ouvrage considérerait comme stratégique.

Le niveau de prévention vis-à-vis du risque d'alcali-réaction doit être explicitement stipulé dans le cahier des clauses techniques particulières (CCTP) du marché.

3.3.8 Prévention contre les risques de réaction sulfatique interne Le maître d'ouvrage doit également évaluer le niveau de prévention à exiger pour l'ouvrage par rapport aux risques de désordres dus à la réaction sulfatique interne et à leurs conséquences. Le principe de détermination du niveau de prévention peut s'appliquer à un ouvrage entier ou à différentes parties d'un même ouvrage. Le guide du LCPC "Recommandations pour la prévention des risques de réaction sulfatique interne" d'août 2007 détaille la démarche de choix du niveau de prévention. La démarche de prévention s’organise en quatre étapes fondamentales :

• identification des parties d’ouvrage susceptibles de développer une RSI, • choix de la catégorie de risque dans laquelle se trouve l’ouvrage ou la partie d’ouvrage, • caractérisation de l’environnement, • détermination du niveau de prévention.

Identification des parties d’ouvrages susceptibles de développer une RSI Les éléments d’ouvrages susceptibles de développer une RSI sont les éléments préfabriqués en béton subissant un traitement thermique et les parties d’ouvrage définies comme étant des pièces critiques. Une pièce critique est une pièce de béton pour laquelle la chaleur dégagée ne sera que très partiellement évacuée vers l’extérieur et conduira à une élévation importante de la température du béton (épaisseur supérieure à 0,25 cm). Attention à ne pas faire l’amalgamme entre pièce critique et pièce massive car les deux notions sont bien distinctes :

Pièce de béton Classe de résistance

Dosage en ciment

Nature du ciment

Température maximale atteinte

semelle de 1,5 m d’épaisseur C30/37 370 kg/m3 CEM III/1 42,5N 49°C

voile de 0,60 m d’épaisseur C40/50 400 kg/m3 CEM I 42,5R 65°C

Choix de la catégorie de risque dans laquelle se trouve l’ouvrage ou la partie d’ouvrage



Les recommandations définissent trois catégories de risque vis-à-vis de la réaction sulfatique interne. Le choix de la catégorie de risque incombe au maître d’ouvrage et dépend :

• de la nature de l’ouvrage, • de son utilisation, • des conséquences des désordres sur les niveaux d’usage et de sécurité attendus, • de son entretien ultérieur.

Catégorie de risque Exemples d’ouvrages ou de parties d’ouvrage I Risque faible ou acceptable

Eléments non porteurs des bâtiments. Eléments aisément remplaçables. Ouvrages provisoires. Eléments non structurels.

II Risque peu tolérable

Eléments porteurs des bâtiments et des ouvrages de génie civil. Eléments structurels. La plupart des infrastructures portuaires et maritimes.

III Risque inacceptable

Infrastructures exceptionnelles (barrages, tunnels, enceintes de réacteurs de centrales nucléaires, grands viaducs,…). Certains ouvrages portuaires ou maritimes tels que par exemple les digues de protection contre la mer (maintien du trait de côte, lutte contre les submersions marines).

Caractérisation de l’environnement : Trois classes d’exposition sont introduites : XH1, XH2 et XH3. Elles viennent en complément des 18 classes d’exposition présentées au paragraphe 3.3.4. Elles doivent être spécifiées au cahier des clauses techniques particulières (CCTP) du marché pour chaque partie d’ouvrage.

Classe d’exposition

Description de l’environnement Exemples

XH1 Sec ou humidité modérée

Partie d’ouvrage située à l’intérieur de bâtiments où le taux d’humidité de l’air ambiant est faible ou moyen Partie d’ouvrage située à l’extérieur et abritée de la pluie

XH2 Alternance d’humidité et de séchage, humidité élevée

Partie d’ouvrage située à l’intérieur de bâtiments où le taux d’humidité de l’air ambiant est élevé Partie d’ouvrage non protégée par un revêtement et soumis aux intempéries, sans stagnation d’eau à la surface Partie d’ouvrage non protégée par un revêtement et soumise à des condensations fréquentes La plupart des infrastructures portuaires et maritimes non en contact avec l’eau de mer

XH3 En contact durable avec l’eau

Partie d’ouvrage immergée en permanence Partie d’ouvrage en zone de marnage Partie d’ouvrage où des stagnations d’eau sont probables La plupart des infrastructures portuaires et maritimes

En environnement maritime, on ne retiendra que les classes d’exposition XH2 et XH3.



Détermination du niveau de prévention Le choix du niveau de prévention relève de la responsabilité du maître d’ouvrage. Il dépend directement de la catégorie de risque et de la classe d’exposition de l’ouvrage ou de la partie d’ouvrage.

Classe d’exposition

Catégorie de risque XH1 XH2 XH3

I Risque faible ou acceptable As As As

II Risque peu tolérable As Bs Cs

III Risque inacceptable As Cs Ds

En environnement maritime, on retiendra les niveaux de prévention Bs, Cs ou Ds. Le niveau de prévention vis-à-vis des risques de réaction sulfatique interne doit être explicitement spécifié dans le CCTP du marché. Le principe de la prévention repose essentiellement sur la limitation de l’échauffement du béton. L’échauffement susceptible d’être atteint au sein de l’ouvrage ou de la partie d’ouvrage est noté Tmax. Le guide « Recommandations pour la prévention des risques de réaction sulfatique interne » d'août 2007 donne des outils de calcul de Tmax et propose une méthode permettant d’identifier les parties d’ouvrage considérées comme des pièces critiques. Les moyens permettant de limiter l’échauffement du béton sont multiples :

• choix de la formulation et des constituants du béton, • choix de la période de bétonnage, • refroidissement du béton frais, • dispositions constructives adaptées.

On retiendra entre autres les recommandations suivantes : - éviter les rythmes de construction soutenus au détriment de la durabilité des structures, - optimiser le choix du ciment (éviter les ciments « nerveux » dans les pièces massives), - éviter le coulage de pièces massives lors de fortes chaleurs si aucune disposition n’est prise pour limiter l’échauffement.



Niveau de prévention

Bs Cs Ds soit Tmax < 75°C soit Tmax < 70°C soit Tmax < 65°C soit 75°C < Tmax < 85°C Dans ce cas, une des 6 conditions suivantes doit être respectée :

Soit 70°C < Tmax < 80°C Dans ce cas, une des 6 conditions suivantes doit être respectée :

Soit 65°C < Tmax < 75°C Dans ce cas, les conditions suivantes doivent être respectées

Dans le cas de pièces préfabriquées, la durée de pallier est inférieure à 4 heures et la teneur en alcalins équivalents (Na2Oéquivalent) est inférieure à 3 kg/m3.

Utilisation d’un ciment conforme à la norme NF P 15-319 (ciment ES) avec pour les ciments CEM I et CEM II/A une teneur en alcalins équivalents inférieure à 3 kg/m3

Utilisation d’un ciment non conforme à la norme NF P 15-319 (ciment ES) avec une teneur en SO3 inférieure à 3 % et une teneur en C3A inférieure à 8 %

Vérification de la formule de béton vis-à-vis de la RSI à l’aide d’un essai de performance

Utilisation en combinaison avec du ciment CEM I de cendres volantes, de laitiers de haut fourneau ou de pouzzolanes. Dans ce cas, la proportion d’adition est supérieure à 20 % et le ciment CEM I contient une teneur en SO3 inférieure à 3 % et une teneur en C3A inférieure à 8 %. Dans le cas de pièces préfabriquées, le béton dispose de cinq références d’emploi

Le ciment est conforme à la norme NF P 15-319 (ciment ES) avec pour les ciments CEM I et CEM II/A une teneur en alcalins équivalents inférieure à 3 kg/m3 Et La formule de béton est validée par un laboratoire indépendant expert en RSI

Prescription du béton, les exigences essentielles à retenir Le CCTP comprendra au minimum les éléments suivants :

• la définition de la durée d’utilisation de projet, • le niveau de prévention vis-à-vis du risque d’alcali-réaction, • le niveau de prévention vis-à-vis du risque de réaction sulfatique interne,

Le tableau de prescription des bétons Le tableau de prescription des bétons est la partie fondamentale du CCTP. Il définit, pour chacune des parties constitutives de l’ouvrage, l’exposition du béton et les exigences minimales à respecter pour garantir la durabilité de la structure. Le tableau de synthèse ci-dessous donne les valeurs limites de composition et des propriétés d'un béton armé ou précontraint (exigences minimales) à retenir dans les cahiers des charges de prescription des bétons. D'une manière générale, les exigences retenues en matière de prescriptions sont les exigences les plus sévères issues de plusieurs documents (normes, règlements, fascicules de documentation, cahier des clauses techniques générales des marchés de travaux).



Parties d'ouvrages Classes d’exposition

Classe d’exposition vis-à-vis de la RSI

Classe de chlorures (%)

Classe de résistance minimale

Eeff/Léq maximal

Teneur minimale en liant équivalent (kg/m3) (1)

Nature du ciment

Exigences complémentaires

Immergée dans l'eau de mer en permanence

XC1 XS2 XA2(b)

C30/37 C35/45(b)

0,50 0,45(b)

330 350(b)

Zones de marnage ou projections d'eau de mer ou zones d’embruns

XC4 XS3 XA2(b)

XH3

C35/45 0,45 385

Exposée à l’air véhiculant du sel marin mais pas en contact direct avec l’eau de mer

XC4 XS1 XA2(b) XH2

0,2 si BA ou 0,15 si BP

C30/37 C35/45(b)

0,50 0,45(b)

330 350(b)

PMES CP (a)

Prévention vis à vis des risques d’alcali réaction, de réaction sulfatique interne, du retrait

(1) valeurs définies pour Dmax=20 mm. Se reporter au tableau NA.F.1 de la norme NF EN 206-1 pour un Dmax différent. Lorsque le ciment utilisé est un CEM I, il est loisible de lui substituer partiellement une addition dont la nature et la quantité relative en masse sont données dans le tableau NA.F.1 de la norme NF EN 206-1. (a) ciment CP pour le béton précontraint uniquement (b) si le béton est en contact avec le sol

Ces exigences minimales sont données pour une durée d'utilisation de 100 ans. Pour un ouvrage pour lequel le maître d’ouvrage exige une durée d’utilisation supérieure, le CCTP pourra spécifier des exigences minimales plus sévères. Dans ce cas, il pourra notamment s’appuyer sur l’approche performantielle.

3.3.9 Enrobage des armatures L'enrobage se définit par la distance entre la surface du béton et l'armature la plus proche (cadre, étriers, épingles, armatures de peau, etc…). C'est une partie essentielle qui assure à la fois la protection des armatures des agressions extérieures et la transmission des efforts entre le béton et les armatures.

La durabilité de l'ouvrage dépendra en grande partie de la qualité de cette peau de protection.

Un grand soin doit être apporté à son dimensionnement, à sa réalisation et à son contrôle.

3.3.9.1 Méthode de dimensionnement

L’enrobage des armatures est un des paramètres permettant de garantir la durabilité d’un ouvrage en béton armé, en protégeant ses armatures des agressions extérieures.

enrobage



Son épaisseur doit être choisie en conformité avec les autres paramètres influant sur la durabilité du matériau béton armé : compacité, qualité de réalisation, qualité des matériaux et maîtrise de la fissuration.

ROSA 2000 donne, à titre indicatif, quelques ordres de grandeurs des enrobages pour les travaux maritimes :

ouvrages constamment immergés : 50 mm, ouvrages soumis aux embruns ou en zone marnante : 70 mm, ouvrages soumis à l’abrasion et aux chocs : 100 mm, ouvrages coulés en pleine fouille, parois moulées : 70 à 90 mm.

Ces valeurs ne sont que des ordres de grandeur et l’épaisseur d’enrobage nominale doit être déterminée conformément à la section 4 de l’Eurocode 1 (NF EN 1992-1-1).

L’enrobage nominal correspond à l’enrobage minimum majoré pour tenir compte des tolérances pour écart d’exécution. Cette majoration est par défaut de 10 mm et peut être réduite à condition de justifier de moyens opérationnels de vérification du respect des enrobages lors de l’exécution.

Les paramètres importants dans la détermination de l’épaisseur d’enrobage minimale sont :

la classe d’exposition,

la durée de vie de l’ouvrage,

la classe de résistance du béton,

la maîtrise particulière de la qualité de production du béton,

la surveillance particulière du respect des enrobages sur le chantier,

l’utilisation d’aciers inoxydables,

la mise en œuvre d'une protection du béton : par exemple revêtement ou peinture. L'enrobage nominal doit être spécifié sur les plans. Il est défini comme la somme de l'enrobage minimal Cmin et d'une marge de calcul pour tolérances d'exécution ∆Cdev :

Cnom = Cmin + ∆Cdev

La valeur à utiliser est la plus grande valeur de Cmin satisfaisant aux exigences à la fois en ce qui concerne l'adhérence et les conditions d'environnement :

Cmin = max( Cmin,b; Cmin,dur; 10 mm) + ki

Détermination de Cmin,b :

Disposition des armatures Cmin,b Armature individuelle Diamètre de la barre Paquet Diamètre équivalent



Détermination de l'enrobage minimal Cmin,dur requis vis-a-vis de la durabilité :

Exigences environnementale pour Cmin,dur (mm) Classes d'exposition Classe

structurale XS1 XS2 XS3 S1 20 25 30 S2 25 30 35 S3 30 35 40 S4 35 40 45 S5 40 45 50 S6 45 50 55

Modulation de la classe structurale recommandée, en vue de la détermination des enrobages minimaux Cmin,dur :

Classe d'exposition Critère XS1 XS2 XS3

100 ans : majoration de 2 classes

100 ans : majoration de 2 classes

100 ans : majoration de 2 classes Durée d'utilisation 25 ans et moins :

minoration de 1 classe

25 ans et moins : minoration de 1 classe

25 ans et moins : minoration de 1 classe

≥ C40/50 : minoration de 1 classe



Classe de résistance ≥ C60/75 : minoration de 2 classes

≥ C60/75 : minoration de 2 classes

≥ C70/85 : minoration de 2 classes

Enrobage compact(*) minoration de 1 classe

minoration de 1 classe minoration de 1 classe

(*) pour les :

- faces coffrées des éléments plans (assimilables à des dalles, éventuellement nervurées), coulées horizontalement sur coffrages industriels, - éléments préfabriqués industriellement, - sous-faces des dalles de pont, éventuellement nervurées, sous réserve de l'accessibilité du fond de coffrage aux dispositifs de vibration.

Prise en compte du phénomène d'abrasion :

Cmin peut être majoré d'une valeur k1, k2 ou k3 en fonction de l'abrasion subie par le béton :

Classe d'abrasion Conditions Valeurs des

Coefficients

XM1

Abrasion modérée, telle que : éléments de site industriel soumis à la circulation de véhicules équipés de pneumatiques, frottements d'amarres ou de chaînes, sédiments charriés par la houle.

k1 = 5 mm

XM2 Abrasion importante, telle que : éléments de site industriel soumis à la circulation de chariots élévateurs équipés de pneumatiques ou de bandages en caoutchouc plein,

k2 = 10 mm



coques de navires pouvant glisser sur un front d'accostage.

XM3

Abrasion extrême, telle que éléments de site industriel soumis à la circulation de chariots élévateurs équipés de pneumatiques ou de bandages en élastomère ou métalliques ou d'engins à chenilles, godets de chargeurs de produits en vrac

k3 = 15 mm

Prise en compte du contact avec des surfaces irrégulières

Dans le cas où le béton est coulé au contact de surfaces irrégulières, il convient également de majorer l'enrobage minimal. Il convient de choisir une majoration en rapport avec la différence causée par l'irrégularité, la valeur de l'enrobage minimal étant donnée par le tableau suivant :

Condition valeur

Béton coulé au contact d'un sol ayant reçu une préparation (y compris béton de propreté)

Tout ouvrage réalisé en site terreste reposant sur le sol

K1 = 30 mm

Béton coulé au contact direct d'un sol

Bétonnage dans une fouille et paroi moulée.

K2 = 65 mm

Cette majoration, laissée à l'initiative du projeteur, est déterminée en fonction de l'importance de l'irrégularité de la surface en contact avec le béton. En tout état de cause, Cmin devra au moins être égale à K1 ou K2 selon le cas.

Détermination de ∆Cdev

Pour le calcul de Cnom , l'enrobage minimal doit être majoré, au niveau du projet, pour tenir compte des tolérances pour écart d'exécution ∆Cdev . La valeur recommandée est de 10 mm. Dans certains cas où l'assurance qualité inclut des mesures d'enrobage, cette valeur peut être réduite.



Exemple de calcul d'enrobage

Considérons une partie d'un quai en béton armé réalisé en paroi moulée dans le port de Brest. Elle est située dans la zone de marnage.

La résistance caractéristique à la compression nécessaire, prise en compte dans les calculs de dimensionnement, est fc28=35 MPa.

la durée d'utilisation de projet de l’ouvrage est de 50 ans.

Les barres les plus importantes ont un diamètre de 40 mm.

Cmin,b est de 40 mm, dimension de la barre la plus importante.

Pour Cmin,dur, le tableau donne 45 mm pour une classe structurale S4 et une exposition XS3.

ki est égal à 0 car il n'y a pas de phénomène d'abrasion à prendre en compte.

Cmin = max(Cmin,b; Cmin,dur; 10 mm) + ki

Cmin = max(40; 45;10) + 0 donc Cmin = 45 mm

L'ouvrage étant un paroi moulée, on prévoit une irrégularité de la surface en contact avec le béton de 25 mm, ce qui porte Cmin à 70 mm, et cette valeur est bien supérieure à K2 = 65 mm pour une telle surface.

∆Cdev est de 10 mm car il n'y a pas de démarche d’assurance qualité qui prévoit des mesures d'enrobage.

Cnom = Cmin + ∆Cdev

Cnom = 70 + 10 = 80 mm

3.3.9.2 La réalisation

Lors de la mise en œuvre, il est indispensable de mettre en place des dispositions qui garantissent le respect de l'enrobage :

assurer une bonne rigidité des coffrages, vérifier qu'ils ne se sont pas déplacés entre deux marées ;

vérifier que les cages d'armatures ne se déplaceront pas lors du coulage ;

positionner des cales en nombre suffisant qui assureront l'enrobage entre les armatures et le coffrage.

Rappel : La vérification du coffrage et du ferraillage avant le coulage du béton constitue un point d'arrêt crucial en ouvrage maritime.

3.3.9.3 Vérification Il est possible de vérifier, après le coulage du béton, que l'enrobage voulu est bien respecté. Il existe notamment des essais non destructifs (appareil de type pachomètre) qui permettent de détecter la position des barres et de mesurer leur enrobage.



Ces essais sont rapides et peu coûteux et permettent de déceler des manques d'enrobage éventuels et d'y remédier avant la réception de l'ouvrage.

3.3.10 Autres spécifications

3.3.10.1 Dimension des granulats Le maître d’œuvre fixe la dimension maximale des granulats du béton (Dmax) conformément aux dispositions de l'article 4.2.2 de la norme NF EN 206-1. Le Dmax est choisi en tenant compte des distances des armatures entre elles et aux parois et en fonction des moyens de mise en œuvre.

Le Dmax le plus couramment utilisé est de 20 mm.

Nota : pour des bétons non armés et les bétons cyclopéens, la dimension des plus gros éléments peut atteindre 150 mm.

3.3.10.2 Classe de consistance Elle est définie au final par l'entreprise en fonction de ses choix de mise en œuvre mais le maître d'œuvre peut, pour des parties d'ouvrage bien spécifiques, définir au cahier des clauses techniques particulières la consistance qu'il souhaite. Il impose alors dans ce cas la technique de mise en œuvre.

3.3.10.3 Maîtrise de la fissuration

Contrairement aux règles techniques de conception et de calcul des ouvrages et constructions en béton armé suivant la méthode des états limites (BAEL 91) où la maîtrise de la fissuration était assurée par la limitation de la contrainte dans les armatures à l’état limite de service (ELS), l'eurocode 2 impose de définir une valeur maximale de l’ouverture des fissures. La maîtrise de la fissuration est traitée dans la section 7.3 de l’eurocode 2.

La valeur maximale de l’ouverture des fissures est un élément important à préciser au cahier des clauses techniques particulières (CCTP).

3.3.10.4 Qualité de parement Le prescripteur peut demander plusieurs qualités de parement pour les différentes parties de son ouvrage.

Formulation des exigences : Pour la formulation des exigences de qualité de parement, le lecteur s'appuiera sur le fascicule de recommandations P 18-503 "Surfaces et parements de béton - Eléments d'identification". Le maître d'œuvre devra y faire référence pour fixer les critères d'acceptation ou d'identification d'un parement par rapport à un parement de référence.

L'aspect d'une surface est caractérisé par trois critères :

la planéité, la texture, la teinte.



Facteurs influençant la qualité des parements :

Caractérisation des parements Teinte des parements Texture des parements

Constituants du béton Nature du ciment Sables et fines Granulats

Type d'adjuvant utilisé

Formulation des bétons Teneur en eau (E/C) Rapport granulat sur sable Teneur en éléments fins Dosage et finesse du ciment

Sensibilité de la formulation aux variations de dosage des constituants

Composition du béton Consistance du béton lors de la mise en oeuvre

Consistance du béton lors de la mise en oeuvre

Fabrication Régularité de la fabrication Régularité de la fabrication

Mise en oeuvre

Conditions climatiques (température, hygrométrie) lors des premières heures suivant le décoffrage Vibration du béton

Positionnement des armatures Vibration du béton

Conditions de maturation

Température du béton Température extérieure Hygrométrie ambiante Ventilation Echéance de décoffrage Cure du béton

Fact

eurs

d'in

fluen

ce

Coffrages La propreté des coffrages Les écarteurs de coffrage

La peau de coffrage L'étanchéité des coffrages Les joints de coffrage La rigidité des coffrages

Le fascicule 65 définit trois classes correspondant à des degrés de qualité d'état de surface et d'aspect croissants :

Classes de parement description

Parements soignés simples ou parements simples

Parements laissés bruts de décoffrage et dont l'aspect ne fait l'objet que d'une exigence de régularité, et éventuellement de spécifications complémentaires telles que le respect d'une tonalité générale ou la conformité de l'aspect à un béton de convenance réalisé en début de chantier

Parements soignés fins ou parements fins

Parements faisant l'objet d'exigences concernant la texture, la teinte et les formes géométriques

Parements soignés ou parements ouvragés

Parements faisant l'objet d'exigences décoratives (par exemple des motifs en relief ou en creux) et qui peuvent être préfabriqués ou coulés en place

L'identification des exigences de qualité de parement va permettre à la maîtrise d'œuvre de formuler des spécifications et prescriptions adaptées qui porteront sur :

les coffrages (conception, étanchéité, etc…), la nature et la qualité des constituants du béton, la mise en œuvre, le phasage de la construction, la démarche d'assurance qualité (procédures, contrôles des spécifications, etc…).



Exemple de spécification d'un béton

1. Description de l'ouvrage Considérons une poutre d’accostage en béton armé faisant partie d’un quai implanté dans le port de Brest. C’est un élément relativement massif, de section rectangulaire de 0,80 mètre d’épaisseur sur 3,00 mètres de hauteur. Cet élément doit être coulé en place.

Il est situé dans la zone de marnage et/ou d’aspersion suivant les conditions de marée.

2. Exigences du maître d'ouvrage

Cet ouvrage est économiquement important mais n'est pas stratégique.

La résistance caractéristique à la compression nécessaire, prise en compte dans les calculs de dimensionnement, est fc28 = 35 MPa.

la durée d'utilisation de projet de l’ouvrage est de 100 ans.

3. Spécifications

a) Classe d'exposition

L’ouvrage est situé dans la zone d’aspersion et/ou dans la zone de marnage. La classe d'exposition aux chlorures de l'eau de mer est donc XS3. Il y a alternance d'humidité et de séchage. La classe d'exposition à la carbonatation est donc XC4.

b) Classe de teneur en chlorures L'ouvrage est constitué d'une structure en béton armé en environnement maritime. La classe de teneur en chlorures est donc Cl 0,20.



c) Spécifications principales pour la composition et les propriétés du béton Caractéristique Spécification Remarques

Teneur minimale en liant équivalent 385 kg/m3 Imposé par le FD P 18-011 pour les ouvrages maritimes

Rapport E/C maximal ≤ 0,45 Fascicule 65 du CCTG pour les marchés de travaux Classe de résistance minimale à la compression

C35/45 NF EN 206-1 et fascicule 65 du CCTG

Nature du ciment:

Ciment Prise Mer (PM)

LCH

La section de béton étant importante avec une épaisseur égale à 0,80 mètre, le risque existe d’une forte élévation de la température interne en cours d’hydratation. La conséquence peut être un retrait thermique ainsi que le déclenchement d’une réaction de gonflement interne de type sulfatique, tous les deux étant préjudiciables à l'ouvrage. On pourra utiliser un ciment à faible chaleur d’hydratation et pauvre en alcalins : Na2O < 0,6 %, ainsi qu’un ajout de cendres volantes ou de laitiers moulus.

Granulats RAG Ils seront conformes à la norme NF EN 12620, et qualifiés de non réactifs (NR) vis-à-vis de la réaction alcali-silice ainsi que non gélifs.

Classe de teneur en chlorures du béton Cl 0,2 Béton armé situé dans un environnement riche en chlorures

Consistance Classe

d'affaissement: S3

Le bétonnage de la poutre nécessite une maniabilité suffisante du béton frais pour permettre sa mise en place correcte sans ségrégation dans le coffrage sur une hauteur importante (3 mètres) dans un environnement fortement ferraillé. Il devra être descendu soit par une goulotte soit éventuellement pompé : l’affaissement au cône d'Abrams devra être compris entre 100 et 150 mm.

d) Prévention contre les risques d'alcali-réaction L'ouvrage est économiquement important mais pas stratégique. Le niveau B de prévention contre l'alcali-réaction doit être retenu pour cet ouvrage.

e) Prévention contre les risques de réaction sulfatique interne

Voir le guide "Recommandations pour la prévention des désordres dus à la réaction sulfatique interne"

f) Enrobage

La classe structurale de base recommandée est S4.

La durée de vie de l’ouvrage étant de 100 ans, une majoration de 2 classes est appliquée. La classe structurale majorée est donc S6.

La classe de résistance du béton étant C35/45, aucune minoration de la classe structurale n'est appliquée pour ce critère.

La production du béton n'exige pas de maîtrise particulière.

La classe d’exposition aux chlorures de l'eau de mer est XS3.

L’ensemble de ces paramètres nous conduit, suivant l’eurocode 2, à un enrobage minimal de 55 mm, auquel il faut ajouter 10 mm (∆Cdev) en raison d'éventuels problèmes d’exécution. L’enrobage nominal est donc de 65 mm.



g) Autres spécifications Il convient de tenir compte de la température ambiante pendant le bétonnage. En particulier, en cas de bétonnage par temps froid, des dispositions doivent être prises. Dans tous les cas, il faut éviter absolument la mise en œuvre dans des conditions extrêmes.

Il est recommandé de vérifier l’évolution de la température pendant la prise de manière à éviter les chocs thermiques au moment du décoffrage. Il pourra être utile de mettre en place des sondes de température dans le coffrage avant bétonnage en les positionnant au cœur et au voisinage du parement (*).

Après le décoffrage, une cure humide doit être assurée.

(*) Grâce à l’utilisation d’un ciment à faible chaleur d’hydratation et à l’inclusion de fines minérales pouzzolaniques, l’élévation de températures pendant la prise devrait être sensiblement atténuée.

3.4 DURABILITE ET APPROCHE PERFORMANTIELLE Ce paragraphe décrit les grands principes de l’approche performantielle. Le lecteur souhaitant approfondir cette méthodologie pourra se reporter au guide de l’AFGC intitulé "Conception des bétons pour une durée de vie donnée des ouvrages", paru en juillet 2004 [43].

Pour définir et prescrire un béton, deux approches sont désormais à la disposition du prescripteur.

LL’’aapppprroocchhee nnoorrmmaattiivvee eett rréégglleemmeennttaaiirree : les normes et règlements actuels fixent pour le béton des stipulations essentiellement en terme de moyens (nature et dosage des différents constituants, enrobage, etc…). Cette approche est celle décrite au paragraphe précédent 3.3.

LL’’aapppprroocchhee ppeerrffoorrmmaannttiieellllee : les stipulations sont définies en termes de résultats. Cette approche, introduite par la norme NF EN 206-1, ne s’oppose pas à l’approche normative et réglementaire mais la complète et la renforce.

La différence entre les deux approches tient essentiellement à la manière de formuler les exigences : exigences de moyens et exigences de résultats.

L’approche performantielle est basée sur deux notions :

lleess iinnddiiccaatteeuurrss ddee dduurraabbiilliittéé,, lleess ttéémmooiinnss ddee dduurrééee ddee vviiee..

Cette approche est récente et n'a été appliquée pour le moment que sur des ouvrages exeptionnels pour lesquels il était exigé une durée de vie importante (supérieure à 100 ans). Elle est bien évidemment applicable à des ouvrages plus modestes et notamment aux ouvrages en site maritime pour lesquels l'exigence de durabilité est fondamentale.

Si elle est utilisée, cette approche doit être intégrée au projet le plus en amont possible. Le maître d'œuvre devra dans ce cas être assisté d'une personne compétente.



3.4.1 Les indicateurs de durabilité En fonction de l’exposition (environnement) et de la durée de vie (vis-à-vis de la corrosion des armatures et de l’alcali-réaction) souhaitée pour l’ouvrage, le prescripteur sélectionne et définit un certain nombre d’indicateurs de durabilité.

3.4.1.1 Vis à vis de la corrosion des armatures

Dans le cas d’un environnement marin, les indicateurs de durabilité, vis-à-vis de la corrosion des armatures, à la disposition du prescripteur sont les suivants :

porosité accessible à l’eau : Peau (%), coefficient de diffusion apparent des chlorures : Dapp (10-12 m2.s-1), perméabilité apparente aux gaz : Kgaz (10-18 m2), Perméabilité à l’eau liquide : Kliq (10-18 m2).

La prescription du béton vis-à-vis de la corrosion des armatures est alors basée sur le tableau suivant :

Type d’environnement EExxppoossiittiioonn aauuxx sseellss mmaarriinnss DDuurrééee ddee vviiee

eexxiiggééee CCaattééggoorriiee dd’’oouuvvrraaggee

CCoonncceennttrraattiioonn eenn cchhlloorruurreess

ffaaiibbllee

CCoonncceennttrraattiioonn eenn cchhlloorruurreess

ffoorrttee

IImmmmeerrssiioonn ddaannss ll’’eeaauu

ccoonntteennaanntt ddeess cchhlloorruurreess

ZZoonnee ddee mmaarrnnaaggee

<< 3300 aannss Peau < 16 Peau < 14 Peau < 15 Peau < 14 DDee 3300 àà 5500 aannss

BBââttiimmeenntt Peau < 15 Peau < 11 Peau < 13 Peau < 11

DDee 5500 àà 110000 aannss BBââttiimmeenntt eett oouuvvrraaggee

dd’’aarrtt Peau < 14

Peau < 11 Dapp < 2 Kliq < 0,1

Peau < 13 Dapp < 7


DDee 110000 àà 112200 aannss GGrraannddss oouuvvrraaggeess


Peau < 9 Dapp < 1 Kgaz < 10

Kliq < 0,01

Peau < 12 Dapp < 5

Peau < 10 Dapp < 2

Kgaz < 100 Kliq < 0,05

>> 112200 aannss OOuuvvrraaggeess

eexxcceeppttiioonnnneellss


Kliq < 0,01


Kliq < 0,01

Peau < 9 Dapp < 1


Kliq < 0,01 Peau (%) Dapp (*10-12 m2.s-1) Kgaz (*10-18 m2) Kliq (*10-18 m2)

Indicateurs de durabilité et valeurs limites en fonction du type d’environnement et de la durée de vie exigée -Extrait du guide AFGC [43]

Durabilité potentielle faible Durabilité potentielle moyenne Durabilité potentielle élevée Durabilité potentielle très élevée



3.4.1.2 Vis-à-vis de l’alcali-réaction : L’indicateur de durabilité spécifique à l’alcali-réaction est la déformation de gonflement du béton basée sur l’essai de performance (norme NF P 18-454 et FD P 18-456). Dans le principe, au lieu de formuler des exigences sur la nature du granulat (NR par exemple), on fixe des exigences sur le gonflement potentiel du béton.

Remarque : la teneur en alcalins de la formule de béton peut également constituer un indicateur de durabilité.

3.4.2 Les témoins de durée de vie La mesure ou la détermination des témoins de durée de vie permet de vérifier que le béton en place dans la structure respecte les exigences formulées au moment de la prescription. Par exemple, pour un voile en béton armé, le prescripteur a défini une durée de vie de 100 ans. La détermination des témoins de durée de vie permet de vérifier qu’au bout de 100 ans, la corrosion des armatures n’est pas initiée.

La mesure des témoins de durée de vie est réalisée sur la base d’essais sur éprouvettes, sur prélèvements ou autres mesures in situ associés à des modèles prédictifs.

La durée de vie du béton armé vis-à-vis de la corrosion des armatures en environnement marin est le temps mis pour que la concentration en chlorures libres atteigne une valeur donnée (concentration critique d’initiation de la corrosion des armatures) au niveau du premier lit d’armatures. Pour le phénomène de corrosion en environnement marin, les témoins de durabilité sont :

la profondeur de pénétration des chlorures et son évolution dans le temps,

l’évolution du profil de concentration en chlorures libres en fonction du temps.

La durée de vie du béton vis-à-vis de l’alcali-réaction est le temps mis pour que le gonflement atteigne une valeur critique donnée ou bien le temps mis pour que la fissuration du matériau atteigne une ouverture critique donnée. Les témoins de durée de vie vis-à-vis de l’alcali-réaction sont :

la courbe de gonflement obtenue sur éprouvette de laboratoire (essai de performance selon la norme NF P 18-454),

la courbe de gonflement résiduel obtenue sur des carottes extraites de la structure,

le gonflement macroscopique de la structure,

l’ouverture des fissures ou l’indice de fissuration.



AAPPPPRROOCCHHEE PPEERRFFOORRMMAANNTTIIEELLLLEE

IInnddiiccaatteeuurrss ddee dduurraabbiilliittéé

TTéémmooiinnss ddee dduurrééee ddee vviiee

CCoorrrroossiioonn ddeess aarrmmaattuurreess

Alcali-réaction

FFoorrmmuullaattiioonn ddeess eexxiiggeenncceess

RReessppeecctt ddeess eexxiiggeenncceess

Prescription du béton Contrôle et validation

- Porosité accessible à l’eau : Peau - Coefficient de diffusion apparentdes chlorures : Dapp - Perméabilité apparente au gaz : Kgaz - Perméabilité à l’eau liquide : Kliq

- Gonflement du béton sur éprouvette - Teneurs en alcalins

- Profondeur de pénétration des chlorures et son évolution dans le temps - Evolution du profil de concentration en chlorures libres en fonction du temps

- Courbe de gonflement obtenue sur éprouvette - Courbe de gonflement résiduel obtenue sur des carottes extraites de la structure - Gonflement macroscopique de la structure - Ouverture des fissures ou indice de fissuration

DDuurrééee ddee vviiee eexxiiggééee eett

eennvviirroonnnneemmeenntt ddee ll’’oouuvvrraaggee



3.5 BETONS AUX NOUVELLES PERFORMANCES Des bétons spécifiques, répondant à une ou plusieurs des exigences sus-mentionnées tels que les BAP, les BHP, les BFUP se développent depuis plusieurs années. Ces bétons nécessitent une étude particulière pour vérifier leur adaptation aux contraintes économiques locales. Il convient de vérifier que la rigueur et le soin requis par l'utilisation de ces bétons (à la fabrication et à la mise en oeuvre) est adaptée aux conditions et contraintes de chantier.

3.5.1 Bétons autoplaçants (BAP) Les bétons autoplaçants (BAP) sont des bétons très fluides, pompables homogènes et stables. La caractéristique principale de ces béton réside dans le fait qu’ils peuvent être mis en œuvre sans vibration.

Les BAP se distinguent par leurs propriétés à l’état frais : ils s’écoulent sous leur propre poids avec un débit suffisant dans des zones confinées ou très ferraillées sans qu’il soit nécessaire de faire appel à des moyens de serrage. Tout en possédant une fluidité élevée, les BAP doivent posséder une bonne stabilité vis-à-vis de la ségrégation et du ressuage ainsi qu’une bonne cohésion pendant un temps suffisant (pour donner un ordre de grandeur, une heure et demi).

Les bétons fluidifiés par ajout d’un excès d’eau ne font pas partie des bétons autoplaçants dans la mesure où une telle fluidification se fait au détriment de la résistance, de la durabilité et de la qualité du parement.

Les principes de formulation de ces bétons se distinguent des bétons courants par le fait qu’ils présentent un volume de pâte (ciment + eau + adjuvants + fines + sables fins éventuels) plus élevé. Ils se caractérisent aussi par une quantité de fines (fillers calcaires, laitiers, cendres volantes) importante (pour assurer une maniabilité suffisante) et l’emploi de superplastifiants (pour augmenter la fluidité).

Un adjuvant de type rétenteur d’eau (ou « agent de viscosité ») entre également parfois dans leur composition. Son rôle consiste à donner de la viscosité à la pâte dans le but de limiter la ségrégation.

Enfin, les BAP ont une faible proportion de granulats de diamètre supérieur à 20 mm. On essaie en effet de produire ces bétons avec des granulats de 16 mm au plus.

Sable Gravillons (20 mm) Eau Ciment Filler

calcaire Volume de

pâte Volume de gravillons

kg/m3 kg/m3 kg/m3 kg/m3 kg/m3 % %

Béton conventionnel 635 1 270 170 340 0 28 48

Béton autonivelant 702 875 175 331 216 36 33

Exemple de formulation d'un béton autoplaçant par rapport à celle d’un béton « traditionnel » de même résistance

L’étude de formulation et le malaxage sont plus longs pour les BAP que pour les bétons traditionnels. D’autre part, il est indispensable de renforcer la tenue des coffrages face à la poussée du béton ainsi que d’assurer une bonne étanchéité (plus encore que pour les coffrages des bétons mis en œuvre par vibration).

En plus des avantages déjà évoqués, ce type de béton permet de réduire le ressuage, et donc de libérer du temps, ce qui est très appréciable quand les travaux dépendent de la marée.



Le BAP est également intéressant pour les bétonnages dans les zones où il est impossible de vibrer le béton (zone immergée par exemple).

Un BAP a été mis en œuvre en avril 1999 à Calais dans le cadre de la réparation du quai Paul Devot (injection du béton en arrière des palplanches, comme illustré sur les photos ci-dessous).

Mise en œuvre d’un BAP à Calais (photo Sogea)

Goulottes de coulage (photo SMBC)

3.5.2 Bétons Hautes Performances (BHP)

Les BHP présentent des avantages pour une utilisation en environnement marin. Bien que de fabrication plus complexe et de coût supérieur, leur emploi peut être envisagé sous réserve d'une étude spécifique (étude de formulation, étude économique).

Le fascicule 65 définit les BHP comme étant des bétons répondants aux deux critères suivants :

fc28 > 50 MPa, Eeff/Léq < 0,4.



3.5.2.1 Durabilité

Outre une résistance mécanique élevée, les BHP se caractérisent par une nette amélioration de leur durabilité, résultant d'une porosité extrêmement réduite et peu connectée, avantage important pour un béton en site agressif.

En effet, la forte compacité de ces matériaux leur confère une faible perméabilité qui s'oppose au transfert des agents agressifs en phase liquide ou gazeuse dans leur masse.

L'emploi du BHP contribue à lutter efficacement contre la corrosion des armatures :

La faible perméabilité des BHP contrarie la propagation du gaz carbonique. Le front de carbonatation se propage nettement moins vite dans les matrices cimentaires des bétons à hautes performances.

La migration des ions chlorure est réduite dans les BHP comparativement aux bétons courants, en raison d'une microstructure plus dense et d'une faible porosité capillaire discontinue.

3.5.2.2 Performances mécaniques

Leurs fortes résistances mécaniques à 28 j (de 60 à 80 MPa) permettent une réduction des sections et aussi du poids propre de l'ouvrage.

Dans des zones fortement feraillées où le coulage du béton devient très difficile, l'emploi de BHP peut permettre de réduire la densité de ferraillage.

Les résistances au jeune âge des BHP sont aussi plus élevées, ce qui peut permettre des décoffrages plus rapides et de résister à des poussées hydrostatiques dès la marée suivante.

La résistance à l'abrasion des BHP est également supérieure, ce qui présente des avantages pour les éléments soumis à une forte exposition à l'abrasion des sables ou des galets.

3.5.2.3 Rhéologie

La grande fluidité usuelle des BHP à l'état frais, obtenue par l'emploi de superplastifiant, facilite la mise en œuvre dans les zones difficiles d'accès ou très ferraillées. Elle garantit un bon remplissage des coffrages et un enrobage total des armatures. Une vibration soignée reste nécessaire.

Remarque : il existe des BHP qui sont aussi des BAP.

3.5.3 Bétons fibrés

Les bétons fibrés sont des bétons dans lesquels sont incorporées des fibres synthétiques ou métalliques.

L'emploi des fibres ne permet pas a priori de s'affranchir de la pose d'armatures de structure.

3.5.3.1 Fibres synthétiques Les bétons de fibres synthétiques peuvent permettent de s'affranchir de la pose des armatures de peau.

Cela peut être particulièrement intéressant dans le cas de coulage à la marée pour des parties d'ouvrage n'ayant pas de ferraillage de structure. Dans ce cas, l'opération de pose des treillis soudés peut être supprimée.



Elles peuvent également améliorer la durabilité en limitant la fissuration au jeune âge grâce au grand nombre de fibres dispersées dans le béton.

3.5.3.2 Fibres métalliques Les bétons de fibres métalliques permettent d'améliorer les caractéristiques de résistance des bétons en traction et ainsi de supprimer dans certains cas particuliers seulement les armatures structurelles.

Le béton de fibres métalliques permet, après validation par le bureau d'études, la réalisation des :

dallages, dalles et hourdis, dallages industriels lourds, pouvant recevoir des chocs et des charges particulières comme

un terre-plein portuaire.

Les fibres métalliques améliorent la durabilité des bétons vis-à-vis de la corrosion des armatures.

Les avantages en terme de durabilité que présentent ces bétons (BHP, béton fibré) ne doivent pas justifier une réduction d'enrobage en dessous de 5 cm.

3.5.4 BFUP Les Bétons Fibrés à Ultra Hautes Performances combinent les avantages des bétons fibrés et des bétons à Hautes Performances, avec une quantité de fines nettement supérieure.

Ce matériau très performant aussi bien en ce qui concerne la résistance mécanique (130 à 200 MPa), qu'en ce qui concerne la durabilité, est un produit pointu à réserver à des ouvrages particuliers ou exceptionnels, ou pour des éléments préfabriqués.

3.5.5 Produits spéciaux

Il existe des bétons pré-dosés en sac. L'emploi de ces matériaux peut être intéressant pour des travaux d'accès très difficile comme sur des phares en mer par exemple.

Il faudra conserver les mêmes exigences en terme de composition, de mise en œuvre et de durabilité que pour un Béton Prêt à l'Emploi (BPE). Ces bétons doivent notamment être conformes à la norme NF EN 206-1.

La réalisation d'essais préalables (études, convenances, élément témoin, etc…), devra être adaptée au exigences performancielles désirées pour la partie d'ouvrage concernée.

Le fournisseur devra fournir une fiche technique qui permettra à l'entreprise et au maître d'œuvre de s'assurer que le produit est conforme à la norme et aux exigences du cahier des clauses techniques particulières (CCTP).

3.6 ARMATURES EN ACIER INOXYDABLE Vu la forte agressivité dans laquelle se situent les ouvrages maritimes, il apparaît pertinent d'utiliser des armatures en acier inoxydable résistant à la corrosion et qui peuvent constituer une alternative plus souple et souvent moins onéreuse qu'un procédé utilisant la protection cathodique.



Ce produit est normalisé suivant la norme XP A 35-014 (une norme européenne est cours d'élaboration). Il existe sur le marché et connaît un développement significatif.

En France, l'emploi d'armatures en acier inoxydable dans les ouvrages maritimes reste pour l'instant marginal. Les retours d'expérience sur des ouvrages de plus de vingt ans dans le monde entier sont tous satisfaisants mais peu nombreux.

3.6.1 Nuances d’acier inoxydable Il existe plusieurs nuances d’acier inoxydable. Toutes ne sont pas recommandées pour une utilisation dans les ouvrages maritimes. L'utilisation des nuances 1.4462, 1.4401 et 1.4539 est recommandée pour un usage maritime.

3.6.2 Avantages et inconvénients La plus-value des armatures inoxydables en prix d'achat à la tonne est de l'ordre de trois à cinq fois le prix d'achat des armatures en acier au carbone. Ce surcoût peut être compensé par quatre avantages :

réduction des enrobages : l'eurocode 2 prévoit en effet une réduction possible de l'enrobage dans le cas d'utilisation d'acier inoxydable,

diminution du poids des armatures : les caractéristiques mécaniques de l'acier inoxydable étant généralement supérieures aux caractéristiques mécaniques de l'acier classique (limite élastique supérieure à 500 MPa, soit de l'ordre de 30 % supérieures à celles de l'acier au carbone), il est possible de réduire la section des armatures et donc le poids total des armatures utilisées,

diminution des frais de maintenance : le risque de corrosion des armatures étant réduit, les frais de maintenance liés à cette pathologie sont négligeables,

augmentation de la durée de service : la durée de vie des bétons comportant des armatures en acier inoxydable est considérablement allongée.

Les dispositions de l'eurocode 2 s'appliquent aux ouvrages en site maritime. Toutefois, il est recommandé de conserver un enrobage minimal de 5 cm.

En effet, les conditions de mise en œuvre du béton et des cages d'armatures, les agressions mécaniques, les chocs et les frottements des navires et des corps flottants justifient une épaisseur de protection minimale des armatures, quelle que soit leur nature.

Ainsi, le recours à l'acier inoxydable doit-il être considéré comme un supplément de durabilité et ne doit pas contribuer par ailleurs à diminuer l'enrobage et à réduire les exigences sur la qualité du béton.

L’emploi des armatures en acier inoxydable peut enfin s’avérer intéressant en site maritime dans les cas suivants :

remplacement d'une armature très corrodée et qui n’a pas un enrobage suffisant, mise en œuvre de tiges d’ancrage où la plus-value financière ne sera pas importante en

valeur absolue par rapport à la longévité gagnée, pour des parties d’ouvrage très exposées à la corrosion et où une intervention ultérieure de

réparation sera impossible.


Guide d’utilisation du béton en site maritime Chapitre 4 – La mise en œuvre

L'utilisation d'armatures en acier inoxydable doit faire l'objet d'une étude spécifique associant une analyse technique et une analyse économique. Le concepteur devra également être sensibilisé au phénomène de couplage galvanique éventuel entre l'acier inoxydable et les armatures en place.

Pour éviter le couplage galvanique, le concepteur devra appliquer les régles prévues à cet effet.

Chapitre 3 – Béton en site maritime, exigences et spécifications



4. MISE EN ŒUVRE DU BETON

La réalisation des ouvrages maritimes peut se faire soit :

en béton coulé en place, à l'aide d'éléments préfabriqués en béton.

Compte tenu des conditions souvent très difficiles de réalisation, il est souhaitable de privilégier la technique de préfabrication.

La préfabrication présente l'avantage d'être réalisée dans des conditions optimisées qui permettent de fabriquer un produit aux performances plus homogènes et plus durables.

Elle limite également les risques de pollution du milieu aquatique lors des opérations de coulage du béton.

Le concepteur fera en sorte de privilégier des types de structure pour lesquels la préfabrication est possible lorsque la durabilité et les performances sont des critères importants pour l'ouvrage.

Nota : le recours à un batardeau général, qui isole complètement le chantier des conditions de marée, permet de réaliser des ouvrages dans de bonnes conditions. Néanmoins, la confection du batardeau gêne l'exploitation portuaire et son coût peut être prohibitif.

L'aspect environnemental peut aussi conditionner les solutions constructives et les modes de construction de l'ouvrage. En site très sensible, le bétonnage en place devra être assorti de précautions importantes afin de ne pas porter atteinte au milieu.

Même si le projet de base est prévu "coulé en place", il est intéressant de ne pas fermer la porte aux variantes "préfabriqué" en ne faisant pas état de la technique "coulé en place" dans les éléments intangibles au règlement de la consultation du dossier de consultation des entreprises (DCE).

4.1 STRUCTURES COULEES EN PLACE

4.1.1 Fabrication du béton La réalisation d’un ouvrage en béton passe par la fabrication du béton, le transport depuis le lieu de fabrication jusqu’au chantier, le remplissage des coffrages et enfin la mise en place. Ces phases représentent le passage de la théorie à la pratique. A partir de constituants ayant une certaine variabilité et à l’aide d’un matériel préalablement choisi, il faut produire un béton ayant les caractéristiques imposées par le cahier des charges qui soit homogène à l’intérieur d’une même fabrication et d’une fabrication à l’autre.

Le bon déroulement des travaux impose que tous les ateliers soient coordonnés entre eux afin qu’il n’y ait ni stockage de matériaux ni arrêt de l’un des ateliers par retard d'approvisionnement.

Les paragraphes ci-dessous décrivent les précautions à prendre lors des différentes phases de la fabrication et de la mise en œuvre du béton.



4.1.1.1 Béton Prêt à l'Emploi Le béton est généralement fabriqué dans des centrales de béton prêt à l’emploi (BPE), sauf pour certains chantiers importants qui justifient l’installation d’une centrale spécifique sur le chantier. Les points importants de la fabrication sont :

le stockage des constituants, le dosage, le malaxage.

La centrale BPE doit être choisie parmi les centrales admises à la marque NF-BPE et respecter les exigences complémentaires formulées dans le fascicule 65. Le maître d'œuvre pourra compléter ces exigences si les caractéristiques du chantier le nécessitent. Ces exigences doivent dans ce cas figurer au cahier des clauses techniques particulières (CCTP).

Une centrale BPE ayant le droit d'usage de la marque NF n'est pas affranchie des contrôles réglementaires exigés par le fascicule 65 (épreuves de convenance, épreuves de contrôle,…).

4.1.1.2 Centrales de chantier La fabrication du béton peut se faire au moyen d'une centrale de chantier. Conformément à l'article 83.2 du fascicule 65, la centrale sur site est soumise à l'acceptation du maître d'œuvre. La demande sera examinée sur la base du référentiel particulier de certification utilisé pour la certification du béton, par exemple celui de la marque NF-BPE. Elle est de plus soumise aux contrôles complémentaires exigés par le fascicule 65 pour ce type de centrale.

4.1.1.3 Bétonnière Pour des travaux en régie de très petites quantités et dans le cas où aucun autre moyen ne peut être mis en œuvre, bien que non admise par la NF EN 206-1, la fabrication en bétonnière ou même à la main pourra être envisagée. On veillera à ce que la régie ou l'entreprise fabriquant le béton respecte scrupuleusement les exigences du cahier des clauses techniques particulières (CCTP).

Pour ce mode de fabrication, l'utilisation de formules de béton "robustes" devra être privilégiée : les bétons spéciaux sont bien évidemment proscrits. Les performances mécaniques visées devront être spécifiées en conséquence. On réservera ce mode de fabrication pour le bétonnage de pièces faiblement structurelles.

Qu'est-ce qu'une formule de béton robuste ?

Une formule robuste est une formule pour laquelle une faible variation des dosages en constituants (essentiellement eau, ciment, adjuvants) n'entraîne pas de variation importante des propriétés à l'état frais et durci du béton.

Une formule robuste est très peu sensible aux variations d'humidité des granulats et des sables. Elle est constituée d'un nombre minimal de constituants. Pour la fabrication en bétonnière, le recours au gâchage à l'eau de mer peut parfois être adopté à condition de réaliser un béton non armé et d'être à un taux de chlorures strictement inférieur à 1 %. Dans ces conditions on déroge au fascicule 65 et il y a lieu de le spécifier au marché.

4.1.2 Transport du béton

Une fois fabriqué, le béton est transporté en toupie depuis la centrale vers le chantier. Au cours du transport, deux phénomènes peuvent remettre en cause les propriétés obtenues lors de la fabrication [16].



Il s’agit :

de la ségrégation (entraînant une chute de résistance et de compacité),

et du raidissement (entraînant des difficultés de mise en place).

4.1.2.1 La ségrégation en cours de bétonnage La ségrégation a pour origine une accélération excessive appliquée au béton. Ces mouvements créent des forces supérieures aux forces de cohésion du béton qui provoquent la séparation des éléments (les éléments fins d’un coté et les éléments les plus gros de l’autre). Ces phénomènes sont limités par un guidage du béton durant sa chute.

4.1.2.2 Le raidissement du béton pendant le transport

Le raidissement est une perte rapide de l’ouvrabilité du béton. Il peut être le résultat :

d’un départ d’eau libre lié aux conditions météorologiques (soleil, vent, etc…), d’un début de prise du béton, d’une absorption d’eau différée par les granulats dans le béton frais, d’une incompatibilité entre le ciment et un adjuvant.

Ces phénomènes sont favorisés par une durée de transport trop importante. Les dispositions à prendre pour éviter ces problèmes peuvent consister à :

protéger le béton durant le transport (bétonnières portées, camions bâchés, etc…), limiter le temps de transport.

Pour une température de 20°C, de l’introduction du ciment de la première gâchée jusqu'à l'arrivée au lieu d’utilisation, il ne doit pas s’écouler plus de 1 h 30. La durée cumulée du transport et de l’attente éventuelle sur chantier jusqu’à la fin de la vidange ne doit pas être supérieure à deux heures. Dans le cas de transport par camion benne, ces temps sont respectivement ramenés à 1 h et à 1 h 30.

Les éventuelles incompatibilités entre le ciment et un adjuvant doivent être déterminées au moment de l’étude de formulation du béton (voir le paragraphe 5.4.3.1). Elles peuvent cependant survenir inopinément en cours de chantier, suite à de faibles variations des caractéristiques des constituants.

Centrale de béton prêt à l'emploi et camion toupie



4.1.3 Matériels couramment utilisés pour le transport du béton Les différents moyens de transport et leurs caractéristiques courantes sont présentés dans le tableau suivant :

Transport du béton de la centrale de béton prêt à l'emploi au chantier

Transport du béton sur le chantier

Modes de transport du béton

Matériel Distance horizontale

Distance verticale Capacité Rendement Propriétés

du béton Observations

Bétonnières portées ≤ 50 km – 6 à 8 m3 environ 6 m3

par camion – • Bonne protection contre les

agents atmosphériques • Bonne homogénéisation

durant le transport

Benne ≤ 50 m ≤ 100 m 250 à 1000 l ≤ 10 m3/h –

• Nécessite un moyen de levage

• Vérifier l’étanchéité de l’ouverture

• Limiter la hauteur de chute

Benne automotrice ≤ 500 m – 250 à 1000 l ≤ 10 m3/h sec

• Vérifier l’étanchéité de l’ouverture

• Le transport peut provoquer soit un serrage soit une ségrégation du béton

Pompe ≤ 500 m ≤ 100 m – ≤ 70 m3/h bonne cohésion

• Nécessite une formulation adaptée du béton

Goulotte – quelques mètres – – –

• Éviter la position verticale afin de freiner le béton dans sa chute

Bandes transporteuses

quelques mètres

quelques mètres – – –

• Il en existe deux types : lisses et à chevrons

• La vitesse et la pente sont deux paramètres à adapter en fonction de la granularité et de la consistance du béton



Cas particulier du pompage du béton

Des informations relatives au pompage peuvent être trouvées dans le fascicule de documentation P 18-504 relatif à la mise en œuvre des bétons de structure. On les rappelle brièvement ci-dessous.

Dans les cas les plus courants, la distance maximale de transfert par pompage est d’environ 500 mètres horizontalement et de 100 mètres verticalement. Au-delà de ces cas, il sera nécessaire d’étudier des dispositions particulières ayant trait soit au matériel soit à la formulation du béton et les études de convenance du béton seront faites dans les conditions réelles de transport du béton.

Calcul de la distance équivalente de transport :

Dans le cas d’un pompage avec dénivellation ou changements de direction, la distance équivalente de transport peut être évaluée par la formule suivante :

Deq = D + 5 H + 10 C1 + 5 C2 où

D = distance horizontale en mètres, H = dénivellation en mètres vers le haut, C1 = nombre de coudes à 90°, C2 = nombre de coudes à 135°.

Le débit des matériels courants varie de 8 m3/h à 70 m3/h et peut atteindre 160 m3/h sur des grosses unités.

Les conduites sont des éléments de 3 à 5 mètres dont il faudra limiter les changements de direction et prévoir une partie droite de 4 mètres minimum à la sortie de la pompe. Il est indispensable de s’assurer du bon état des conduites (propreté des tuyaux et étanchéité des joints) ainsi que de leur arrimage correct.

Le rapport entre le diamètre D des granulats et celui ∅ de la conduite sera en règle générale de :

D ≤ 0,25 ∅ avec D ≤ 25 mm

Il convient de limiter l’échauffement des conduites résultant du rayonnement (peinture de couleur claire ou réfléchissante, bâchage, arrosage, etc…).

L’extrémité amont de la conduite sera déplacée fréquemment afin de la rapprocher au maximum de l’emplacement à remplir.

La trémie de la pompe doit toujours être en charge pour maintenir l’homogénéité du béton. En début d’opération, la conduite sera graissée par un mortier (ou une barbotine, un coulis de ciment) dit de graissage. Ce matériau ne sera pas incorporé à l’ouvrage.

Quand la conduite chemine sur les cages d'armatures, pour éviter leur déplacement, des plaques devront être placées sous les colliers de la conduite.

4.1.4 Cas spécifique du béton coulé sous l'eau La prise du béton s'effectue dans de bonnes conditions sous l'eau. En effet, le ciment étant un liant hydraulique, la prise sous l'eau se fait comme à l'air libre.

Ce sont les conditions de mise en œuvre qui font que le bétonnage sous l'eau doit être évité dans la mesure du possible, pour les raisons suivantes :

toutes les opérations de coffrage, ferraillage, et coulage s'effectuent "en aveugle", ce qui ne garantit pas une qualité optimale, l'assistance de plongeurs pour le contrôle d'exécution étant rarement possible,

l'acheminement du béton jusqu'au coffrage comporte un risque de ségrégation du mélange (départ des "fines" et donc du liant),

le serrage du béton est impossible.



Quand il n'est pas possible d'isoler le chantier par l'intermédiaire d'un batardeau, il est toutefois possible de couler des parties d'ouvrage sous l'eau en prenant des précautions particulières.

En complément des caractéristiques déjà demandées pour un béton à la mer, on demandera pour un béton mis en œuvre sous l'eau : une consistance S3 ou S4 pour permettre le pompage, assurer une répartition homogène

dans le coffrage et pour ne pas avoir à serrer le béton, une granulométrie riche en éléments fins avec au moins 400 kg/m3 de passant au tamis de

0,080 mm, l'utilisation d'un agent de cohésion spécifique pour donner au béton une cohésion qui

permettra d'éviter le phénomène de délavage sans diminuer la maniabilité, l'utilisation d'une pompe ou d'un tube-plongeur qui évitera la ségrégation et la désagrégation

du mélange.

Compte tenu de la difficulté d'effectuer des contrôles sous l'eau, il est indispensable de réaliser une étude de convenance du béton qui sera faite dans les conditions de chantier et qui comprendra :

- tous les contrôles habituels pour un béton conformément au chapitre 5.4.3.2, - la réalisation d'un élément témoin (qui sera exigé au cahier des clauses techniques particulières), coulé sous l'eau dans les mêmes conditions que l'ouvrage définitif (même matériel de pompage, même profondeur, mêmes conditions d'agitation de l'eau, etc…).

Cet élément témoin sera fabriqué dans une caisse qui sera remontée vingt-quatre heures après sa réalisation, et qui permettra de faire des carottages pour apprécier en particulier l'homogénéité du béton et sa résistance mécanique.



Caractérisation de la résistance au délavage d'un béton :

Bien qu'il n'existe pas de mode opératoire reconnu, il est néanmoins possible de pratiquer un essai de délavage sur des bétons frais afin de comparer leurs capacités à être coulés sous l'eau.

Le dispositif ci-après permet d'effectuer plusieurs cycles de descente et de remontée d'un panier qui permettra, par pesée du panier avant et après, de calculer la perte de masse due au délavage.

Il sera donc possible, par cette méthode, de comparer deux formulations différentes de béton.

Panier réalisé en tôle perforée

de 3 mm de maille Diamètre = 70 mm

Mortier frais 500 g

Contre-poids de remontée

600 g

Tube en plexiglas Colonne d‘eau

de 2,00 m Diamètre = 92 mm



4.1.5 Dispositions constructives

4.1.5.1 Coffrages

Un coffrage de bonne qualité doit :

assurer à l'ouvrage ses dimensions définitives et donc ne pas se déformer lors du coulage, assurer la qualité de parement exigée, permettre au béton d'être coulé sans départ de laitance, garantir l'enrobage des armatures.

En site maritime, deux cas peuvent se présenter :

Cas 1 : le coffrage, le ferraillage et le coulage doivent se faire en une marée.

Dans ce cas, il est recommandé de :

limiter les quantités à réaliser pour se donner "le temps de bien faire",

s'assurer du bon maintien des coffrages et du positionnement des armatures (et donc du respect des valeurs d'enrobage).

Le contrôle et la validation de l'implantation et du positionnement des armatures constituent un point d'arrêt crucial avant le coulage du béton.

Cas 2 : le chantier sera noyé quelques heures après le coulage.

Dans ce cas il est recommandé d'utiliser un système de maintien des coffrages qui résistera à la poussée hydraulique éventuelle.

4.1.5.2 Armatures

Il est recommandé de :

maintenir solidement les armatures (les ligatures doivent donc être nombreuses et très fermes),

laver les armatures et enlever les éventuels détritus avant le coulage (dans le cas par exemple où la mise en œuvre des armatures nécessite plusieurs jours et que la marée est venue les recouvrir),

privilégier l'utilisation de cages d'armatures préassemblées,

s'assurer de la qualité des cales d'enrobage qui ne devront pas se déplacer lors du coulage (proscrire les cales plastiques).

La corrosion des armatures et donc la durée d'utilisation du projet de l'ouvrage dépendent en particulier de l'épaisseur de l'enrobage. Il convient donc d'apporter un grand soin au contrôle de ce point.



4.1.5.3 Coulage et serrage

Il est recommandé de :

s'assurer de la propreté du fond de fouille avant le bétonnage,

se donner le temps de bien vibrer le béton ou utiliser un béton offrant une fluidité adaptée aux contraintes de mise en œuvre (BAP par exemple),

veiller à ce que la vibration interne (ou tout autre procédé) assure le bon remplissage des coffrages ainsi que l’homogénéité et la compacité du béton en place.

4.1.5.4 Cure

La cure permet d'éviter la dessication au jeune âge du béton, de minimiser les risques de fissuration induits et de conférer au béton d’enrobage une qualité satisfaisante (perméabilité et porosité). Elle est indispensable et doit être appliquée le plus tôt possible après la mise en œuvre du béton. Elle peut être réalisée par :

le maintien du coffrage en place, l'apport d’eau douce en quantité appropriée pour maintenir la surface du béton visiblement

humide, l'application sur la surface de béton d’un produit de cure conforme aux normes NF P 18-370

et NF P 18-371 et bénéficiant d'une certification de conformité émanant d'un organisme certificateur officiel.

Des conditions ambiantes humides (HR > 80 % et vent de vitesse maximale inférieure à 30 km/h, ou temps pluvieux) peuvent assurer des conditions de cure satisfaisantes pour le béton mais il est préférable de compléter la cure par un apport d'eau.

Les procédés de cure par humidification, arrosage ou immersion ne peuvent pas être employés par temps de gel.

Sur de nombreux chantiers de travaux maritimes, on ne pratique pas la cure sous prétexte que l'air est humide et qu'il ne fait pas chaud. Or, le vent est un facteur déterminant de la dessication du béton.

Il faut donc apporter un grand soin à la cure du béton en milieu maritime afin d'assurer une durabilité optimale à l'ouvrage.

4.2 PREFABRICATION

4.2.1 Fabrication des éléments en béton La préfabrication peut avoir lieu en usine ou sur chantier. Il est recommandé de privilégier autant que possible, si la taille des pièces le permet, la préfabrication en usine de manière à maîtriser au mieux la qualité des pièces.



Préfabrication de poutre sur le chantier

La technique qui consiste à préfabriquer des parties de l'ouvrage en dehors du chantier et à les transporter sur la mer en les tractant avec des remorqueurs est de mieux en mieux maîtrisée. Elle permet de réaliser des quais à l'aide de plusieurs caissons, des sas d'écluse, des formes de radoub, etc… La présence d'une forme de radoub à proximité du chantier favorise cette technique.

Amenée de l'écluse de Honfleur par flottaison

Le maître d'œuvre qui choisit cette technique doit faire attention à bien prendre en compte dans les calculs de l'ouvrage les sollicitations spécifiques à ce mode de transport par flottaison qui engendre des contraintes importantes dans la structure (qui peuvent être dimensionnantes pour certaines parties d'ouvrages).

Il doit penser également à prévoir les points de remorquage sur l'ouvrage



4.2.2 Transport et stockage Le transport et le stockage des éléments préfabriqués doivent être adaptés au fonctionnement mécanique de l'élément dans sa configuration définitive. Les points de levage seront prévus en conséquence.

4.2.3 Blocs de défenses préfabriqués

Pour la réalisation de ces éléments spécifiques, le projeteur se référera au guide sur l'utilisation des enrochements dans les ouvrages hydrauliques ("The Rock Manual") [45]

4.3 ENVIRONNEMENT

4.3.1 Aspect législatif

Pour les travaux de bétonnage en site maritime, il y a lieu de respecter les prescriptions de l’arrêté du 23 février 2001 qui fixe les prescriptions générales applicables aux travaux d’aménagement portuaire et ouvrages réalisés en contact avec le milieu aquatique et de se rapprocher des services de police de l’eau pour connaître les prescriptions propres au milieu concerné par le chantier.

D’une manière générale, il est demandé de prendre toutes les dispositions possibles pour ne pas porter atteinte au milieu à l’occasion des phases de travaux.

Nota : les opérations de bétonnage peuvent engendrer des pollutions du fait de départ de laitance dans l’eau.

4.3.2 Mesures de protection du milieu

Le concepteur s’efforcera dans la conception de l’ouvrage d'éviter les bétonnages sous l’eau en privilégiant la préfabrication ou la construction hors d’eau.

Dans les cas où ces opérations seraient malgré tout nécessaires, il faudrait prévoir une formulation de béton adaptée à une mise en œuvre sous l'eau. L’utilisation des huiles de décoffrage, de certains produits de cures ou d’adjuvants peuvent être nocifs pour le milieu aquatique.



Sur le chantier il y aura lieu d’éviter :

les coffrages non étanches, les chutes de béton hors des coffrages, les bétonnages sous l’eau si la mer est agitée, le lavage des toupies et des pompes.

Le maître d'œuvre doit demander dans le Plan d'Assurance Qualité (PAQ) de l’entreprise un chapitre sur l'environnement qui décrira précisément les mesures qu’elle prévoit de mettre en œuvre pour éviter de porter atteinte à l’environnement.

Pour les secteurs très sensibles, la protection de l’environnement peut être un critère de jugement des offres dans le règlement de la consultation..


Guide d’utilisation du béton en site maritime Chapitre 5 – Contrôle de la qualité

5. CONTRÔLE DE LA QUALITE

La spécificité des ouvrages maritimes due aux difficultés de réalisation et à l'agressivité de l'environnement rend crucial la mise en œuvre d'un contrôle de la qualité rigoureux.

5.1 DEMARCHE

Depuis quelques années, les maîtres d’ouvrage et maîtres d’œuvre ont transféré aux entreprises titulaires des marchés de travaux une partie du contrôle de leur bonne exécution, les appelant ainsi à une plus grande responsabilisation et modifiant le mode d’intervention de la maîtrise d’œuvre dans le déroulement du chantier.

Il est indispensable afin de toujours garantir la qualité des ouvrages de valider leur contrôle.

A cette fin, toutes les étapes de la nouvelle démarche doivent être respectées :

l’acceptation du référentiel qualité (l’ensemble des plans d'assurance qualité), la vérification de l’application du référentiel, la surveillance du contrôle interne de l'entreprise, le contrôle des étapes majeures de la construction par des points d'arrêt, le traitement des non-conformités.

5.2 EXIGENCES DU DOSSIER DE CONSULTATION DES ENTREPRISES

Le maître d'oeuvre ne doit pas hésiter à s'entourer de spécialistes en matériaux pour la rédaction des pièces techniques du marché.

Le règlement de consultation doit exiger :

la justification des compétences dans le domaine des travaux maritimes, la fourniture d'un mémoire technique précisant les modalités retenues en terme de

caractéristiques des bétons, de livraison et de mise en œuvre.

Le CCTP et le CCAP recense les points d'arrêt. Ils doivent être définis avec des délais de préavis et de réponse adaptés au contexte.

En travaux maritimes, la gestion des points d'arrêt est particulière. Par exemple dans le cas d'un bétonnage en zone de marnage, le coffrage, le ferraillage et le coulage se faisant à marée basse, les délais de préavis et de réponse peuvent être très courts par nécessité. Il est alors INDISPENSABLE qu'un représentant du maître d'oeuvre soit présent lors de cette phase. Cette spécificité doit être appréhendée lors de la préparation de la consultation.

Il est souhaitable afin de lever toute ambiguïté sur la consistance des contrôles à effectuer par l'entreprise d'annexer au cahier des clauses techniques particulières un plan de contrôle intérieur.



EXEMPLE PLAN DE CONTRÔLE (A ANNEXER AU CCTP)

Contrôles Opération Action Essais

intérieur extérieur

Fréquence

Acceptation de la centrale Inspection de la centrale * * Pour chaque centrale (principale et secours)

Acceptation de la formule Vérification du dossier d'étude * * Pour chaque formule

Convenance Suivi de fabrication Consistance et température * * Chaque formule, chaque gâchée

Epreuve de convenance Analyse granulométrique * Une par classe

Propreté * Une par classe

Classe de résistance du ciment *

Prélèvements conservatoires

* Une par classe

Essai béton * * 3 à 7 j et 3 à 28 j

Suivi de mise en oeuvre (rhéologie)

Consistance et température * *

Inspection de l'élément témoin * * Chaque élément

Contrôle de conformité Suivi de fabrication Consistance et température * A chaque livraison

Suivi de la mise en oeuvre Consistance et température * * A chaque livraison

Epreuve de conformité Analyse de l'eau * 1 fois par mois

Analyse granulométrique * 1 par classe et par mois

propreté * 1 par classe et par mois

Classe de résistance du ciment * 1 essai à 28 j

Essai béton * * Fabrication de 3 prélèvements de 6 éprouvettes par lot d'emploi



5.3 ANALYSE DES OFFRES

Il est essentiel de s'assurer, au stade des candidatures, de la compétence des entreprises soumissionnant et donc de vérifier leurs références sur des travaux de même type.

En effet, il n'est pas rare de voir des entreprises n'ayant jamais pratiqué les travaux maritimes être les moins disantes car elles minimisent les conséquences financières des travaux en zone de marée.

A la remise de l’offre et avant la signature du marché, l’analyse du schéma d'organisation du plan d'assurance qualité (SOPAQ) porte essentiellement sur l’identification des parties concernées, l’affectation des tâches (l'entreprise mettant en œuvre le béton devra être clairement identifiée), la description sommaire des difficultés spécifiques du chantier, l’origine des principales fournitures (notamment des bétons), les moyens en personnel, les moyens généraux en matériel, et l’organisation de l'entreprise pour assurer la qualité.

Les éléments relatifs au béton choisi et à sa mise en œuvre communiqués dans le mémoire technique doivent être vérifiés.

Le maître d'ouvrage utilisera de préférence l'appel d'offres restreint de façon à pouvoir sélectionner les entreprises au stade de l'appel à candidatures. A défaut, en cas d'appel d'offres ouvert, il est recommandé d'apporter le plus grand soin à l'ouverture de la première enveloppe.

Il est également conseillé de hiérarchiser les critères de jugement de l'offre de façon à favoriser la valeur technique qui sera jugée au vu du mémoire technique et du schéma d'organisation du plan d'assurance qualité (SOPAQ).

Le maître d'œuvre s'efforcera de donner dans le cadre du SOPAQ joint au dossier de consultation des entreprises (DCE) les éléments qu'il souhaite voir obligatoirement détaillés par le candidat.

5.4 CONTROLE EXTERIEUR

Le contenu et les modalités d'organisation du contrôle extérieur dépendent du type d'ouvrage et de la technique de construction et de mise en œuvre du béton.

Il est recommandé de choisir, avant l'établissement du dossier de consultation des entreprises, le laboratoire qui sera chargé du contrôle extérieur sur le chantier et de le consulter pour la rédaction des parties qui concernent le contrôle extérieur.

5.4.1 Analyse des plans d'assurance qualité (PAQ) En préambule, il n'est pas inutile de rappeler que la certification des entreprises ne les exempte pas de la production d’un plan d'assurance qualité (PAQ) particulier. Celui-ci peut comporter ou se référer à des éléments du système qualité établis pour la certification (à joindre au PAQ), mais doit être spécifique au chantier.

Ce PAQ décrit l’organisation, les moyens, les modes opératoires (et le contrôle intérieur s’y rapportant) qui seront mis en œuvre par l’entreprise dans l’optique de l’obtention de la qualité requise par rapport aux exigences du marché. Il est constitué d’une note d'organisation générale, de procédures et de fiches de suivi.



Le PAQ de l’entreprise générale est complété par les PAQ (parfois réduits aux procédures) de sous-traitants ou de fournisseurs. En particulier, il devra être établi un document relatif à la fabrication et au transport du béton et un autre relatif à sa mise en œuvre.

Le PAQ doit évidemment être transmis au maître d’œuvre avant la réalisation des travaux dont il traite, et ce dans le délai mentionné au marché.

Tout document relatif à la qualité doit impérativement donner lieu dans le délai défini par le marché, à l’établissement d’un avis du maître d’œuvre (risque sinon de présomption d’accord tacite et de contentieux). Il doit être géré à l’instar des documents d’études d’exécution (notes de calculs et plans).

Dans cette phase essentielle de constitution du référentiel qualité du chantier, le maître d'œuvre doit associer le laboratoire auquel il confie les prestations de contrôles extérieurs.

Le PAQ décrit les dispositions retenues par l'entreprise pour le contrôle interne des opérations de fabrication, de transport, de manutention, de mise en place et de cure, notamment :

la vérification et les conditions d’acceptation sur chantier des constituants des bétons, les modalités de contrôle de fabrication des bétons portant sur le stockage des constituants,

le respect des dosages, l’homogénéité du mélange, la vérification des temps de transport et d’attente du béton, les conditions d’acceptation du béton frais.

Le programme de bétonnage mérite une attention particulière. Il doit préciser pour chaque phase s’il y a lieu :

la méthode de mise en œuvre, le matériel employé (nature, répartition et caractéristiques) pour la manutention et la mise en

place, les moyens en réserve et les dispositions destinées à pallier les défaillances éventuelles à tous les stades depuis la fabrication jusqu’au serrage,

le temps maximal entre la fin de la fabrication du béton et la fin de sa mise en place, l’ordre de réalisation du bétonnage en tenant compte de la déformation des ouvrages

provisoires, la position et le mode de traitement des reprises, les surépaisseurs maximales avant réglage des surfaces non coffrées admises pour l'étude des

ouvrages provisoires (déchargement de benne de béton frais..), les moyens de réglage et de finition des surfaces coffrées, les dispositions à prendre pour lutter contre la fissuration du béton jeune, les moyens d’exécution de la cure, les dispositions à prendre par temps froid ou par temps chaud, les conditions relatives aux parements, les dispositions à prendre en cas de reprise accidentelle, les épreuves d’information à effectuer s’il y a lieu.

5.4.2 Vérification du contrôle intérieur

Le maître d'œuvre s'assure de l'effectivité du contrôle intérieur :

existence du référentiel qualité et application des PAQ :

- présence des PAQ (notamment procédures et fiches de suivi) sur le chantier, - assimilation par les intervenants sur le chantier, - renseignement des fiches de suivi au fur et à mesure de la progression et non après

travaux pour compléter le dossier (le simple fait de cocher des cases indépendamment de leur signification concrète étant également à proscrire),



- implication effective du responsable qualité (présence indispensable sur le chantier et capacité d’anticipation nécessaire),

- ouverture naturelle des fiches d’anomalie (si l’entreprise ne détecte pas d’anomalie indépendamment de la maîtrise d’œuvre, ses contrôles sont factices),

contrôle des étapes majeures et attestation de la conformité :

- fourniture effective des dossiers d’étude ou de références, - exécution et interprétation des épreuves de convenance, - respect des points d’arrêt et réalisation des opérations préalables correspondantes

(avec suivi des délais de préavis et respect des délais de réponse), - réalisation des essais selon le plan de contrôle intérieur, - interprétation effective des résultats d’essais et suites données,

traitement des non-conformités :

- analyse de l’origine du problème, - prise en compte de mesures préventives, - proposition effective dans un délai satisfaisant de remise en conformité,

d’acceptation (si les fonctions de l’élément ne sont pas en cause) ou de rebut.

5.4.3 Epreuves

5.4.3.1 L’épreuve d’étude

En préalable, il convient de rappeler que le choix et le dosage des différents constituants doivent conférer aux bétons une compacité convenable, leur permettre de respecter les exigences relatives aux parements et d’atteindre les niveaux de performance requis soit au titre du marché, soit au titre des conditions particulières résultant des choix de l’entrepreneur (mise en place à la pompe, résistance au jeune âge, etc…).

L’étude des bétons doit prendre en compte les points suivants :

la classe d’exposition, la durabilité spécifiée, les risques d'alcali-réaction et de réaction sulfatique, l'adaptation temps froid et chaud, les applications particulières :

- les bétons à hautes performances, - les pieux de grand diamètre, - les bétons autoplaçants, - les pièces à forte exothermie.

Elle doit également répondre au cahier des charges de l’entreprise (rhéologie, résistance au jeune âge, méthode de coulage).

A titre de rappel, la justification de la résistance caractéristique n’est pas demandée pour :

les bétons et mortiers qui ne font pas l’objet d’une résistance caractéristique spécifiée, les bétons dont la résistance caractéristique à la compression à 28 jours spécifiée est inférieure

ou égale à C25/30 et dont le dosage en ciment est conforme aux spécifications de l’article 71.2.2 du fascicule 65A.



Pour les autres bétons, une justification est prescrite et doit être effectuée comme suit :

Le béton dispose de références probantes

Le béton est considéré comme disposant de références probantes si les deux conditions suivantes sont remplies :

1/ Il a été antérieurement fabriqué et mis en œuvre dans des conditions à peu près équivalentes à celles de la fourniture considérée (moins de deux ans). 2/ Les n résultats de résistance à la compression à 28 jours, obtenus dans le cadre des épreuves de contrôle des fournitures de référence, ayant donné lieu à une mesure de consistance située dans la fourchette requise, vérifient les trois conditions suivantes :

12≥n ( )SnKfcf kc +≥ 6+≥ fckfc

cf est la moyenne arithmétique de la résistance à la compression à 28 jours des n résultats. S est l’estimateur de l’écart-type de la distribution des résistances. fck est la valeur caractéristique spécifiée. K(n) est un coefficient qui dépend du nombre de résultats selon le tableau ci-dessous :

n 12 40 75 100 200

K(n) 2,00 2,00 1,90 1,86 1,80

Le béton ne dispose pas de références probantes : épreuve d’étude

L’épreuve d’étude, exécutée en laboratoire, consiste à fabriquer une gâchée répondant à la formule nominale qui donne lieu à l’exécution d’un essai de consistance et à la confection de trois éprouvettes pour essai de résistance à la compression à 28 jours.

L’épreuve est probante si la consistance mesurée se trouve dans la fourchette requise et si le résultat fCE de l’essai de compression satisfait les deux conditions suivantes :

fCE ≥ fck + λ . (CE – Cmin) fCE ≥ fck+2S

fCE est la résistance à la compression à 28 jours des gâchées nominales. fck est la résistance caractéristique spécifiée. λ est un coefficient pris égal à 1, une valeur inférieure à 1 pouvant être retenue si elle est justifiée expérimentalement. CE est la résistance à la compression à vingt-huit jours du ciment utilisé pour l’épreuve d’étude. S est l'écart-type prévisionnel de la distribution des résistances. Cmin est la valeur minimale de la résistance à la compression à vingt-huit jours du ciment.

Pour les ouvrages importants, le programme d’étude pourra être complété par les spécifications de l’additif au fascicule 65 A.

Dans le cas de béton en classe d'exposition XF3 ou XF4, les dispositions additionnelles des "Recommandations pour la durabilité des bétons durcis soumis au gel" doivent être respectées.



5.4.3.2 Épreuve de convenance

L’épreuve de convenance est effectuée par l’entrepreneur et sous sa responsabilité et a pour but de vérifier a priori que le béton défini par sa formule nominale et fabriqué, transporté et mis en œuvre dans les conditions du chantier, satisfera aux exigences du marché.

Elle implique :

la vérification par le maître d’œuvre que les prescriptions de fabrication et de mise en œuvre inscrites au marché sont respectées et que les dispositions prévues au plan d'assurance qualité sont effectives ;

pour chaque béton désigné au marché, la fourniture totale ou partielle par l’entrepreneur d’une gâchée au moins répondant à la formule nominale pour effectuer un contrôle de conformité aux spécifications ;

l’exécution par l’entrepreneur d’un élément témoin si le marché l’impose ou si les dispositions proposées par l’entreprise nécessitent de vérifier la faisabilité de la formule de béton.

Les prélèvements et l’exécution des essais se font dans les conditions de l’épreuve de contrôle définies ci dessous. Les résultats sont interprétés suivant les épreuves de contrôle si le chantier est court et suivant l’épreuve d’étude si le chantier est long. La classification du chantier doit être spécifiée dans le marché. Aucun commencement de bétonnage n’est autorisé avant l’obtention de résultats favorables validés par le contrôle extérieur. En cas de résultats défavorables, le bétonnage est reporté, l’entrepreneur procède aux adaptations nécessaires et l’épreuve de convenance est refaite, éventuellement simplifiée. Il en est de même ultérieurement si l’entrepreneur propose des modifications de l’un des facteurs susceptibles de remettre en cause les résultats obtenus.

5.4.3.3 Épreuve de contrôle

Les contrôles définis dans cet article sont effectués à la mise en œuvre dans le cadre du contrôle intérieur, le contrôle extérieur validant ces essais. Ils impliquent l’exécution préalable du contrôle intérieur à toutes les phases de la production, la vérification de l’obtention des résultats prévus, le respect des prescriptions de fabrication, de transport et de mise en œuvre.

Une épreuve de contrôle constitue le contrôle de conformité d’un lot de béton, préalablement défini, aux dispositions du marché et implique :

la vérification par le maître d’œuvre de l’exécution du contrôle interne dans des conditions définies par le PAQ et de l’obtention des résultats prévus, notamment du respect des prescriptions de fabrication, de transport et de mise en œuvre fixées par le marché,

des prélèvements définis au marché pour l’exécution d’essais au cône d’Abrams et de résistance à la compression à vingt-huit jours,

éventuellement le contrôle de caractéristiques complémentaires dans les conditions fixées par le marché.

Les prélèvements destinés aux essais sont effectués sur le chantier immédiatement avant la mise en place du béton. Chaque prélèvement est issu d’une seule gâchée ou charge.

De manière générale, le nombre (n) de prélèvements par lot est égal à trois, les trois gâchées ou charges étant choisies au hasard.

L’interprétation des résultats de contrôle s’effectue conformément à l’article 76.2.2 du fascicule 65A.



Les éléments qui figurent dans le cahier des clauses techniques particulières (CCTP) du dossier de consultation des entreprises (DCE) concernant les contrôles extérieurs doivent être établis précisément de façon que la remise de prix de l'entreprise se fasse en connaissance de causes, notamment quand il est demandé des éléments témoins qui peuvent représenter un coût important. Pour cela, le maître d'œuvre doit se rapprocher du laboratoire prévu en contrôle extérieur pour rédiger cet article du CCTP.


Guide d’utilisation du béton en site maritime Chapitre 6 – Gestion des ouvrages

6. GESTION DES OUVRAGES

6.1 DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES

Comme sur tout ouvrage, il y a lieu de prévoir à la construction les modalités de la surveillance et du suivi de l'ouvrage dans de bonnes conditions de sécurité.

6.2 SURVEILLANCE


Il n'existe pas à l'heure actuelle de texte ou de règlement qui régisse la surveillance et la gestion des ouvrages maritimes. Par défaut, il est parfois fait référence à l'Instruction Technique pour la Surveillance et l'Entretien des Ouvrages d'Art du 19 octobre 1979. Cependant, cette dernière soulève des difficultés et ne répond pas de manière satisfaisante aux préoccupations des gestionnaires d'infrastructures maritimes :

variété et complexité des structures, lourdeur du caractère systématique des inspections détaillées, non prise en compte des diverses utilisations des ouvrages et des enjeux (économique,

écologique, touristique, architectural, etc…), accessibilité aux ouvrages.

La méthodologie retenue pour la surveillance et la gestion des ouvrages maritimes doit tenir compte de ces spécificités et permettre au gestionnaire de :

traiter immédiatement les problèmes de sécurité, accéder à une vue d'ensemble du parc des ouvrages et de son état, prévoir, programmer les inspections détaillées, les investigations, les actions curatives et

préventives et aider à programmer les dépenses pluriannuelles de gestion du parc.

Il est donc fortement recommander au gestionnaire d'organiser la surveillance de son patrimoine d'ouvrages.

Les paragraphes suivants présentent succinctement les principes de la surveillance d'un nombre quelconque d'ouvrages maritimes.

6.2.2 Dossier d'ouvrage

Il est indispensable, pour une bonne gestion, de disposer d'un dossier d'ouvrage complet qui comprenne trois sous-dossiers :

un sous-dossier concernant la conception, la construction et l'histoire de l'ouvrage, un autre concernant l'état de référence de l'ouvrage, un dernier concernant la vie de l'ouvrage.

Le lecteur trouvera plus de renseignements sur le contenu d'un dossier d'ouvrage maritime dans la fiche d'information n° 2 du Club Ouvrages Maritimes sur le site internet du CETMEF.

L'obligation pour le Maître d'ouvrage de recourir à un coordonnateur SPS permet de disposer du Dossier d'Intervention Ultérieur sur l'Ouvrage (DIUO) qui est la base du dossier d'ouvrage.



Il appartient au maître d'œuvre de faire compléter le DIUO pour obtenir un dossier d'ouvrage complet.

6.2.3 Surveillance continue de l'ouvrage

D'une manière générale, elle vise à faire en sorte que, toute personne liée, de prêt ou de loin, à la gestion de l'ouvrage qui constate de façon flagrante une anomalie, la fasse connaître à la personne identifiée comme étant le gestionnaire de l'ouvrage. Elle s'appuie entre autre sur des visites d'évaluation des ouvrages.

6.2.4 Visites d'évaluation.

L'évaluation des ouvrages doit être périodique. La périodicité est définie par le gestionnaire, elle doit dépendre de la cinétique prévisible de dégradation des ouvrages. Pour le suivi du génie civil, une périodicité comprise entre trois et cinq ans semble adaptée. En revanche, pour les éléments contribuant à la sécurité des usagers et à la bonne exploitation des ouvrages (échelles d'accès, bouées de sauvetage, défenses d'accostage, état des terre-pleins, etc…), la périodicité de surveillance devra être réduite : par exemple entre un mois et un an.

Ces visites d'évaluation, menées par du personnel ayant reçu une formation adéquate doivent donc permettre de :

déceler toute évolution anormale de désordres mentionnés dans les rapports des visites précédentes,

constater la présence de désordres non décelées lors des visites précédentes, identifier toute situation pouvant compromettre la bonne exploitation des ouvrages et la

sécurité des différents usagers (navigateurs, plaisanciers, touristes, exploitants, agents d'intervention),

définir des actions afin de traiter les problèmes rencontrés.

Ces visites doivent permettre d'accéder à toutes les parties d'ouvrage. Elles peuvent donc nécessiter l'utilisation de moyens d'accès particuliers : embarcation, plongeurs, etc… Les visites d'évaluation donnent lieu à la rédaction d'un rapport.

Des visites d'évaluations peuvent être organisées à différentes étapes de la vie de l'ouvrage :

à la fin de la construction, elles permettent de : - établir un point zéro de l'état de l'ouvrage (état de référence), - constater les éventuelles imperfections ou défauts, - et surtout d'initier la surveillance,

à la suite de travaux importants réalisés sur la structure (modification, renforcement, etc…), à la suite d'évènements exceptionnels : tempête, choc d'un navire, etc…).

6.2.5 Inspections détaillées

Les inspections détaillées sont des visites faites par des spécialistes du domaine qui permettent d'établir un état des lieux complet de l'ouvrage à un moment donné de sa vie. Elles peuvent être déclenchées ou initiées suite aux conclusions des visites d'évaluation. A cette occasion, tous les moyens sont mis en œuvre afin d'effectuer une inspection exhaustive de l'ouvrage.

Les inspections détaillées peuvent déclencher à leur tour différentes actions: diagnostic complémentaire, investigations, recalcul, etc…



6.3 SUIVI DES PARAMETRES DE DURABILITE DU BETON


Dans le cadre de la surveillance, le gestionnaire devra définir une « stratégie » de suivi de ses ouvrages. Cette stratégie doit être mise en œuvre dès la construction de l’ouvrage.

Le présent paragraphe aborde la surveillance des ouvrages en béton sur la base de l’approche performantielle évoquée au paragraphe 3.5. Il s’agit de la surveillance du béton armé vis-à-vis de la corrosion des armatures et de l’alcali-réaction.

Le lecteur se reportera au paragraphe 3.5 pour la définition des notions d’indicateur de durabilité et de témoin de durée de vie.

Un certain nombre d’outils permettent, tout au long de la vie de l’ouvrage, d’évaluer la durabilité résiduelle du béton. La connaissance de la cinétique des phénomènes d'altération permet d’anticiper les dégradations du matériau et donc de programmer l’entretien et les réparations nécessaires à la pérennité de l'ouvrage.

Ces outils d’aide à la décision présentent un grand intérêt pour les gestionnaires d’ouvrages portuaires qui doivent organiser et optimiser les opérations d’entretien de leurs ouvrages (contraintes d’accès, difficultés d’interventions, coûts élevés, etc…) La méthodologie présentée ci-après s'appuie sur le suivi des paramètres de durabilité. Elle est basée sur des essais in situ ou sur des échantillons, associés à des modèles de calcul prédictifs.

6.3.2 Méthodologie Le suivi des paramètres de durabilité est réalisé sur la base de mesures effectuées avec une fréquence comprise entre 5 et 10 ans. Cette périodicité est à adapter à l’environnement de l’ouvrage et à son poids stratégique.

Le suivi consiste en des mesures sur prélèvements et des mesures non destructives sur l’ouvrage.

Il doit être mis en place dès la construction de l’ouvrage. A ce titre, il est fortement conseillé de réaliser un « point zéro de durabilité » à la fin de la construction de l’ouvrage. La caractérisation de l’état initial du béton armé est fondamentale.

6.3.2.1 Mesures sur prélèvements

6.3.2.1.1 Indicateurs de durabilité

Les indicateurs de durabilité sont la porosité accessible à l’eau, le coefficient de diffusion apparent des chlorures et la perméabilité.

Ces mesures permettront de calibrer les modèles de prédiction de durée de vie.

Dispositif de migration des ions chlorure en régime non stationnaire du LCPC



6.3.2.1.2 Témoins de durabilité

Les témoins de durabilité sont :

• pour la corrosion des armatures : la profondeur de carbonatation et la pénétration des chlorures par exemple,

• pour l’alcali-réaction : la courbe d’expansion résiduelle par exemple.

6.3.2.2 Contrôles non destructifs Ces contrôles ont pour objectifs de quantifier les désordres et d’estimer leur vitesse moyenne d’évolution.

6.3.2.2.1 Evaluation de l’état de corrosion des armatures Potentiel d’armature : Le principe de la méthode est basée sur la mesure d’un potentiel. Ce potentiel se mesure par la différence de tension entre une armature et une électrode de référence (CuSO4). Cette différence de potentiel dépend de l’état de corrosion de l’armature dans le béton.

Evaluation de la présence de chlorures « libres » par calorimétrie

Evaluation de laprofondeur de

carbonatation parindicateur coloré

Mesure extensométrique sur éprouvette de béton

Courbes d’expansion résiduelle



Vitesse de corrosion :

Les mesures de densité de courant instantané de corrosion donnent des informations quantitatives sur la vitesse de corrosion des armatures.

Résistivité du béton :

Cette donnée caractérise l’aptitude du béton d’enrobage à conduire le courant et donc sa capacité à protéger les armatures de la corrosion.

Perméabilité de surface : Elle caractérise l’aptitude du béton de parement à réagir aux variations climatiques du site.

Exemple de cartographie des

potentiels

Matériel de mesure de potentiel d’armature

Perméabilimètre BTCRIS



6.3.2.2.2 Evaluation de l’alcali-réaction

Gonflement structurel in situ :

Le gonflement structurel in situ est mesuré par distancemétrie par exemple.

Indice de fissuration :

L’ensemble de ces mesures doit être couplé avec des mesures d’enrobage des armatures (mesures ponctuelles associées à des relevés statistiques permettant d’obtenir une distribution des enrobages). Ces mesures sont réalisées avec différents types de matériel : pachomètre, Ferroscan, radar.

6.3.2.3 Plan d’investigations La localisation, la répartition et la nature des différents essais sont définis au préalable et constituent le plan d’investigations. Ce dernier doit tenir compte :

des différentes expositions du béton :

- zone de marnage, - zone exposée aux embruns, - zone immergée,

du fonctionnement mécanique de la structure :

- structure massive, - structure de type dalle sur poutre, - pieux, - voile, etc…

de la nature du béton :

- béton armé, - béton non armé, - béton précontraint.

Pour la mise en œuvre des mesures non destructives, des zones significatives et représentatives devront être définies.

Pour la méthodologie d’investigation des ouvrages susceptibles de présenter des pathologies de type alcali-réaction ou réaction sulfatique interne, le lecteur pourra s’appuyer sur le guide technique « Aide à la gestion des ouvrages atteints de réactions de gonflement interne ».


Guide d’utilisation du béton en site maritime Chapitre 7 - Application

7. APPLICATION

Le lecteur trouvera en annexe cinq fiches qui traitent de la définition des bétons pour les types d'ouvrage suivants :

quai sur pieux, quai en blocs préfabriqués, quai en blocs coulés en place, quai en paroi moulée, quai en caissons préfabriqués.

Elles sont divisées en trois parties :

une coupe schématique de l'ouvrage qui situe ses différentes parties et les secteurs d'exposition,

le tableau de spécifications des bétons qui synthétise par partie d'ouvrage les spécifications essentielles à intégrer au cahier des clauses techniques particulières,

des recommandations pour la mise en œuvre du béton. Les spécifications concernent les points suivants.

Les classes d'exposition et de chlorures : Elles sont données pour le cas général. Il est nécessaire de se référer à l'article 3.3.4 du guide pour les zones climatiques particulières, les eaux particulièrements polluées ou des stockages de produits spéciaux qui seraient en contact avec le béton. Les classes de résistance : Ce sont les classes minimum nécessaires par rapport à la durabilité de l'ouvrage. Il peut être nécessaire de les augmenter pour des raisons de calcul de la structure. Teneur minimum en liant équivalent : Il s'agit de la quantité minimale de liant équivalent nécessaire pour un Dmax de 20 mm. Cette exigence vient soit de la norme NF EN 206-1, soit du fascicule 65, soit du fascicule de documentation FD P 18-011. Nature du ciment : Il convient de se référer à l'article 1.4.1 du guide. Le cas échéant, il peut être utile de prescrire un type de ciment particulier. Caractéristiques complémentaires du ciment : Il convient de se référer à l'article 1.4.1 du guide. Le ciment doit toujours être PM dans notre cas, voire ES pour les travaux en eaux à haute teneur en sulfates, CP1 pour les ouvrages précontraints par post-tension, et CP2 pour les ouvrages précontraints par pré-tension. Eefficace/Léquivalent : Il convient de se référer à l'article 3.3.6 du guide. Ce rapport est exigé par la norme NF EN 206-1 ou le fascicule 65A.


Guide d’utilisation du béton en site maritime Chapitre 7 - Application

Caractéristiques complémentaires du béton : Il convient de se référer aux articles 3.3.1 et 3.3.7 du guide. Il s'agit d'exigences en terme de qualité de parement (EQP), de dispositions par rapport à la prévention des désordres liés à l'alcali-réaction (RAG), de retrait (LRE), ou de limitation de la chaleur d'hydratation (LCH) Ces fiches traitent du cas des ouvrages qui sont coulés en place et du cas de la préfabrication partielle ou complète de l’ouvrage.



ANNEXES



ANNEXE 1

Bibliographie



Textes de référence [1] BOGUE R.H., La chimie du ciment portland, Éd. Eyrolles (Paris).

[2] Les bétons : bases et données pour leur formulation, sous la direction de BARON J. et OLLIVIER J.-P., Éd. Eyrolles, 1996.

[3] Ingénierie du matériau béton, Stage ENPC – 1993.

[4] SEDRAN T., DE LARRARD F., « RENÉ-LCPC : Un logiciel pour optimiser la granularité des matériaux de génie civil », Bulletin de liaison des Laboratoires des Ponts et Chaussées, n° 194, décembre 1994, pp. 87-93.

[5] La nouvelle méthode des coulis de l’AFREM pour la formulation des bétons à hautes performances, Bulletin des Laboratoires des Ponts et Chaussées, n° 202, pp. 61-69.

[6] DE LARRARD F. et al., Le nouveau rhéomètre BTRHEOM pour les bétons très plastiques à fluides, Annales de l’ITBTP, décembre 1994.

[7] Essais de granulats. Détermination des alcalins solubles dans l’eau de chaux. Méthode d’essai LPC n° 37.

[8] RASHEEDUZZAFAR, AL-GATHANI A.S., AL-SAADOUN, Influence of construction practices on concrete durability, ACI Materials Journal, 1989, 86, 6, pp. 566-575.

[9] Guide technique. Mise en œuvre des plans d’assurance de la qualité. Guide pour les entrepreneurs et les maîtres d’œuvre, SETRA, décembre 1991.

[10] HU C., Rhéologie des bétons fluides, Études et Recherches des Laboratoires des Ponts et Chaussées, OA 16.

[11] FÉRET R., Sur la compacité des mortiers hydrauliques, Annales des Ponts et Chaussées, Série 7, Volume 4, pp. 5-164, 1892.

[12] NEVILLE A. M., Properties of concrete, Ed. Pitman, 1973.

[13] GRANGER L., Comportement différé du béton dans les enceintes de centrales nucléaires – Analyse et modélisation, Série ouvrages d’art n° 21, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, 1996.

[14] HUET C., ACKER P., BARON J., Fluage et autres effets rhéologiques du béton, Le Béton Hydraulique, Presses de l’ENPC, 1982, pp. 335-364.

[15] BARON J., La nécessité d’une démarche pragmatique : l’idée de maniabilité et sa mise en pratique, Le Béton Hydraulique, Presses de l’ENPC, 1982, pp. 131-142.

[16] CHARONNAT Y., La fabrication et la mise en œuvre – Les contrôles, Le Béton Hydraulique, Presses de l’ENPC, 1982, pp. 161-187.

[17] BOURNAZEL J.-P., BHP : Propriétés, Performances, Formulation, Journée Régionale d’Informations BHP 2000, 1998.

[18] BUIL M., OLIVIER J.-P., Conception des bétons : la structure poreuse, La durabilité des bétons, Presses de l’ENPC.

[19] VERBERK G.J., HELMUTH R.H., Structures and physical properties of cement paste, Proc. 5th International Symposium on the Chemistry of Cement, Tokyo, 1968, 3, 3-1, pp. 1-44.

[20] POWERS T.C., Capillary continuity or discontinuity in cement pastes, Journal of the PCA Research and Development Laboratories, 1959, 1, 2, pp. 38-48.



[21] POWERS T.C., COPELAND L.E., HAYES J.C., MANN H.M., Permeability of Portland cement paste, J. Amer. Concr. Inst., 1954, 51, 3, pp. 285-298.

[22] FELDMAN R.F., Significance of porosity measurements on blended cement performance, in : 1st Intern. Conf. On the use of fly ash, silica fume, slag and other mineral by-products in concrete, Montebello, 1983, V.M. Malhotra, Ed., ACI, SP-79, 1, pp. 415-433.

[23] REGOURD M., Chemical durability of concrete, in Contemporary European Concrete Research, Stockholm, 1981, Swedish Cement and Concrete Research Institute, Ed., Stockholm, pp. 121-142.

[24] MEHTA P.K., Concrete : structure, properties and materials, Prentice-Hall Ed., 1986, pp. 105-169.

[25] Association Technique des Liants Hydrauliques, Le béton exposé aux agressions hivernales, Documentation Technique n°1, janvier 1989.

[26] LANGLOIS M., Relation entre les caractéristiques des vides d’air et la durabilité des bétons usuels soumis à de longs cycles de gel-dégel, Thèse, Université Laval, Québec, 1986.

[27] CARLES-GIBERGUES A., PIGEON M., La durabilité des bétons en ambiance hivernale rigoureuse, La durabilité des bétons, Presse de l’ENPC.

[28] CUSSIGH F., Les bétons auto-plaçants, Un siècle de génie civil – Perspectives d’avenir, AFGC, Conférence du 12 décembre 2000, pp. 135-147.

[29] Recommandations pour la prévention des désordres dus à l’alcali-réaction, LCPC, juin 1994.

[30] Projet national BHP 2000, Les bétons hautes performances – Guide pratique à l’attention des architectes et des maîtres d’œuvre, IREX, février 2001.

[31] MILLOTE A., Les réactions alcali-granulats, Un siècle de génie civil – Perspectives d’avenir, AFGC, Conférence du 12 décembre 2000, pp. 117-122.

[32] SEDRAN T., Les bétons autonivelants (BAN) – Synthèse bibliographique, Bulletin de liaison des laboratoires des Ponts et Chaussées n° 196, mars-avril 1995, pp. 53-60.

[33] Emploi des ciments à la mer, note technique de M. Bru (Laboratoire régional de Bordeaux), document ER PM n° 93.04 du CETMEF, septembre 1993, 22 pages.

[34] Constitution des ouvrages portuaires maritimes anciens en maçonnerie et leurs dégradations, note technique de M. Bru (Laboratoire régional de Bordeaux), document ER PM n° 93.01 du CETMEF, janvier 1993, 25 pages.

[35] Le béton dans les ouvrages fluviaux, CETMEF-VNF, décembre 1999, 71 pages.

[36] BAROGHEL-BOUNY V., AMMOUCHE A., HORNAIN H., GAWSEWITCH J., Vieillis-sement des bétons en milieu naturel – Une expérimentation pour le XXIème siècle. II – Caractérisation microstructurale sur éprouvettes de bétons de résistance comprise entre 25 et 120 MPa, Bulletin des laboratoires des Ponts et Chaussées n° 228, septembre-octobre 2000, pp. 71-86.

[37] BAROGHEL-BOUNY V., Caractérisation des pâtes de ciment et des bétons. Méthodes, analyse, interprétations, LCPC, Paris, 1994, 468 pages.

[38] BAROGHEL-BOUNY V., GAWSEWITCH J., Caractérisation de la structure poreuse des bétons durcis – Objectifs et méthodes, Actes des Journées « Durabilité », 8 et 9 mars 2000, Bordeaux, Collection Actes des Journées Scientifiques du LCPC, 2001, pp. 11-20.



[39] Collection technique CIM béton – Béton armé d’inox - Le choix de la durée T81 – Avril 2004 [40] Collection technique CIM béton – Bétons et ouvrages d’art – La durabilité des bétons,

novembre 2006 [41] BARON J et OLLIVIER J P, La durabilité des bétons, collections de l’ATHIL, Presse de

l’ENPC, 1992 [42] Utilisation du béton précontraint en site aquatique – Eléments de réflexion, , CETMEF,

septembre 2005. [43] Guide de l’AFGC – Conception des bétons pour une durée de vie donnée des ouvrages- juillet

2004 [44] TOUTLEMONDE F et COIN A – Structures en béton conçues avec l’Eurocode 2 – Note

technique sur les dispositions relatives à l’enrobage pour l’application en France, novembre 2005

[45] CIRIA, CUR, CETMEF, The Rock Manual, The use of the rock in hydraulic engineering,

C683, CIRIA, Londres, 2007

Page 114 Centre d’Etudes Techniques Maritimes Et Fluviales


ANNEXE 2

REFERENTIEL TECHNIQUE



Contexte réglementaire et normatif

Conception et calcul Normes de dimensionnement Eurocodes EN 1992-1 Règles générales EN 1992-2 Ponts

Exécution des ouvrages Fascicule 65 A – Exécution des ouvrages de génie civil en béton armé ou précontraint Fascicule 68 – Exécution des travaux de fondation des ouvrages de génie civil

Norme matériau béton NF EN 206-1 Spécification, performances, production et conformité

Norme d’essais sur le béton frais NF EN 12350

Norme d’essais sur le béton durci NF EN 12390

Normes constituants Ciments courants NF EN 197-1 Ciments PM NF P15-317 Ciments ES XP P15-319 Adjuvants NF EN 934-2 Granulats XP P 18-545 NF EN 12620 Qualification des granulats/alcali-réaction FD P 18-542 Eau de gâchage NF EN 1008 Cendres volantes NF EN 450 Fumées de silice NF EN 13263-1

Essais du béton dans les structures NF EN 12-504

Future évaluation de la résistance du béton dans les structures EN 13791

Essais de performances d’une formule de béton vis-à-vis de l’alcali-réaction NF P 18-454

Essais de performance gel-dégel Ecaillage XP P 18-420

Fascicules de documentation - Liants hydrauliques – Guide d’utilisation des ciments FD P 15-010 - Béton – Réactivité d’une formule de béton vis-à-vis de l’alcali-réaction

Critères d’interprétation des résultats de l’essai de performance FD P 18-456 - Béton - Surfaces et parements en béton P 18-503 - Béton – Mise en œuvre des bétons de structures P 18-504 - Béton – Classification des environnements agressifs P 18-011 - Granulats – Critères de qualification des granulats naturels pour béton hydraulique vis-à-vis de l’alcali-réaction FD P 18-542 - Granulats – Guide d’interprétation de la norme XP P 18-540 : FP P 18-940

Guides techniques : - Maîtrise de l’eau dans le béton hydraulique (CCPC 2001) - Conception des bétons pour une durée de vie donnée des ouvrages (AFGC – 2004) - Prévention des désordres dus à l’alcali-réaction – guide pour la rédaction des pièces écrites

des marchés (SETRA – 1996) - Guide sur la commande et le pilotage des études d’ouvrage d’art (1995) - La démarche qualité dans les ouvrages d’art courants (SETRA – 1992) - Les défauts des parements en béton (LCPC) - Guide sur les pieux forés ( SETRA – 1978)

Page 116


Centre d’Etudes Techniques Maritimes Et Fluviales

ANNEXE 3

FICHES D’OUVRAGES

Page 117



QUAI CAISSONS PREFABRIQUES

(sur site)

P.H.E.

ZONE C - Immersion

ZONE A - Aspersion

ZONE B - Marnage

P.B.E.

Page 118



A. Définition du béton Partie

d’ouvrage Classes

d’expositionet de

chlorures

Classe de résistance

Teneur minimum en liant

équivalent en kg/m3

avec Dmax=20

mm

Nature du

ciment

Caractéristiques complémentaires

du ciment

Eeff/Léq


du béton

Zone A - aspersion

XC4 XS3 XA2 XH2

Cl 0,2 Zone B - marnage

XC4 XS3 XA2 XH3

Cl 0,2

C35/45 385 PM ES 0,45 RAG RSI

Zone C - immergée

XC1 XS2 XA2 XH3

Cl 0,2

C35/45 350 PM ES 0,45 RAG

RSI

Définition globale

XC4 XS3 XA2 XH3 Cl 0,2

C35/45 385 PM ES 0,45 RAG RSI

B. Mise en œuvre

Partie d’ouvrage

Résistance minimale à la fin de la

protection contre la dessiccation

Enrobagemm

Stockage manutention Contrôles

Zone A -aspersion

Zone B - marnage

Zone C- immergée

Dans le sol

60 % de la résistance à 28 jours

50* Prévoir des points de

remorquage

Contrôles sur les aires de préfabrication

Conditions de transport Inspection détaillée des parois après

remorquage et échouage

* valeur à affiner en fonction du calcul proposé au paragraphe 3.3.9 du guide

Page 119



QUAI EN BLOCS PREFABRIQUES

(en usine)

P.H.E.

ZONE C - immersion

ZONE A - aspersion

ZONE B - marnage

P.B.E.

Page 120



A. Définition du béton des blocs

Partie

d’ouvrage Classes

d’exposition et de

chlorures


Teneur minimumen liant


Nature du

ciment


du ciment

Eeff/Léq


du béton

Zone A - aspersion

XC4 XS3 XA2 XH2


XC4 XS3 XA2 XH3

Cl 0,2

C40/50 385 PM ES 0,40 RAG RSI

Zone C - immergée

XC1 XS2 XA2 XH3

Cl 0,2

C40/50 350 PM ES 0,45 RAG RSI

Définition globale


C40/50 385 PM ES 0,40 RAG RSI

B. Mise en œuvre

Partie d’ouvrage



Enrobagemm

Stockage manutention Contrôles

Zone A -aspersion Zone B - marnage Zone C- immergée

Dans le sol


50*

Prévoir de points de

levage Stockage sur surface plane

Réception des pièces après transport Conditions de stockage


Page 121



QUAI EN BLOCS COULES EN PLACE

Coulé à la marée

Béton immergé

Coulé en

place

ZONE C - immersion

ZONE A - aspersion

ZONE B - marnage

P.H.E.

P.B.E.

Page 122



Définition du béton

Partie d’ouvrage

Classes d’exposition

et de chlorures




avec Dmax=20

mm

Nature du

ciment


du ciment

Eeff/Léq


du béton

Zone A - aspersion

XC4 XS3 XA2 XH2


XC4 XS3 XA2 XH3

Cl 0,2

C35/45 385 PM ES 0,45 RAG RSI

Zone C - immergée

XC1 XS2 XA2 XH3

Cl 0,2

C35/45 350 PM ES 0,45 RAG

RSI

Définition globale


C35/45 385 PM ES 0,45 RAG RSI

A. Mise en œuvre

Partie d’ouvrage

Moyens de mise en œuvre Ouvrabilité enrobage Cure Contrôles

Zone A – aspersion

Suivant fascicule

65A

Positions des cages d’armatures Consistance du béton

Etanchéité et stabilité des coffrages serrage

Zone B – marnage

Coulage classique gravitaire + aiguille

vibrante S2 ou S3

Pas nécessaire

Positions des cages d’armatures Consistance du béton

Etanchéité et stabilité des coffrages

(non flottable) serrage

Zone C – immergée

Tube plongeur (pompage ou

gravité)

Béton fluide (S4) BAP

recommandé pour éviter la

phase du serrage

50*

néant

Propreté du fond de fouille Positions des cages d’armatures

Consistance du béton Etanchéité et stabilité des

coffrages Pollution départ de laitance

* valeur à affiner en fonction du calcul proposé art 3.3.9 du guide



QUAI SUR PIEUX

r

P.H.E.

P.B.E.

ZONE C - immersion

ZONE B - marnage

ZONE A - aspersion



PIEUX r

P.H.E.

P.B.E.

ZONE C - immersion

ZONE B - marnage

ZONE A - aspersion



A. Définition du béton 1er cas : coulé en place* Partie

d’ouvrage Classes

d’expositionet de

chlorures




avec Dmax=20

mm

Nature du

ciment


du ciment

Eeff/Léq


du béton

Zone A - aspersion

XC4 XS3 XH2


XC4 XS3 XH3

Cl 0,2

C35/45 385 PM ES 0,45 RAG RSI

Zone C - immergée

XC1 XS2 XH3

Cl 0,2 C30/37 330 PM ES

0,50 RAG RSI

Dans le sol

XC1 XS2 XA2 XH3

Cl 0,2

C35/45 350 PM ES 0,50 RAG RSI

Définition globale


C35/45 385 PM ES 0,45 RAG RSI

*Les définitions suivantes sont également valables pour les pieux coulés dans un tube métallique.



2ème cas : préfabriqué en usine

Partie d’ouvrage


et de chlorures




Nature du

ciment


du ciment

Eeff/Léq


du béton

Zone A - aspersion

XC4 XS3 XH2


XC4 XS3 XH3

Cl 0,2

C40/50 385 PM ES 0,40 RAG RSI

Zone C - immergée

XC1 XS2 XH3

Cl 0,2

C40/50 330 PM ES 0,45 RAG RSI

Dans le sol XC1 XS2 XA2 XH3

Cl 0,2

C40/50 385 PM ES 0,45 RAG RSI

Définition globale


C40/50 385 PM ES 0,40 RAG RSI

B. Mise en œuvre 1er cas : coulé en place

Partie d’ouvrage Moyens de mise en œuvre Ouvrabilité Enrobage Cure Contrôles


Zone B – marnage


Dans le sol


gravité)

Béton fluide (S4)

Ajout d’adjuvants possible

(plastifiant, superplastifiant)

50** Néant

Propreté du fond de fouille Positionnement de la cage

d’armatures Consistance du béton Courbe de bétonnage Essais de compression

Contrôle d’intégrité des pieux

** valeur à affiner en fonction du calcul proposé au paragraphe 3.3.9 du guide



2ème cas : préfabriqué

Partie d’ouvrage



Enrobage Stockage manutention Contrôles

Zone A -aspersion Zone B - marnage Zone C- immergée

Dans le sol


50** Adaptés*** à la pièce

Contrôles en usine de préfabrication Réception des pièces après transport

Conditions de stockage

*** voir paragraphe 4.2.2 du guide



POUTRES

A. Définition du béton 1er cas : coulé en place Partie

d’ouvrage Classes

d’expositionet de

chlorures




avec Dmax=20

mm

Nature du

ciment


du ciment

Eeff/Léq


du béton

Zone A - Aspersion

XC4 XS3 XH2

Cl 0,2 Zone B - Marnage

XC4 XS3 XH3

Cl 0,2

C35/45 385 PM ES 0,45 RAG RSI

Définition globale

XC4 XS3 XH3 Cl 0,2

C35/45 385 PM ES 0,45 RAG RSI

ZONE B - marnage

P.H.E.

P.B.E.

ZONE C - immersion

ZONE A - aspersion




Partie d’ouvrage


et de chlorures




Nature du

ciment


du ciment

Eeff/Léq


du béton

Zone A - aspersion

XC4 XS3 XH2


XC4 XS3 XH3

Cl 0,2

C40/50 385 PM ES 0,40 RAG RSI

Définition globale

XC4 XS3 XH3 Cl 0,2

C40/50 385 PM ES 0,40 RAG RSI


Partie d’ouvrage Moyens de

mise en œuvre

Ouvrabilité Enrobage Cure Contrôles


Zone B - marnage

pompage ou

gravité

Suivant densité du ferraillage et pompe ou non

Ajout d’adjuvants

possible (plastifiant, superplastifiant)

50**

Applicationd’un

produit de cure

Positionnement de la cage

d’armatures Consistance du béton Essais de compression

Parements

** valeur à affiner en fonction du calcul proposé au paragraphe 3.3.9 du guide 2ième cas : préfabriqué

Partie d’ouvrage

Résistance minimale

à la fin de la protection contre la

dessiccation


Zone A–aspersion

Zone B - marnage


50** Adaptés***à la pièce

Contrôles en usine de préfabrication Réception des pièces après transport

Conditions de stockage *** voir paragraphe 4.2.2 du guide



DALLES A. Définition du béton 1er cas : coulé en place Partie

d’ouvrage Classes

d’expositionet de

chlorures




avec Dmax=20

mm

Nature du

ciment


du ciment

Eeff/Léq


du béton

Zone A - aspersion

XC4 XS3 XH2


XC4 XS3 XH3

Cl 0,2

C35/45 385 PM ES 0,45 RAG RSI

Définition globale

XC4 XS3 XH3 Cl 0,2

C35/45 385 PM ES 0,45 RAG RSI

P.H.E.

P.B.E.

ZONE C - immersion

ZONE A - aspersion

ZONE B - marnage




Partie d’ouvrage


et de chlorures




Nature du

ciment


du ciment

Eeff/Léq


du béton

Zone A - aspersion

XC4 XS3 XH2


XC4 XS3 XH3

Cl 0,2

C40/50 385 PM ES 0,40 RAG RSI

Définition globale

XC4 XS3 XH3 Cl 0,2

C40/50 385 PM ES 0,40 RAG RSI


Partie d’ouvrage Moyens de

mise en œuvre

Ouvrabilité Enrobage Cure Contrôles


Zone B - marnage

pompage ou

gravité

Suivant densité du ferraillage et pompe ou non



50**

Application d’un

produit de cure

Positionnement de la cage

d’armatures Consistance du béton Essais de compression

Parements

** valeur à affiner en fonction du calcul proposé au paragraphe 3.3.9 du guide 2ème cas : préfabriqué

Partie d’ouvrage





Zone B - marnage

60 % de la résistanceà 28 jours 50**

Adaptés*** à la pièce

Contrôles en usine de préfabrication

Réception des pièces après transport

Conditions de stockage ***voir paragraphe 4.2.2 du guide

Page 132



PAROI MOULEE

P.H.E.

P.B.E.

ZONE A -

ZONE B -

ZONE C -

Page 133



A. Définition du béton de la paroi moulée Partie

d’ouvrage Classes

d’expositionet de

chlorures




avec Dmax=20

mm

Nature du

ciment


du ciment

Eeff/Léq


du béton

Zone A - aspersion

XC4 XS3 XA2 XH2


XC4 XS3 XA2 XH3

Cl 0,2

C35/45 385 PM ES 0,45 RAG RSI

Zone C - immergée

XC1 XS2 XA2 XH3

Cl 0,2

C35/45 350 PM ES 0,45 RAG

RSI

Définition globale


C35/45 385 PM ES 0,45 RAG RSI

B. Mise en œuvre

Partie d’ouvrage Moyens de mise en œuvre Ouvrabilité enrobage cure Contrôles


Zone B – marnage


Dans le sol


gravité)

Béton fluide (S4)



70 mini* néant

Propreté du fond de fouille Positionnement de la cage

d’armatures Consistance du béton Courbe de bétonnage Essais de compression Auscultation sonique


Couverture crédit photo(s) Port de Dieppe - Digue caisson « type Jarlan » - mai 2005

Port Autonome du Havre - Paroi moulée Port 2000

Port de Calais - Réparation jetée ouest

LRPC Saint-Brieuc - Quai sur pieux

Conception graphique E.R.A. Saint-Brieuc

Mise en page Jean-Marc CARLIER/CETMEF/DPMVN/BT

Impression Gérard CORPITA et Fernande GUTH/BMG/CETMEF

Siège 2 Bd Gambetta BP 60039 60321 Compiègne cedex Téléphone : 03 44 92 60 00 Courriel : cetmef@ developpement-durable. gouv.fr

www.cetmef.developpement-durable.gouv.fr

ISBN 978-2-11-097987-2

Documents

Guide d'utilisation du béton en site maritime