Les contrôles des travaux de renforcement par … · calcul des structures en béton armé. ... (en particulier cohésion superficielle béton > 1,5 voire 2 MPa), de l’absence

Les contrôles des travaux de renforcement par matériaux composites collés des structures en béton

Colloque AFGC – Le Pont 2017

C. Aubagnac – Cerema Centre Est – DL Autun

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Les contrôles des travaux de renforcement par matériaux composites collés des structures en béton

Sommaire : Contexte

Référentiel

Généralités sur les contrôles

Points d’Arrêt

Réception contradictoire préalable des parties d’ouvrage à renforcer

Acceptation du Plan Qualité et agrément des matériaux

Épreuve de convenance

Épreuves de contrôle ; sélection de photos

Pour un suivi dans le temps

Les contrôles des travaux de renforcement par matériaux composites collés – C. Aubagnac

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Contexte (1/2)

Depuis plus de 25 ans en France, développement de l'utilisation du collage structural et des matériaux composites (renforts filamentaires + matrice thermodurcissable) dans le domaine du Génie Civil.

Cependant constat de dérives sur certains chantiers et besoin identifié de rappeler les particularités de ce type de travaux et de leurs contrôles.

Les propriétés de ces matériaux appliqués in situ dépendent fortement des conditions de mise en œuvre et de la qualité de l’application !

Portée de l’exposé : mise en œuvre de plats pultrudés (lamelles) collés et de tissus stratifiés sur le support béton par imprégnation de matrice polymère, dans l’objectif de compenser un déficit de ferraillage observé (flexion, effort tranchant, poinçonnement) ou de résistance à la compression du béton (confinement).

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Contexte (2/2) Travaux spécialisés nécessitant une qualification des entreprises

applicatrices et des poseurs, la bonne connaissance des principes du béton armé (adhérence, ancrage, recouvrement, poussée au vide…), le respect de règles de l’art pour une pose efficace et donnant toutes les garanties de fonctionnement.

Note : les études d’exécution nécessitent également des Bureaux d’Etudes qualifiés en calcul des structures en béton armé.

Pré-requis : études de diagnostic et de renforcement préalables (responsabilité du maître d’ouvrage et de son maître d’œuvre), avec la vérification de l’aptitude de la structure à être renforcée au moyen de matériaux composites collés (en particulier cohésion superficielle béton > 1,5 voire 2 MPa), de l’absence de pathologie interne active (corrosion des armatures, gel interne, RGI) qui nécessiterait, si possible, des travaux de réparation spécifiques.

Perspective de rédaction d’une norme NF P95-105 dédiée, à partir de 2018 (CN ROA du BNTRA) ; elle traitera d’une part, des études et des travaux préliminaires, des prescriptions d’emploi des produits et systèmes de renforcement, d’autre part, de la réalisation des travaux et enfin, des essais, contrôles et conditions de réception des produits et systèmes sur le chantier.

Note : ce ne sera pas une norme de conception/dimensionnement/calculs => Eurocode 2 révisé ? Ou futur Eurocode « ouvrages existants » ?


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Référentiel Le contrat, pouvant s’appuyer sur (recommandé) :

• Recommandations provisoires de l'AFGC « Réparation et renforcement des structures en béton au moyen des matériaux composites » (février 2011) et normes d’essais associées (NF EN 1542...)

• Guide STRRES FABEM 7 « Réparation et renforcement des structures par armatures passives additionnelles » (chapitre 5)

• Guide Cerema « Conception des réparations structurales et des renforcements des ouvrages d’art » (chapitre 3.5.)

• Avis techniques du CSTB sur les procédés de renforcement avec les dossiers techniques établis par les demandeurshttp://evaluation.cstb.fr/rechercher/produits-evalues/?evaluations=atec&familles=structure-beton&tri=date

• NF EN 1504-4 « Collage structural » (mars 2005) (norme produit harmonisée => marquage CE)

• Le référentiel pour la réparation du Béton Armé (dont NF P95-101 et 103, NF EN 1504-3 et 5), le scellement d’armatures (dispositifs particuliers d’ancrage) (FD P18-823, NF EN 1504-6, ETAG 001 partie 5), la certification des produits NF030

• Les Certificats d’Identité Professionnelle de la FNTP : 7276 « Réparation et renforcement par armature passive additionnelle extérieure au béton »

Fiches techniques et FDS des produits agréés par le MOE

Dossier technique, guide de pose du procédé de renforcement agréé par le MOE

NDC, plans des renforcements, PAQ dont procédures d’exécution visés par le MOE


http://evaluation.cstb.fr/rechercher/produits-evalues/?evaluations=atec&familles=structure-beton&tri=date

http://evaluation.cstb.fr/rechercher/produits-evalues/?evaluations=atec&familles=structure-beton&tri=date

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Généralités sur les contrôles (1/2) (cf F65 révisé 10/2014)

Contrôle intérieur : contrôles exercés par le titulaire ou pour son compte, sur ses propres actions ou celles de ses sous-traitants. Ces contrôles visent à garantir un niveau de qualité permettant au titulaire de déclarer les travaux conformes aux stipulations du marché et aux exigences réglementaires. Ils portent principalement sur la bonne application du Plan Qualité et en particulier des procédures d’exécution.

Contrôle interne : ensemble des opérations de surveillance, de vérification et d'essais exercés sous l'autorité du (ou des) responsable (s) de la fabrication ou de l'exécution, dans les conditions définies par le Plan Qualité.

Contrôle externe (si prescrit par le contrat) : ensemble des opérations de surveillance, de vérification et d'essais exercées sous l'autorité ou à la demande d'un responsable indépendant de la chaîne de production ou du chantier d'exécution, mandaté par le titulaire.

Contrôle extérieur (choix de la classe d’exécution 3 de la NF EN 13670/CN) : ensemble des opérations de surveillance, de vérification et d'essais, que le maître d’œuvre exécute ou fait exécuter par un organisme indépendant du titulaire, pour le compte du maître d’ouvrage.

Les opérations de contrôle extérieur visent à contrôler la conformité aux stipulations du marché et aux exigences réglementaires. Elles consistent à :

• vérifier que le titulaire s'est effectivement organisé pour respecter les exigences du contrat (ce qui inclut l'acceptation du Plan Qualité et l'agrément des matériaux) ;

• surveiller l'application et l'efficacité du contrôle intérieur (fiches de suivi d’exécution, journal de chantier...);

• contrôler directement les étapes clefs de la construction pour lever des points d'arrêt ;

• effectuer les contrôles supplémentaires qu’il estime nécessaires.


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Généralités sur les contrôles (2/2) (cf F65 révisé 10/2014)

Plan de contrôle global : document établi et mis à jour par le maître d’œuvre et validé par le maître d’ouvrage, organisant, pour l’opération, la coordination et la complémentarité des opérations de contrôle intérieur des différents intervenants et de contrôle extérieur.

=> Le contrat doit préciser la teneur minimale des contrôles intérieurs attendus, à développer dans les Plans Qualité Entreprises en tenant compte des points d’arrêt contractuels.

Point d’arrêt : étape au-delà de laquelle une activité ne peut se poursuivre sans un accord formel du maître d’œuvre, formalisé par un document d'enregistrement.

Épreuves : ensemble d’essais et de mesures servant à la validation d’un produit résultat d’un processus. On distingue notamment :

• les épreuves de convenance : le processus concerne la fabrication, le transport et la mise en œuvre du produit dans les conditions spécifiques à l’opération pour s’assurer a priori que ce processus permet effectivement d’obtenir un produit qui réponde aux exigences spécifiées ;

• les épreuves de contrôle : le processus concerne la production effective d’un produit pour s’assurer que ses caractéristiques répondent aux exigences spécifiées.


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Points d’Arrêt


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Réception contradictoire préalable des parties d’ouvrage à renforcer (1/2)


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Réception contradictoire préalable des parties d’ouvrage à renforcer (2/2)


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Acceptation du Plan Qualité et agrément des matériaux : points importants à vérifier

Conformité aux exigences du contrat et aux règles de l’art

Cohérence avec les notes de calculs et plans d’exécution spécifiques (dont éventuels ouvrages provisoires)

Désignation des Chargé d’Application de Renforcements Composites (CARC) et qualification à justifier, dont références

Procédé de renforcement se conformant aux exigences du contrat (dont capacité de renforcement ELS/ELU requise, domaine d’emploi en températures de service)

Divers produits se conformant aux exigences du contrat, aux indications du dossier technique du procédé et compatibilité des produits (ex : mortier de reprofilage, colle des renforts, revêtement de protection)

Modes opératoires et moyens matériels pour la préparation voire la réparation du support, le maintien de conditions d’ambiance propices, la fabrication de l’adhésif, la pose des renforts et d’éventuels dispositifs particuliers d’ancrage se conformant aux indications du dossier technique du procédé et aux exigences du contrat

Pertinence, complétude du plan des contrôles intérieurs (natures, modes opératoires et moyens matériels, fréquences, critères d’acceptation...), notamment les contrôles des conditions climatiques et d’environnement, de la conformité du support avant collage

Prise en compte des points d’arrêt contractuels et liste des points critiques de l’exécution

Fixation des critères d’acceptation des éventuels défauts de collage et procédure de réparation des défauts hors tolérances

Pertinence, complétude des modèles de fiches de suivi d’exécution, de fiche d’anomalie...


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Épreuve de convenance (1/5)


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Epreuves de contrôle

Rappel : Le contrat doit préciser la teneur minimale des contrôles intérieurs attendus, à développer dans les Plans Qualité Entreprises en tenant compte des points d’arrêt contractuels.

Essais de contrôle sélectionnés parmi ceux des épreuves de convenance.

Caractère primordial du contrôle intérieur de la conformité :

• des produits et de leurs conditions de stockage ;

• des supports béton ;

• des conditions climatiques et d’environnement (fréquence des contrôles à adapter en fonction du risque de condensation) ;

• de la préparation des produits et de leur mise en œuvre.

Si mise en œuvre à chaud d’une chape d’étanchéité et d’une couche de roulement par-dessus des renforts collés en extrados de tablier => intérêt d’un suivi instrumenté en température de la colle pour vérifier l’efficacité du mortier de protection (dont épaisseur).


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Epreuves de contrôle – réception préalable du support


Fissures nécessitant une injection

Reprofilage nécessaire

Défaut local nécessitantréparation

Décrochement à combler au mortier

Accessibilité aux supports

Etat du support nécessitantréparation

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Epreuves de contrôle – réception, stockage produits


Stockage des produits

Identification des produits

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Epreuves de contrôle – réception du support « préparé »


Granulats apparents

Etat de surface préparée : référence possible par comparaisonaux plaquettes étalon de l’ICRI

Gabarit pour réalisationd’un congé (R mini)

Planéité non conforme pour lapose des renforts (ici lamelles)


Arrêtes meulées et décrochementgéométrique comblé, mais surfacedu produit de remplissage nonencore préparée

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Résidus de l’anciennechape d’étanchéité ! Non conformité de l’adhérence

de la réparation sur le support

Mesure de la cohésion superficielle du support

Epreuves de contrôle – réception du support « préparé »

Ruptures 100 % cohésivesdans le support béton

Vitesse nominale : 10 daN/s

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Epreuves de contrôle – conditions météorologique et d’environnement


Confinement de la zone de travailet système de soufflage d’air chaud

Conditions météorologiquesinappropriées...

Mesure de la températurede surface

Thermo-hygromètre

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Epreuves de contrôle – mise en oeuvre


Marouflage à la main !

Double encollagedes lamelles

Marouflage manuel : refluxcontinu de colle sur les bordsdes lamelles

Consistance homogène,couleur uniforme de la colle

Epaisseur de colle excessivepour compenser un défaut deplanéité du support !

Présence du matériel d’applicationprévu dans la procédure validée

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Epreuves de contrôle – mise en oeuvre


Application d’un tissu dans un angle concave

Prélèvement pour mesure de la duretéshore D

Marouflage du tissu dans le sensdes fibres

Exécution d’un dispositif anti-pousséeau vide

Recouvrement de tissu ensous-face de talon de poutre

Exécution d’un ancragepar mèches

Mesure de la duretéshore D

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Epreuves de contrôle – qualité du collage


ThIR activeSondage sonore

Manque de colle et décollement en bord delamelle

Défaut de préparation dusupport ayant généré desdéfauts de collage systématiques

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Zéro défaut

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Défauts de collageau droit de congés

Mèches d’ancrage visibles par ThIR active

Carottage au droit d’un défaut decollage détecté par ThIR active :absence de colle sur la lamelle

Zéro défautDéfauts de collage importantssous une lamelle

Défaut de collage au niveaud’une arête meulée

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Ruptures 100 % cohésivesdans le support béton

Ruptures à l’interfaceentre couches de tissu

Manque local de colle de fermeture du tissu :migration de la colle dans une fissuresous-jacente active non injectée

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Pour le suivi dans le temps

Dossier de récolement des travaux avec notamment la synthèse des contrôles et essais réalisés.

Eventuelles éprouvettes de contrôle, notamment de tissu imprégné (sur plaques PVC de 600 mm x 600 mm), pour suivi ultérieur des caractéristiques mécaniques du renfort (traçabilité, repérage, marquage ; à conserver sur l’ouvrage).

Intérêt de zones témoin, de préférence facilement accessibles, pour le suivi ultérieur (ThIR active, essais d’arrachement par traction...), par exemple zones ayant fait l’objet de l’épreuve de convenance d’application.

Inspections détaillées périodiques (visuel et sondages sonores), pouvant être complétées en cas de doute par une auscultation par ThIR active...


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Documents

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