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CH – Olten – Forum Straβe – 26/02/20131

La route en béton

Une solution économiqueet de qualité

Ir Luc Rens

Ingénieur conseil

FEBELCEM

Directeur EUPAVE

CH – Olten – Forum Straβe – 26/02/20132

Introduction

Les premières routes en béton belges datent de l’entre-deux-guerres :

presque 100 ans d’expérience

1930

Groupement Professionnel des fabricants de ciment Portland

artificiel de Belgique

1930

Groupement Professionnel des fabricants de ciment Portland

artificiel de Belgique

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Ancienne voirie forestière

construite en 1925

Drève de Lorraine à Uccle

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Rénovation en 2003 après 78 ans de service

(recouvrement en épaisseur conventionelle)

Drève de Lorraine à Uccle

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Réhabilitation en 200314 jours calendrier

3 km, 8 m de largeur

Réhabilitation en 200314 jours calendrier

3 km, 8 m de largeur

Drève de Lorraine à Uccle

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Réseau belge

BÉTON

Autoroutes = 1.763 km 40 %

Routes régionales = 12.760 km 13 %

Routes provinciales = 1.349 km 20 %

Réseau local = 138.000 km 15 %(dont 100.000 km sont revêtus)

Routes agricoles = 5.000 km 60 %

Pistes cyclables = 10.185 km 80 %

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Conception et dimensionnement

Conception d’un revêtement routier en béton

Conception d’un revêtement avec armatures afin de

maîtriser et contrôler la fissuration

Conception d’un revêtement en dalles

de béton et directives à donner

concernant les joints

DALLES DE BETON BETON ARME CONTINU

- Goujonné - Non goujonné

- Armé - Non armé

- Type d’armature (treillis, fibres d’acier, fibre synthétiques)

- Taux d’armature

- Matériau des barres d’armature : acier, fibre de verre

CH – Olten – Forum Straβe – 26/02/20138

Une ou plusieurs bandes de béton séparées par un joint longitudinal

Plusieurs dalles de béton entrecoupées par des joints

transversaux perpendiculaires à l’axe de la chaussée

Revêtement en dalles de béton : principes

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Dimensions des dalles– Longueur des dalles :

• L 5 m si joints goujonnés et épaisseur 0,20 m• L 4 m si joints non goujonnés et épaisseur < 0,20 m• 1 L/l 1,5• L 25 x épaisseur• Superficie des dalles limitée à 20 - 25 m²

– Largeur : • l 4,50 m

Revêtement en dalles de béton : principes

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Joints

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CH – Olten – Forum Straβe – 26/02/201311

Goujons

– Dans les joints transversaux (perpendiculaires au sens de la circulation)

– Renforcement du joint transversal• Eviter le pompage au droit du joint et la mise en marche

d’escalier

• Transfert des charges

E

E/2

E/3

600

max. 4

cotes en mm

25

GoujonGorge de scellementAmorce de fissuration

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Barres d’ancrage

– Dans les joints longitudinaux

– Fonction• Empêcher l’ouverture du joint (séparation des voies

adjacentes) – Assurer la liaison de 2 bandes contiguës– Acier crénelé

• Transfert des charges

– Durabilité : protégée contre la corrosion• Certains pays : protégé dans la partie centrale par un coating

Barres d’ancrage

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ok

ok

non

Plan de sciage

non

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Dalles armées ?

Armatures : en principe, non utilisées !

– Dans le partie supérieure (dans le 1/3 supérieur)• Contrôle de la fissuration du béton (retrait – dalle de forme

irrégulière avec concentration de contrainte, retrait empêché par un élément fixe)

• Armature discontinue au droit d’un joint transversal

– Dans la partie inférieure (dans le 1/3 inférieur)• Armatures structurelles (fondation ou fond de coffre insuffisant,

charges très importantes)• Armature peut être continue au droit d’un joint transversal

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Béton Armé Continu - BAC

Revêtements en béton caractérisés par l’absence de joints transversaux. Il y a éventuellement des joints transversaux de construction ou des joints longitudinaux (largeur maximum des bandes = 4,50 m)

Avantage : minimiser au maximum les problèmes que peuvent susciter les joints transversaux

Ils sont pourvus d’une armature longitudinale dont la section est calculée pour maîtriser la fissuration et la répartir de façon homogène avec une entredistance de 0,80 à 3 m

Le but à atteindre est d’obtenir un grand nombre de fissures suffisamment fines pour limiter la pénétration d’eau et garantir un bon transfert des charges au droit des fissures – Ouverture des fissures limitée à 0,3 mm

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Un revêtement en béton armé continu est un revêtement avec

de nombreuses fissures

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A3 – E40 Bruxelles-Liège1971 - 1972

A15 – E42 Autoroute de Wallonie1971 - 1972

A8 – E429 Bruxelles-Tournai‘80 – ‘90

Béton Armé Continu - BAC

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Armatures

Armature longitudinale

Armature transversale

Barre d’ancrage

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Pose des armaturesEpaisseur du revêtement (mm) 180 200 230

Diamètre nominal des armatures longitudinales(mm)

16 16 20

Diamètre nominal des armatures transversales(mm)

12 12 12

Ecartement (e) des axes des armatureslongitudinales (mm)

140 130 180

Distance entre le nu supérieur des barresLongitudinales et la surface du revêtement (mm)

60 à 80 70 à 90 80 à 100

Hauteur du support (mm) 90 100 120

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Dimensionnement

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Dimensionnement – structures types

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Composition d’un béton routier

• Mise en œuvre• rendement élevé• consistant mais «gras»

•• Sollicitations élevées

• Trafic (usure !)• climat (gel, sels de

déverglaçage)

Compacité élevée

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Constituants des bétons routiers

• Gravillons :

• Pierres naturelles concassées : porphyre, grès, gravier concassé

• Diamètre maximum = 32 mm

• Fractions granulométriques séparées imposées pour éviter la ségrégation (2/6, 6/14, 14/20, 20/32)

• Forme (coefficient d’aplatissement) et teneur en pierres rondes limitée

• Résistance à la fragmentation Los Angeles 25 ou 30 pour les routes rurales, les pistes cyclables et les couches inférieures

• Résistance à l’usure Micro-Deval 20 ou 25 pour les routes rurales, les pistes cyclables et les couches inférieures

• PSV 50 (haute résistance au polissage)

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• Sables :

• Sables naturels

• Sables ronds

• Teneur maximale en fines 3 %

• Conseillé : sable de rivière gros à granulométrie étalée

• TENEUR EN SABLE RELATIVEMENT FAIBLE !

Constituants des bétons routiers

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• Ciment : • Portland (CEM I 42,5) ou de haut fourneau (CEM III/A 42,5)

(pour des bétons de réparation rapide : 52,5 autorisé)

• LA (teneur limitée en alcalins)

Constituants des bétons routiers

Réaction alcali-silice

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Dmax du granulat

(mm)

Quantité de ciment (kg/m3)

Rapport eau / ciment

E / C

Teneur en air

(%-v)

Réseau I selon CCT RW 99

Couche supérieure (mono ou bicouche)

> 20 6 < Dmax 20

6

400 400 425

0,45 0,45 0,45

3 v 6 5 v 8

Couche inférieure (bicouche) 20 375 0,45 3 v 6

Réseau II selon CCT RW 99

Couche supérieure (mono ou bicouche)

> 20 6 < Dmax 20

6

350 375 400

0,50 0,50 0,50

3 v 6 5 v 8

Couche inférieure (bicouche) 20 350 0,50 3 v 6

Réseau III selon CCT RW 99

Couche supérieure (mono ou bicouche)

> 20 6 < Dmax 20

6

325 350 375

0,50 0,50 0,50

3 v 6 5 v 8

Couche inférieure (bicouche) 20 325 0,55 3 v 6

Exigences de composition des bétonsExigences de composition des bétons

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CH – Olten – Forum Straβe – 26/02/201327

Composition d’un béton routierComposition d’un béton routier

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CH – Olten – Forum Straβe – 26/02/201328

Mise en œuvre

Machine à coffrages glissants Manuellement : poutre vibrantes + aiguilles

vibrantes Importance du compactage

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CH – Olten – Forum Straβe – 26/02/201329

La protection du béton contre la dessiccation immédiatement après sa mise en oeuvre est une étape primordiale de l’exécution d’un

revêtement en béton

CH – Olten – Forum Straβe – 26/02/201330

Entretien et réparation de chaussées en béton

Entretien limité : remplacement des scellement des joints

Réparations :– Remplacement de dalles ou de parties de dalles

– Remplacement de parties d’un revêtement en BAC (assurer la continuité des armatures)

Travail intensif à exécuter avec soin

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CH – Olten – Forum Straβe – 26/02/201331

Utilisation d’un béton à durcissement rapide

Entretien et réparation de chaussées en béton

CH – Olten – Forum Straβe – 26/02/201332

Aspects économiques - Etude 2002

Coûts d'investissement et d'entretien pour une structure en béton armé continu et une structure bitumineuse - Cas de l'autoroute de Wallonie A15 - E42 entre Namur et Charleroi

700000

800000

900000

1000000

1100000

1200000

1300000

1400000

1500000

1600000

1700000

1800000

1900000

2000000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Années

Co

ûts

en

€

Revêtement en béton armé continu Revêtement bitumineuxSource : Direction générale des Routes et Autoroutes de la Région wallonne, 2002

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Aspects économiques – Stabilité des prix

CH – Olten – Forum Straβe – 26/02/201334

Avantages des revêtements en béton

• Longue durée de vie

• Nécessitent peu d’entretien

• Grande rigidité

- bonne répartition des charges

- tenue à la fatigue

• Résistance à l’usure et à l’orniérage

• Absence d’érodabilité des bords

• Insensibilité aux agents chimiques

• Clarté, rugosité, sécurité hivernale

• Intégration à l’environnement

Conclusions

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Conclusions

Les chaussées en béton sont caractérisées par leur longue durée de vie

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Conclusions

19

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Merci pour votre attention