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AFGC Les manifestations régionales

Bulletin annuel de l'AFGC 94 N° 14 - Janvier 2012

15 novembre 2011à Lyon Concevoir, construire et gérer des structures durables en béton :

Approche performantielle et évolutions normatives Le 15 novembre 2011, la délégation AFGC Rhône Alpes a organisé, en partenariat avec Cimbéton, le SNBPE et la FRTP, une conférence consacrée à l’approche performantielle et aux évolutions normatives des structures en béton.

Rappel du programme

8h30 – Accueil à la FRTP

9h00 - Ouverture de la journée Daniel MOULIN, Président de la FRTP Rhône-Alpes Jacques MARTIN, Président de la Délégation AFGC Rhône-Alpes Bruno LHUISSIER, Directeur du CETE de LYON et Co-Président de la COTITA Centre-Est Pascal RAOUL, Représentant de l’ADSTD

9h20 - Objectifs de la journée technique et enjeux de la gestion d’un patrimoine d’ouvrages d’art Didier BRAZILLIER, DIR Centre Est

9h30 - MECANISMES DE DEGRADATION DES OUVRAGES EN BETON

Principales agressions et attaques du béton Michael DIERKENS, CETE de Lyon

10h00 - EVOLUTIONS NORMATIVES

Normes de dimensionnements : les Eurocodes Béton François TOUTLEMONDE, IFSTTAR

Durée d’utilisation de projet et classes d’exposition Patrick GUIRAUD, CIMBETON

Enrobage des armatures François TOUTLEMONDE, IFSTTAR

Normes béton : NF EN 206-1, NF EN 206-9 Jean-Marc POTIER, SNBPE

Norme d’exécution des ouvrages en béton : NF EN 13670 Sylvie ARNAUD, CETE de Lyon

11h30 - APPROCHE PERFORMANTIELLE

Approche prescriptive et performantielle dans le contexte normatif Jean-Marc POTIER, SNBPE

Approche performantielle fondée sur les indicateurs de durabilité Véronique BAROGHEL BOUNY, IFSTTAR

Rôle du Maître d’Ouvrage Didier BRAZILLIER, DIR Centre-Est

Discussion 13h00 Déjeuner

14h30 - PRESENTATION ET APPLICATION DU GUIDE TECHNIQUE LCPC « APPROCHE PERFORMANTIELLE »

Démarche générale, principes et limites François TOUTLEMONDE, IFSTTAR

Recommandations pour la rédaction des CCTP : Application au pont de la déviation de Montluçon sur le Cher Bruno BOULET, CETE de Lyon

Démarche du producteur de béton Rémy CHARPENTIER, SNBPE

Indicateurs de durabilité : essais et seuils Michael DIERKENS, CETE de Lyon

Epreuves de convenance, contrôles et jugement de la conformité : Application au viaduc de Volesvres sur la Bourbince Christophe AUBAGNAC, CETE de Lyon

Evaluation de la durée de vie résiduelle d’un ouvrage en service Christophe AUBAGNAC, CETE de Lyon

16h30 - SYNTHESE, PERSPECTIVES ET CONCLUSIONS

Perspectives de développement de l’approche performantielle Didier BRAZILLIER, DIR Centre Est / AFGC

Synthèse et conclusions Jacques MARTIN, EGIS JMI / AFGC Synthèse de la journée

Jacques MARTIN, Président de l’AFGC délégation Rhône-Alpes, souhaite la bienvenue à Lyon aux quelques 153 personnes présentes pour cette journée technique co-animée par l’AFGC RA et la COTITA Centre-Est ; la nombreuse assistance est composée de tous les acteurs de la construction, maîtres d’ouvrage, maître d’œuvre, entreprises, CETE... Comme à son habitude, il place la journée sous la citation de SENEQUE : « la connaissance et le savoir, ne se justifient, que si on les partage avec les autres ».



Ensuite, Didier BRAZILIER, Directeur de l’Ingénierie de la DIR Centre Est, présente les objectifs de la journée : • Proposer un panorama à jour du contexte normatif et règlementaire ; • Offrir une première vision de la norme NF EN 13670 destinée à remplacer une partie du Fascicule 65 ; • Présenter les bases de la méthode de l’approche performantielle ; • Discuter avec les acteurs de son développement opérationnel courant. Il entre davantage dans le vif du sujet concernant la méthode de l’approche performantielle, en rappelant qu’il s’agit là d’une évolution majeure dans la prescription des bétons, qui s’inscrit dans la continuité d’une logique d’amélioration de ce matériau depuis une trentaine d’années. L’enjeu de cette méthode est évident au regard des 3 facteurs essentiels que sont : • Contexte économique : le réseau routier national, géré par les DIR, compte environ 4 millions de mètres carrés de tablier, et 70% des ouvrages d’art sont en béton (armé ou précontraint) ; la reconstruction d’un tel patrimoine se chiffrerait à 7-8 milliards d’Euros ; • Contexte environnemental : l’allongement de la durée de vie d’un ouvrage permet de minorer son impact global, car l’impact initial est « amorti » sur une plus grande durée. Ainsi, on arrive à minimiser le CO2 émis lors de la construction et des réparations/entretien ; • Contexte social : les réparations, voire reconstruction, ont un impact sur la vie des usagers : coupures de voierie, déviations et allongements de parcours, restriction de voies et donc congestion, surconsommation de carburants et donc émission de CO2, perte de temps…

La convergence de ces 3 facteurs fait que l’approche performantielle s’inscrit pleinement dans une démarche de développement durable. Ensuite, l’approche performantielle s’inscrit dans un contexte historique. En effet, la recherche de la durabilité des bétons de structure n’est pas nouvelle mais reposait sur des principes empiriques, qui consistaient à réduire la porosité des bétons : dimension du granulat, dosage en fines et en ciment, limitation de la teneur en eau, limitation du E/C… Mais le résultat était qu’il est très difficile d’obtenir un béton performant sans perdre les caractéristiques de résistance et de maniabilité. Puis, dans les années 80, l’arrivée de fluidifiants de nouvelle génération a permis de développer les BHP, cela débouchant sur la norme NF EN 206-1, première du genre à introduire la notion de classes d’exposition. Viennent ensuite les années 2000, où les Eurocodes responsabilisent davantage les maîtres d’ouvrage, notamment sur la durée d’utilisation de l’ouvrage combiné à une classe d’exposition. Peu à peu, en mettant les normes en cohérence, on arrive à une prescription de performances plutôt que de moyens. L’approche performantielle est alors née : on peut prescrire un béton pour une durée de vie attendue dans un environnement donné. MECANISMES DE DEGRADATION DES OUVRAGES EN BETON Principales agressions et attaques du béton Mickaël DIERKENS - Chef d’Unité au CETE de Lyon, Mickaël DIERKENS présente ensuite les principales agressions et attaques du béton :

ArmatureArmatureArmatureArmature

PorositéPorositéPorositéPorositéouverteouverteouverteouverte

FissureFissureFissureFissure

Porosité Porosité Porosité Porosité ferméeferméeferméefermée

Porosité Porosité Porosité Porosité ouverteouverteouverteouverte

ArmatureArmatureArmatureArmature

PorositéPorositéPorositéPorositéouverteouverteouverteouverte

FissureFissureFissureFissure

Porosité Porosité Porosité Porosité ferméeferméeferméefermée

Porosité Porosité Porosité Porosité ouverteouverteouverteouverte

Attaque externe Attaque externe Attaque externe Attaque externe sur les armaturessur les armaturessur les armaturessur les armatures

Attaque externe Attaque externe Attaque externe Attaque externe sur le béton seulsur le béton seulsur le béton seulsur le béton seul

Attaque interne Attaque interne Attaque interne Attaque interne sur le béton seulsur le béton seulsur le béton seulsur le béton seul

dioxyde de carbone

CO2

sulfates

SO42-

chlorures

Cl-pollution

chocs

abrasion

érosion

sulfates

SO42-



• Corrosion des armatures Elle est causée par la pénétration des ions chlorures dans l’enrobage et par la carbonatation du béton d’enrobage. Le phénomène est plus ou moins rapide selon les propriétés du béton d’enrobage : porosité, compacité, fissuration et qualité de parement. La pénétration des ions chlorures est due à un entraînement mécanique par l’eau, alors que le mécanisme de carbonatation suit le processus suivant : pénétration du CO2 dans le béton transformation de la portlandite en carbonate de calcium baisse du pH dépassivation des armatures Corrosion. • Attaques sulfatiques 2ème risque majeur d’agression chimique pour les bétons, les sulfates peuvent être externes au béton (sols, eaux, atmosphère) ou interne (constituants). La réaction externe conduit à la formation d’ettringite secondaire, qui s’expanse et débouche sur des fissurations, éclatements… Le phénomène interne, plus connu sous l’appellation « RSI » (Réaction Sulfatique Interne), est causé par la réunion de 3 facteurs : un environnement humide (zone de marnage, défaut d’étanchéité…), une température élevée (pièce massive, bétonnage par temps chaud…), et la nature du ciment. La RSI conduit au gonflement du béton à cœur et à une fissuration, un faïençage du parement. • Alcali-réaction Le phénomène d’alcali-réaction se produit lorsque les alcalins du ciment réagissent avec la silice des granulats, pour former un gel « silico-calco-alcalin » expansif qui provoque une fissuration, un faïençage du parement. 3 conditions doivent être remplies pour que la réaction existe : un environnement humide (zone de marnage, défaut d’étanchéité…), un ciment à forte teneur en alcalins, et des granulats réactifs (roche à risque : gneiss, granite, calcaire, dolomite). • Gel / dégel Le gel de l’eau interne au béton entraîne la mise en pression de l’eau non gelée, laquelle provoque une fissuration interne et un gonflement. De son côté, l’écaillage est un éclatement superficielle de la surface exposée aux sels de déverglaçage. • Lixiviation La lixiviation, qui provoque la dissolution de la portlandite (principalement) et augmente ainsi la porosité du béton, peut apparaître sur des bétons exposés à des eaux faiblement minéralisées ou acides. EVOLUTIONS NORMATIVES Conception et calcul des ponts en béton en application des Eurocodes François TOUTLEMONDE - Adjoint au chef du département Structures et Ouvrages d’art à l’IFSTTAR François TOUTLEMONDE introduit le contexte normatif en rappelant les exigences essentielles des Eurocodes, qui sont :

• La sécurité structurale pour les personnes ; • L’aptitude au service, fonctionnement, confort ; • La robustesse en cas de situation accidentelle ; • La durabilité, compte tenu des conditions

environnementales ; • L’usage raisonné des ressources (développement

durable). Les Eurocodes, en application depuis avril 2010 pour les marchés publics de travaux, laissent davantage de liberté et de responsabilités au concepteur ; ils supposent que : • Les études de projet soient menées par un

personnel qualifié et expérimenté ; • L’exécution soit confiée à un personnel compétent

et expérimenté ; • Les contrôles de la qualité soient correctement

effectués à tous les niveaux du projet (études, exécution, en usine, sur chantier) ;

• Les matériaux soient conformes aux normes appropriées ;

• La structure bénéficie de la maintenance adéquate ; • L’utilisation soit conforme à ce pour quoi l’ouvrage a

été prévu. Il est rappelé que les Eurocodes ont été bâtis dans une certaine logique d’ensemble ; pour un pont en béton par exemple, le concepteur devra « piocher » dans les Eurocodes suivants : • EC0 « Base de calcul des structures », texte et

annexes A2 et E ; • EC1 « Actions sur les structures », parties 1-1, 1-3,

1-4, 1-5, 1-6, 1-7 et 2 ; • EC2 « Calcul des structures en béton », parties 1-1

et 2 ; • EC7 « Calcul géotechnique » ; • EC8 « Calcul des structures pour leur résistance au

séisme », parties 1, 2 et 5 le cas échéant. L’Eurocode 2 « Calcul des structures en béton », dans ses textes ou annexes, fait de multiples références aux notions de classes d’exposition, maitrise de la fissuration, durabilité, enrobage… Outre cette insistance, les principaux changements induits par l’EC2 concernent la définition des portées (dorénavant entre axes et non entre nus), des charges (nouvel essieu), des actions thermiques… La durabilité sera également prise en compte et vérifiée, au travers de l’enrobage et de l’ouverture admissible des fissures, liés aux classes d’exposition et à la durée d’utilisation de projet (DUP), fixée par défaut à 100 ans pour les ponts. Les caractéristiques du béton sont également largement impactées, avec en particulier : • L’enrobage, fonction des conditions d’adhérence, de la classe d’exposition, de la durée d’utilisation de projet, du type d’armatures utilisées (acier / inox), de la qualité du béton, du type de contrôle qualité sur les matériaux ; en outre, l’enrobage intègre également une tolérance d’exécution ;



• La limitation d’ouverture des fissures, fonction de la classe d’exposition et du type de structure (béton armé ou précontraint par post-tension, béton précontraint par pré-tension). Finalement, les Eurocodes ont une incidence sur le formalisme de vérification des structures, avec une augmentation du volume des études (calcul de l’enrobage, justifications en fatigue, ouverture des fissures…), et ils mettent clairement l’accent sur la durabilité. Durée d’utilisation de projet Patrick GUIRAUD - Directeur Délégué Génie Civil CIMBETON, En premier lieu, Patrick GUIRAUD rappelle la définition de la durabilité selon les Eurocodes : « La durabilité d’un ouvrage caractérise sa capacité à conserver les fonctions d’usage pour lesquelles il a été conçu (fonctionnement structurel, sécurité, confort des

usagers) et à maintenir son niveau de fiabilité et son aspect esthétique dans son environnement (gel, eaux agressives…) avec des frais de maintenance et d’entretien aussi réduits que possible ». La durabilité d’un ouvrage dépend de nombreux paramètres dont la qualité de sa conception, la qualité et la durabilité des matériaux et des produits utilisés, la qualité des dispositions constructives, la réalisation et la mise en œuvre des produits ; elle doit être assortie d’une durée d’utilisation, définie dans l’Eurocode 0 (article 1.5.2.8.) comme étant la « durée pendant laquelle une structure ou une de ses parties est censée pouvoir être utilisée comme prévu en faisant l’objet de la maintenance escomptée, mais sans qu’il soit nécessaire d’effectuer des réparations majeures. La durée d’utilisation de projet doit être définie par le maître d’ouvrage ; l’Annexe Nationale Française de l’Eurocode 0 fixe les durées indicatives suivantes :

Catégorie de durée d’utilisation de projet

Durée indicative d’utilisation de projet : années

Exemples

1 10 Structures provisoires

2 25 Eléments structuraux remplaçables

3 25 Structures agricoles et similaires

4 50Bâtiments et autres structures courantes

5 100Bâtiments monumentaux, ponts et autres ouvrages de génie civil.

Catégorie de durée d’utilisation de projet

Durée indicative d’utilisation de projet : années

Exemples

1 10 Structures provisoires

2 25 Eléments structuraux remplaçables

3 25 Structures agricoles et similaires

4 50Bâtiments et autres structures courantes

5 100Bâtiments monumentaux, ponts et autres ouvrages de génie civil.

Les classes d’exposition Patrick GUIRAUD - Directeur Délégué Génie Civil CIMBETON, Patrick GUIRAUD poursuit ensuite sur les classes d’exposition définies par les Eurocodes, qui permettent d’optimiser la formulation et les performances des bétons ainsi que la conception des ouvrages en vue de leur durabilité. Prescrire un béton durable nécessite donc d’apprécier, dès sa conception, l’ensemble des contraintes environnementales et des agressions et attaques potentielles qu’il aura à subir pendant sa durée d’utilisation. Le raisonnement doit ainsi être mené par partie d’ouvrage, en considérant l’ensemble des classes d’exposition envisageables. Le maître d’ouvrage doit donc préciser : • Les classes d’exposition de chaque partie d’ouvrage ; • La durée d’utilisation de projet (100 ans pour les

ponts) ; • Le niveau de prévention pour l’alcali-réaction ;

• La classe d’exposition (XH1, XH2 ou XH3), la catégorie d’ouvrage (I, II ou I) et le niveau de prévention (As à Ds) vis-à-vis de la RSI (réaction sulfatique interne) ;

• La classe d’abrasion (XM1, XM2 ou XM3) le cas échéant.

En outre, le maître d’ouvrage (conseillé par le maître d’œuvre) doit connaître et prévoir les conditions d’exploitation et l’environnement de son ouvrage : salage, entretien et dispositions protectrices… pendant toute la durée d’utilisation. Les classes d’exposition jouent donc un rôle très important, à différents stades : A la conception du projet : � détermination de l’enrobage nécessaire pour assurer

la durabilité « cmin,dur » ; � définition de la valeur limite de l’ouverture maximale

calculée des fissures ; � détermination de la résistance minimale du béton

par partie d’ouvrage.



En études, à la commande et à la fabrication du béton : � Selon l’approche prescriptive de la norme NF EN

206-1, détermination de limites dans la composition du béton et/ou prescriptions dans le choix des matériaux ;

� Selon l’approche performantielle, détermination d’indicateurs et de seuils à satisfaire.

Les normes NF EN 206-1 et NF EN 1992-1-1 (Eurocode 2 Partie 1-1) définissent 6 catégories de classes

d’exposition en fonction des actions dues à l’environnement : � X0 : aucun risque de corrosion ni d’attaque ; � XC : corrosion induite par carbonatation ; � XD : corrosion induite par les chlorures, ayant une

origine autre que marine ; � XS : corrosion induite par les chlorures présents

dans l’eau de mer ; � XF : attaques gel / dégel avec ou sans agent de

déverglaçage ; � XA : attaques chimiques.

Une présentation en est donnée ci-après.

XC : corrosion induite par carbonatation Les classes XC1 à XC4 prennent en compte l’exposition du béton à l’air et à l’humidité en distinguant le degré d’humidité de l’environnement et l’alternance d’humidité et de séchage.

Sévérité croissante de XC1 à XC4

XD : corrosion induite par les chlorures, ayant une origine autre que marine

Sévérité croissante de XD1 à XD4

XS : corrosion induite par les chlorures présents dans l’eau de mer

Sévérité croissante de XS1 à XS3



XF : attaques gel / dégel avec ou sans agent de déverglaçage

Sévérité croissante de XF1 à XF4 XA : attaques chimiques

Sévérité croissante de XA1 à XA3

Le synoptique pour la détermination des classes d’exposition est donc :

Les exigences relatives à chaque classe d’exposition doivent être spécifiées, selon la norme NF EN 206-1, en termes de :

• Rapport maximal Eauefficace / Liantéquivalent ; • Dosage minimal en liant équivalent ; • Classe de résistance minimale à la compression du béton ; • Type de classe de constituants permis ; • Teneur minimal en air dans le béton.



Les environnements les plus sévères demeurent ceux mis en avant dans la règlementation française antérieure et validés par le retour d’expérience, à savoir les zones de marnage et soumises aux embruns, ainsi que les zones soumises au gel et à des projections fréquentes de sels de déverglaçage. Il est rappelé que l’ensemble des classes d’exposition correspondant aux différents risques et agents agressifs doivent être considérées, et qu’il ne peut en aucun cas être pris en compte une classe « enveloppe ». La norme NF EN 206-1 présente les valeurs limites applicables en France pour la composition et les propriétés du béton en fonction de la classe d’exposition :

Afin d’aider les rédacteurs de cahiers des charges à choisir les classes d’exposition pour différentes catégories d’ouvrages ou de constructions (et parties d’ouvrage), un groupe de travail a été créé au sein de l’Ecole Française du Béton (EFB) ; un guide a ainsi été réalisé, comprenant 7 fascicules édités par CIMBETON parmi lesquels notamment, pour les ouvrages de génie civil :

• Guide pour le choix des classes d’exposition des ouvrages d’art en béton ;

• Guide pour le choix des classes d’exposition des ouvrages maritimes et fluviaux ;

• Guide pour le choix des classes d’exposition des tunnels routiers creusés ;

• Guide pour le choix des classes d’exposition des ouvrages divers de génie civil.

Optimiser l’enrobage selon l’EC2 François TOUTLEMONDE L’enrobage, suivant l’EC 2, est calculé comme suit :

cnom = cmin + ∆cdev

avec cmin = max [cmin,b ; cmin,dur + ∆cdur,g – ∆cdur,st – Δcdur,add ; 10 mm]

• cmin,b : enrobage minimum compte tenu

des objectifs d’adhérence (cmin,b), mais aussi de protection (type d’acier,

revêtement…), marge complémentaire, épaisseur sacrificielle éventuelle en cas d’abrasion ;

• cmin,dur : enrobage minimum vis-à-vis de la durabilité ;

• ∆cdur,g : Marge de sécurité ;

• ∆cdur,sr : Modulation en cas d’utilisation d’acier résistant à la corrosion ;

• ∆cdur,add : Modulation en cas de revêtement spécial ;

• ∆cdev : Marge pour tolérance d’exécution, 10 mm par défaut qui peuvent être réduits à 5 mm en cas d’assurance de la qualité avec mesures de l’enrobage.

Finalement, l’EC2 change la démarche de détermination de l’enrobage, mais pas trop la valeur finale si on utilise un béton adapté.



La norme béton autoplaçant Franck DARIDON - délégué régional Centre-Est pour le SNBPE Franck DARIDON donne en premier lieu la définition d’un béton autoplaçant, qui est un béton qui s’écoule et se compacte par seul effet gravitaire, capable de remplir entièrement le coffrage avec son ferraillage, ses gaines, réservations… tout en conservant son homogénéité. La norme NF EN 206-9 précise les règles applicables aux BAP en complément des règles communes aux bétons spécifiés dans la norme NF EN 206-1. Les BAP sont classés en fonction de leurs critères de conformités aux états frais et durci ; les critères considérés sont :

• A l’état frais : � L’étalement, mesuré par un essai d’étalement et qui

classe les BAP de SF1 à SF3 ; � L’aptitude à l’écoulement, mesuré par l’essai de

« LBOX » qui classe les BAP en PL1 et PL2 ; � La résistance à la ségrégation, mesurée par l’essai

de stabilité au tamis et qui classe les BAP en SR1 et SR2 ;

• A l’état durci : � Résistance à la compression, mesurée par des essais

de compression sur éprouvettes (cf. NF EN 206-1). Les BAP sont soumis aux mêmes exigences que les autres bétons (exigences sur les constituants, la composition, le béton frais), auxquelles il convient d’ajouter d’autres exigences sur le béton frais (cf. critères ci-avant). Norme d’exécution des ouvrages en béton Sylvie ARNAUD - CETE de Lyon Sylvie ARNAUD présente la norme NF EN 13670, qui s’applique à l’exécution des structures en béton afin d’assurer le niveau souhaité de sécurité et d’aptitude au service au cours de leur durée de vie. Elle remplit 3 fonctions : • Former un lien entre projet et exécution ; • Fournir un ensemble d’exigences techniques

normalisées pour l’exécution d’une structure en béton ;

• Fournir au concepteur une liste de vérifications pour s’assurer qu’il transmet au constructeur toute l’information technique nécessaire à l’exécution de l’ouvrage.

Le contenu de la norme est présenté ci-dessous :

Avant propos Introduction 1. Domaine d’application 2. Références normatives 3. Termes et définitions 4. Gestion de l’exécution

5. Etaiements et coffrage 6. Armatures de béton armé 7. Précontrainte 8. Opérations de bétonnage 9. Mise en œuvre des éléments préfabriqués 10. Tolérances géométriques Annexe A – Guide sur la documentation Annexe B – Guide sur le management de la qualité Annexe C – Guide sur les étaiements et les coffrages Annexe D – Guide sur les armatures de béton armé Annexe E – Guide sur la précontrainte Annexe F – Guide sur les opérations de bétonnage Annexe G – Guide sur les tolérances géométriques

Annexe H – Guide sur l’annexe nationale

Le CCTP devra donc renvoyer à cette norme NF EN 13670, en précisant les spécifications et les classes d’exposition et de tolérance ; le Fascicule 65 et le DTU 21 fournissent les exigences complémentaires permettant la rédaction des spécifications exigées par la norme.

Chapitres « techniques » précisant les exigences attendues

Annexes informatives



Positionnement de l’approche performantielle dans le contexte normatif européen Franck DARIDON Franck DARIDON positionne ensuite l’approche performantielle dans le contexte normatif européen, en notant tout d’abord que la seule et unique norme applicable sur les bétons est la NF EN 206-1, et elle intègre des notions de performance. L’approche performantielle est basée sur des recommandations d’exigences liées à différents paramètres :

• Composition du béton : liant, eau, granularité ; • Nature des agressions extérieures : classes d’exposition.

En fonction des classes d’exposition retenues, la norme fournit, dans le cadre d’une méthodologie prescriptive « complète », les valeurs limites applicables en France pour la composition et les propriétés du béton (cf. « Les classes d’exposition – Patrick GUIRAUD » ci-avant) ; un extrait du tableau NA.F.1, tableau couvrant l’essentiel de l’activité « béton livré », est donné ci-dessous :

Liant éq. miniLiant éq. miniLiant éq. mini

Additions maxi Ex: Cendres volantes



Résistance miniRésistance miniRésistance mini

Air miniAir miniAir mini

Eeff/liant équivalentmaxi



XC1/XC2XC1/XC2 XF2XF2 XF3XF3 XF4XF4X0X0 XF1XC3,XC4,XD1

XF1XC3,XC4,XD1

0,65

C20/25

260

0,30

-

-

-

150

0,30

-

0,55

C25/30

300

0,30

4

0,55

C30/37

315

0,30

4

0,45

C30/37

340

0,15

4

0,60

C25/30

280

0,30

-

0,65

C20/25

260

0,30

-

-

-

150

0,30

-

0,55

C25/30

300

0,30

4

0,55

C30/37

315

0,30

4

0,45

C30/37

340

0,15

4

0,60

C25/30

280

0,30

-

La norme introduit également le concept de performance ; ce concept, dans le cas où une addition spécifique est utilisée avec un ciment spécifique, permet de modifier différentes exigences au niveau des paramètres de composition du béton :

• Dosage minimal en ciment ; • Rapport minimal eau / ciment.

Le béton ainsi obtenu doit avoir une équivalence de performance avec le béton de référence, en particulier en ce qui concerne son comportement vis-à-vis des agressions de l’environnement (classes d’exposition) et de sa durabilité ; cette performance équivalente, au niveau européen, est validée de manière pragmatique par des essais comparatifs. L’approche « indicateurs » développée en France par les retours d’expérience demandera du temps pour être validée au niveau international. Approche performantielle fondée sur les indicateurs de durabilité Véronique BAROGHEL BOUNY Véronique BAROGHEL BOUNY, Adjointe au chef du département Matériaux de l’IFSTTAR, présente ensuite l’approche performantielle et prédictive des structures en béton armé fondée sur les indicateurs de durabilité. Après avoir rappelé les différentes dégradations du béton, les objectifs de l’évaluation de la durabilité ainsi que les outils à disposition, elle introduit les différents indicateurs de durabilité :

• Teneur initiale en portlandite Ca(OH)2 ; • Porosité accessible à l’eau ; • Coefficient de diffusion des ions chlorures ; • Perméabilité à l’eau liquide ; • Perméabilité au gaz.



En fonction du niveau des indicateurs, on peut en déduire une durabilité « potentielle », de très faible à très élevée :

En fonction du type d’environnement, de la durée de vie et du niveau d’exigence attendus, on est donc capable de prescrire les valeurs à atteindre pour les indicateurs. En outre, ces indicateurs permettent également la prédiction de la durée de vie résiduelle des structures, par comparaison aux nombreux essais réalisés. Cette analyse repose sur une modélisation multi-niveaux. Rôle du Maître d’Ouvrage Didier BRAZILLIER L’approche performantielle responsabilise davantage le maître d’ouvrage qui doit décider, valider, afficher ses attentes… Le maître d’ouvrage doit, très en amont du projet, résonner en coût global (investissement initial + coût d’entretien, exploitation, impact social, environnemental…) et définir de manière explicite : • La catégorie de l’ouvrage : importance économique

et stratégique, et en particulier la durée de vie de l’ouvrage ;

• Les conditions environnementales générales (ouvrage) et particulières (parties d’ouvrage) qui dicteront le choix des classes d’exposition ;

• Les risques de dégradation ; • Les exigences et données liées à l’exécution de son

projet. L’utilisation de l’approche performantielle résulte du choix du maître d’ouvrage, et sa bonne application est soumise aux conditions suivantes : • Avoir un bon maître d’œuvre ! • Introduire dans le cahier des charges les

spécifications relatives aux propriétés de durabilité ;

• Déterminer l’ensemble des classes d’exposition par partie d’ouvrage ;

• Choisir des indicateurs de durabilité pertinents ; • Fixer les valeurs limites pour l’acceptation des

critères de durabilité. En outre, tous les acteurs du projet sont touchés par l’application de l’approche performantielle, et il convient : • De les informer le plus en amont possible… ; • D’organiser, de prévoir le temps nécessaire, en

prévoyant éventuellement une pré-étude béton… ; • D’anticiper la préparation du marché, les délais pour

les convenances… ; • D’apporter une attention particulière à la

formulation des bétons, où une plus grande latitude est laissée aux entreprises et bétonniers ;

• De contrôler les différents intervenants, gérer les interfaces…

Enfin, l’approche performantielle est également un outil pour les gestionnaires d’ouvrages existants, puisqu’elle permet : • D’établir un diagnostic de l’ouvrage existant ; • D’évaluer la durabilité résiduelle de l’ouvrage ; • De contrôler et suivre les bétons dans le temps ; • De prédire l’évolution future de l’ouvrage

(pronostic).



Approche performantielle : démarche, principes et limites François TOUTLEMONDE François TOUTLEMONDE présente le guide LCPC « Maîtrise de la durabilité des ouvrages d’art en béton – Application de l’approche performantielle ». Détaillée dans ces recommandations provisoires de mars 2010, la démarche tient en 6 étapes :

1. Choix de la durée d’utilisation de projet ; 2. Choix des classes d’exposition ; 3. Sélection des indicateurs de durabilité et des spécifications « performantielles » associées ; 4. Réalisation des épreuves d’étude, qui vérifient l’atteinte des performances des formulations de béton ; 5. Réalisation des épreuves de convenance et des contrôles, qui vérifient les performances des formulations mises

en œuvre ; 6. Réalisation du « Point zéro » de durabilité et suivi (témoin de durée de vie).

Les indicateurs de durabilité et les spécifications associées sont présentés ci-dessous, en fonction du risque visé : Indicateurs vis-à-vis de la corrosion des armatures :

• La porosité accessible à l’eau, Peau en % ; • La perméabilité au gaz, Kgaz en 10-18 m2 ; • La diffusion des chlorures, Dapp en 10-12 m2s-1.

Les valeurs des seuils à 90 jours des différents indicateurs sont :

Piles d’un ouvrage très exposées aux sels de déverglaçage

Ouvrage soumis aux embruns (àmoins de 100 m de la côte dans le cas général)Zones de marnage

Peau < 11

ETKgaz < 150

ET

Dapp < 3

XD3 Alternance d'humidité et de séchage, bétonexposé à des projections contenant des chlorures

XS3 Zones de marnage, zones soumises à des projections ou à des embruns

Ouvrage à proximité d’une côte

Partie d’ouvrage immergée en permanence dans l’eau de mer

Zones d’un ouvrage faiblement exposées aux sels de déverglaçage ( semelles ou radiers non profonds àproximité de ou sous voiesfréquemment salées)

Peau < 13

ET

Dapp < 7

XS1 Exposé à l'air véhiculant du sel marin

XS2 Immergé en permanence dans l'eau de mer

XD1 exposé à des chlorures non marinstransportés par voie aérienne

XD2 Humide rarement sec, béton exposé à des eaux industrielles contenant des chlorures

Bétons protégés par une étanchéitéBétons exposés à l’air

Peau < 13 ET Kgaz < 150

XC3 humidité modéréeXC4 alternance d’humidité et de séchage

Fondations (immergées ou non) Parties enterrées des appuis

Peau < 15XC1 sec ou humide en permanenceXC2 humide rarement sec

Exemples de partie d’ouvrageSeuils des indicateurs à 90 jours

Classe d’exposition DUP de 100 ans

Piles d’un ouvrage très exposées aux sels de déverglaçage

Ouvrage soumis aux embruns (àmoins de 100 m de la côte dans le cas général)Zones de marnage

Peau < 11

ETKgaz < 150

ET

Dapp < 3

XD3 Alternance d'humidité et de séchage, bétonexposé à des projections contenant des chlorures

XS3 Zones de marnage, zones soumises à des projections ou à des embruns

Ouvrage à proximité d’une côte

Partie d’ouvrage immergée en permanence dans l’eau de mer

Zones d’un ouvrage faiblement exposées aux sels de déverglaçage ( semelles ou radiers non profonds àproximité de ou sous voiesfréquemment salées)

Peau < 13

ET

Dapp < 7

XS1 Exposé à l'air véhiculant du sel marin

XS2 Immergé en permanence dans l'eau de mer

XD1 exposé à des chlorures non marinstransportés par voie aérienne

XD2 Humide rarement sec, béton exposé à des eaux industrielles contenant des chlorures

Bétons protégés par une étanchéitéBétons exposés à l’air

Peau < 13 ET Kgaz < 150

XC3 humidité modéréeXC4 alternance d’humidité et de séchage

Fondations (immergées ou non) Parties enterrées des appuis

Peau < 15XC1 sec ou humide en permanenceXC2 humide rarement sec

Exemples de partie d’ouvrageSeuils des indicateurs à 90 jours

Classe d’exposition DUP de 100 ans

Spécifications face aux dégradations dus au gel et aux sels de déverglaçage :

XF4 (G+S)XF4 (G+S)Salage très fréquent

XF4 (G+S)

Lbar ≤ 200 µm

Ec ≤ 600 g/m2

∆ε ≤ 400 µm/m

f2/ f02≥ 75%

fc28 ≥ 35 MPa

XD3 (se reporter au tableau corrosion)

XD3 + XF2 pour les éléments très exposés

(teneur en air ≥4%)

Salage fréquent

XF3 (G)

Lbar ≤ 250 µm ∆ε ≤ 400 µm/m

f2/ f02 ≥ 75%

fc28 ≥ 30 MPa

XF 1

Pas de spécifications propres au gel

(se reporter au tableau corrosion – classe XC4)

Salage peu fréquent

Zone de gel sévère

Zone de gel modéré

XF4 (G+S)XF4 (G+S)Salage très fréquent

XF4 (G+S)

Lbar ≤ 200 µm

Ec ≤ 600 g/m2

∆ε ≤ 400 µm/m

f2/ f02≥ 75%

fc28 ≥ 35 MPa

XD3 (se reporter au tableau corrosion)

XD3 + XF2 pour les éléments très exposés

(teneur en air ≥4%)

Salage fréquent

XF3 (G)

Lbar ≤ 250 µm ∆ε ≤ 400 µm/m

f2/ f02 ≥ 75%

fc28 ≥ 30 MPa

XF 1

Pas de spécifications propres au gel

(se reporter au tableau corrosion – classe XC4)

Salage peu fréquent

Zone de gel sévère

Zone de gel modéré



Indicateur vis-à-vis de la réaction sulfatique interne (RSI) : • Température du béton, Tmax en °C.

Pieux et Pieux et Pieux et Pieux et semelles de semelles de semelles de semelles de fondationfondationfondationfondation

CsCsCsCsTTTTmaxmaxmaxmax < 70< 70< 70< 70°°°°CCCCououououTTTTmaxmaxmaxmax < 80< 80< 80< 80°°°°C et critC et critC et critC et critèèèère de re de re de re de performance en expansionperformance en expansionperformance en expansionperformance en expansionououououTmax < 80Tmax < 80Tmax < 80Tmax < 80°°°°CCCC et conditions sur et conditions sur et conditions sur et conditions sur choix du ciment choix du ciment choix du ciment choix du ciment

XH3XH3XH3XH3En contact durable avec l'eau En contact durable avec l'eau En contact durable avec l'eau En contact durable avec l'eau immersion permanente, stagnation immersion permanente, stagnation immersion permanente, stagnation immersion permanente, stagnation d'eau d'eau d'eau d'eau àààà la surface, zone de marnage la surface, zone de marnage la surface, zone de marnage la surface, zone de marnage

Piles et Piles et Piles et Piles et tablierstablierstablierstabliers

BsBsBsBsTTTTmaxmaxmaxmax < 75< 75< 75< 75°°°°CCCCououououTTTTmaxmaxmaxmax < 85< 85< 85< 85°°°°C et critC et critC et critC et critèèèère de re de re de re de performance en expansionperformance en expansionperformance en expansionperformance en expansionououououTmax < 85Tmax < 85Tmax < 85Tmax < 85°°°°CCCC et conditions sur et conditions sur et conditions sur et conditions sur choix du ciment choix du ciment choix du ciment choix du ciment

XH2XH2XH2XH2Alternance d'humiditAlternance d'humiditAlternance d'humiditAlternance d'humiditéééé et de et de et de et de ssssééééchage, humiditchage, humiditchage, humiditchage, humiditéééé éééélevlevlevlevéééée e e e

ExempleExempleExempleExempleNiveau de Niveau de Niveau de Niveau de prprprpréééévention/Critvention/Critvention/Critvention/Critèèèère (pour re (pour re (pour re (pour un ouvrage courant)un ouvrage courant)un ouvrage courant)un ouvrage courant)

Classes dClasses dClasses dClasses d’’’’expositionexpositionexpositionexposition

Pieux et Pieux et Pieux et Pieux et semelles de semelles de semelles de semelles de fondationfondationfondationfondation

CsCsCsCsTTTTmaxmaxmaxmax < 70< 70< 70< 70°°°°CCCCououououTTTTmaxmaxmaxmax < 80< 80< 80< 80°°°°C et critC et critC et critC et critèèèère de re de re de re de performance en expansionperformance en expansionperformance en expansionperformance en expansionououououTmax < 80Tmax < 80Tmax < 80Tmax < 80°°°°CCCC et conditions sur et conditions sur et conditions sur et conditions sur choix du ciment choix du ciment choix du ciment choix du ciment

XH3XH3XH3XH3En contact durable avec l'eau En contact durable avec l'eau En contact durable avec l'eau En contact durable avec l'eau immersion permanente, stagnation immersion permanente, stagnation immersion permanente, stagnation immersion permanente, stagnation d'eau d'eau d'eau d'eau àààà la surface, zone de marnage la surface, zone de marnage la surface, zone de marnage la surface, zone de marnage

Piles et Piles et Piles et Piles et tablierstablierstablierstabliers

BsBsBsBsTTTTmaxmaxmaxmax < 75< 75< 75< 75°°°°CCCCououououTTTTmaxmaxmaxmax < 85< 85< 85< 85°°°°C et critC et critC et critC et critèèèère de re de re de re de performance en expansionperformance en expansionperformance en expansionperformance en expansionououououTmax < 85Tmax < 85Tmax < 85Tmax < 85°°°°CCCC et conditions sur et conditions sur et conditions sur et conditions sur choix du ciment choix du ciment choix du ciment choix du ciment

XH2XH2XH2XH2Alternance d'humiditAlternance d'humiditAlternance d'humiditAlternance d'humiditéééé et de et de et de et de ssssééééchage, humiditchage, humiditchage, humiditchage, humiditéééé éééélevlevlevlevéééée e e e

ExempleExempleExempleExempleNiveau de Niveau de Niveau de Niveau de prprprpréééévention/Critvention/Critvention/Critvention/Critèèèère (pour re (pour re (pour re (pour un ouvrage courant)un ouvrage courant)un ouvrage courant)un ouvrage courant)

Classes dClasses dClasses dClasses d’’’’expositionexpositionexpositionexposition

Spécifications ou indicateurs vis-à-vis de l’alcali-réaction : • Utilisation de granulats non réactifs ; • Bilan des alcalins contenus dans le ciment.

ou • Essai de performance : De < 0,020 %

Concernant les formulations des bétons et les épreuves d’étude, l’attention est attirée sur le fait que certains essais demandent une durée de mûrissement de 90 jours, ce qui confirme l’anticipation nécessaire à l’application de l’approche performantielle. Ensuite, le fournisseur de béton doit disposer de capacités techniques et de compétences, éléments à anticiper et à intégrer dans le PAQ de l’opération. Pour aller dans le sens des 2 remarques précédentes, on voit tout de suite l’intérêt de disposer de formules préqualifiées ayant des références probantes d’emploi avec mesures des indicateurs. Les critères d’acceptation des épreuves de convenance et de contrôle sont :

• Epreuves de convenance : o Peau (convenance)28j ≤ 1,1.Peau (étude)28j o reau (convenance)28j ≥ 0,8.reau (étude)28j

• Epreuves de contrôle :

Peau (contrôle) 90j < Peau (spécifiée au marché) 90j

Kgaz (contrôle) 90j < Kgaz (spécifiée au marché) 90j

Dapp (contrôle) 90j < Dapp (spécifiée au marché) 90j

ρ (contrôle) 28j > 0,8 ρ(étude) 28j

Peau(contrôle) 28j < 1,1 Peau (étude) 28j

Epreuves de contrôle à 90 joursEpreuves de contrôleà 28 jours

Peau (contrôle) 90j < Peau (spécifiée au marché) 90j

Kgaz (contrôle) 90j < Kgaz (spécifiée au marché) 90j

Dapp (contrôle) 90j < Dapp (spécifiée au marché) 90j

ρ (contrôle) 28j > 0,8 ρ(étude) 28j

Peau(contrôle) 28j < 1,1 Peau (étude) 28j

Epreuves de contrôle à 90 joursEpreuves de contrôleà 28 jours

Enfin, la réception de l’ouvrage déclenche le « point zéro », à partir duquel vont être suivis les témoins de durabilité, avec par exemple :

• Pour la carbonatation : évaluation de la profondeur de carbonatation (zone ou le pH est inférieur à 9) ou évolution du profil de teneur en CaCO3 ;

• Pour les chlorures : profondeur de pénétration des chlorures ou évolution du profil de chlorures.



En conclusion, il est précisé que l’approche performantielle est :

• Une façon de répondre à l’enjeu croissant de durabilité dans un cadre rationnel et « contractuel » ; • Un choix de maîtrise d’ouvrage, à assumer (en cohérence avec la responsabilisation issue des Eurocodes) ; • Une approche « rôdée » dans le cadre de grands ouvrages concédés (justification de durabilité).

Recommandations pour la rédaction des CCTP Christophe AUBAGNAC - Chef de Groupe au CETE de Lyon Christophe AUBAGNAC présente ensuite les informations à porter au CCTP pour prescrire l’approche performantielle, en se basant sur l’exemple d’un passage inférieur en dalle précontrainte à 3 travées, fondé sur pieux, en zone de gel modéré et avec un salage fréquent de la voie portée. Ces indications sont : Dispositions générales – Description de l’ouvrage

• Classes d’exposition : NF EN 206-1 (béton), NF EN 1992-1-1 (enrobages) et leurs annexes nationales ; • Niveau de prévention vis-à-vis de l’alcali-réaction : « recommandations pour la prévention des désordres dus à

l’alcali-réaction » - LCPC 1994, avec un niveau de prévention B pour les ouvrages courants ; • Niveau de prévention vis-à-vis de la réaction sulfatique interne : « recommandations pour la prévention des

désordres dus à la RSI » - LCPC 2007, avec une catégorie II pour les ouvrages courants, et des classes d’exposition XH2 pour toutes les parties d’ouvrage et XH3 pour les pieux (contact durable avec de l’eau) ;

• Dispositions relative à la durabilité vis-à-vis du gel et des fondants : « recommandations pour la durabilité des bétons soumis au gel » - LCPC 2003 : l’ouvrage comporte des parties soumises à un gel modéré avec salage très fréquent (XF4 « G+S ») ;

• Durée d’utilisation du projet : fixée à 100 ans ; • Utilisation de l’approche performantielle : application de l’article 5.3.3 de la norme NF EN 206-1 et de son

annexe J pour les bétons du tablier et des piles avec référence au guide « Maîtrise de la durabilité des ouvrages – Application de l’approche performantielle – Recommandations provisoires » LCPC 2010.

Préparation et organisation du chantier

• Enrobages des aciers passifs :

Parement Classe d'exposition

Pour info

Enrobage selon NF EN 1992 sans application approche performantielle

Enrobages des aciers Cmin,dur

Pour info,

Enrobage nominal avec DeltaCdev=5mm

Longrines d'ancrage dispositifs de retenue

XC4-XD3

55 mm 60 mm

Extrados tablier

XC3 30 mm 20 mm (*) 30 mm

Sous-face tablier

XC4 35 mm 25 mm (*) 30 mm

Culées XC4-XD3

55 mm 60 mm

Pile XC4 40 mm 30 mm (*) 35 mm

Semelles de fondation

XC2 35 mm 40 mm

Parement Classe d'exposition

Pour info

Enrobage selon NF EN 1992 sans application approche performantielle

Enrobages des aciers Cmin,dur

Pour info,

Enrobage nominal avec DeltaCdev=5mm

Longrines d'ancrage dispositifs de retenue

XC4-XD3

55 mm 60 mm

Extrados tablier

XC3 30 mm 20 mm (*) 30 mm

Sous-face tablier

XC4 35 mm 25 mm (*) 30 mm

Culées XC4-XD3

55 mm 60 mm

Pile XC4 40 mm 30 mm (*) 35 mm


XC2 35 mm 40 mm

(*) Modulation de l’enrobage (minoration de 2 au sens du tableau 4.3 NF de l’AN EC2).



Provenance, qualité et préparation des matériaux

• Définition des bétons : Les spécifications destinées à assurer la durabilité du béton sont celles données dans la norme NF EN 206-1, complétées par les spécifications des articles suivants, en fonction des classes d'exposition des différentes parties d'ouvrage ;

Partie d'ouvrage

Classes d'exposition

Classe de résistance

Teneur minimale en liant équivalent

Nature du ciment

Caractéristiques complémentaires du ciment

Eeff/Leq Caractéristiques complémentaires


XC2

XH2

C25/30 280 kg 0,55 RAG - LCH

Fondations profondes

XA1 XC2

XH3

C30/37 330 kg PM 0,50 RAG - LCH

Pile XC4 XF1

XH2

C30/37 Méthode de conception performantielle(10)

RAG – LCH - LRE

Dalle du tablier

XC4 XF1

XH2

C35/45 (*) Méthode de conception performantielle(10)

RAG

LCH

Culées, superstructures

XC4 XF4

XH2

C35/45 385 kg CEMI ou CEMII/A (S

ou D)

PM ou ES

CP

0,45 RAG - LRE

G+S

Partie d'ouvrage


Classe de résistance

Teneur minimale en liant équivalent

Nature du ciment

Caractéristiques complémentaires du ciment

Eeff/Leq Caractéristiques complémentaires


XC2

XH2

C25/30 280 kg 0,55 RAG - LCH

Fondations profondes

XA1 XC2

XH3

C30/37 330 kg PM 0,50 RAG - LCH

Pile XC4 XF1

XH2

C30/37 Méthode de conception performantielle(10)

RAG – LCH - LRE

Dalle du tablier

XC4 XF1

XH2

C35/45 (*) Méthode de conception performantielle(10)

RAG

LCH

Culées, superstructures

XC4 XF4

XH2

C35/45 385 kg CEMI ou CEMII/A (S

ou D)

PM ou ES

CP

0,45 RAG - LRE

G+S

(10) Les spécifications sur ces natures d’ouvrage sont de nature performantielle. Méthode de conception performantielle

• Seuils d’acceptabilité des indicateurs :

Parties d'ouvrage


Indicateurs de durabilité vis-à-vis de la corrosion des armatures (seuils à 90 jours d'âge du béton)

Peau (*) Kgaz (**) Dapp (***)

Pile XC4 < 13 < 150

Dalle du tablier XC4 < 13 < 150

Parties d'ouvrage


Indicateurs de durabilité vis-à-vis de la corrosion des armatures (seuils à 90 jours d'âge du béton)

Peau (*) Kgaz (**) Dapp (***)

Pile XC4 < 13 < 150

Dalle du tablier XC4 < 13 < 150

(*) Peau : Porosité accessible à l’eau [%] (**) Kgaz : Perméabilité apparente au gaz [10-18 m2] (***) Dapp : Coefficient de diffusion apparente des chlorures [10-12 m2.s-1]

• Etude des bétons : référence à l’article 85.1 du Fascicule 65 complétée par : o Validation des épreuves d’étude par le maître d’œuvre ; o Formules préqualifiées (références probantes) ou épreuve d’étude (vérification des seuils prescrits) ; o En complément des mesures à 90 jours, fournir une mesure de la porosité accessible à l’eau (Peau) et de

la résistivité (r) à 28 jours, qui serviront de référence pour la validation des épreuves de convenance (à 28 jours, donc sans attendre les 90 jours) ; il est fortement recommandé au bétonnier d’étudier plusieurs formules au cas où l’une d’entre elles ne serait pas satisfaisante ;

• Epreuves de convenance : référence à l’article 85.3 du Fascicule 65 complétée par :



o Compte tenu des délais de mûrissement du béton à 90 jours, la validation de l’épreuve de convenance sera effectuée sur une mesure de porosité accessible à l’eau (Peau) complétée d’une mesure de résistivité (r) à 28 jours ;

o Le programme général d'épreuve de convenance est complété par un prélèvement de trois éprouvettes cylindriques 110x220 mm pour les essais ci-dessus qui sont à réaliser conformément aux modes opératoires de l'annexe n°1 du guide LCPC de mars 2010, par un laboratoire disposant de références ; l’épreuve de convenance est reconnue probante si les seuils suivants sont respectés par partie d’ouvrage :

Parties d'ouvrage Peau convenance/Peau étude (28j)

Résistivitéconvenance/Résistivitéétude (28 j)

Pile < 1,1 > 0,8

Dalle du tablier < 1,1 > 0,8

Parties d'ouvrage Peau convenance/Peau étude (28j)

Résistivitéconvenance/Résistivitéétude (28 j)

Pile < 1,1 > 0,8

Dalle du tablier < 1,1 > 0,8

• Epreuves de contrôle des bétons : référence à l’article 86.1 du Fascicule 65 complétée par : o Tous les indicateurs de durabilité sont contrôlés au moins une fois pour chaque formule de béton

pendant la durée du chantier, à 90 jours (Peau, Kgaz et Dapp) et 28 jours (Peau et r). o Fréquence des essais :

Nature des indicateurs

Échéance des essais

Fréquence minimale des contrôles par formule

ρ 28 jours Une mesure jusqu'à 100 m3 + une mesure par tranche de 100 m3 supplémentaire ou fraction restante

Peau

Peau

28 jours Une mesure jusqu'à 100 m3 + une mesure par tranche de 100 m3 supplémentaire ou fraction restante


Kgaz et Dapp


Nature des indicateurs

Échéance des essais

Fréquence minimale des contrôles par formule

ρ 28 jours Une mesure jusqu'à 100 m3 + une mesure par tranche de 100 m3 supplémentaire ou fraction restante

Peau

Peau



Kgaz et Dapp


Le bétonnier, acteur et partenaire Rémy CHARPENTIER - Directeur de BCMC Rémy CHARPENTIER présente les conséquences de l’application de l’approche performantielle pour les producteurs de béton. En premier lieu, il confirme la nécessité d’anticiper la démarche, puisqu’il y a un réel besoin de travailler en amont pour proposer les meilleurs compromis. Il indique ensuite que, outre les études et essais présentés ci-avant qui permettent de proposer les formules les mieux adaptées, le suivi thermique d’un échantillon représentatif devient indispensable. L’approche performantielle, qui nécessite une diminution de la quantité de ciment (vis-à-vis du risque de RSI), un faible rapport eau sur ciment et une forte compacité (vis-à-vis des perméabilités), entraîne une perte de

robustesse de la formule ; la formule a donc plus de difficultés à rester stable face aux variations des matières premières et des températures, ce qui rend délicate la maîtrise de la production. Pour obtenir les niveaux de conformité, il est possible d’agir sur :

• Dosage et type de ciment ; • Apport en éléments fins ; • Réduction des E/C ; • Augmentation des G/S.

L’application de la méthode conduit donc à une analyse multifactorielle qui représente un défi intéressant et valorisant pour les producteurs de BPE.



Indicateurs de durabilité, essais et seuils Mickaël DIERKENS Mickaël DIERKENS revient ensuite pour présenter les essais nécessaires à la mesure des indicateurs de durabilité, pour chacun des risques visés : • Corrosion des armatures :

o Résistivité électrique (r) : l’échantillon est placé entre 2 éponges reliées à des électrodes. Principe : moins le béton est poreux � Moins il contient de liquide � Moins l’échantillon est conducteur � Plus la résistivité électrique est grande.

o Coefficient de diffusion apparent des chlorures (Dapp) : cela revient à mesurer la migration des ions chlorures sous champ électrique. En fin d’essai, les éprouvettes sont fendues afin d’apprécier la profondeur de pénétration.

o Porosité accessible à l’eau (Peau) : l’échantillon est saturé en eau, et la porosité est donnée par la relation suivante :

Mair – MsecPeau = x 100

Mair – Meau

o Perméabilité au gaz (Kgaz) : l’échantillon est

soumis à un gradient de pressions de gaz, et la

perméabilité est obtenue est mesurant le flux de gaz traversant.

• Réaction de gonflement interne :

o Alcali-réaction : la formule de béton est testée durant 5 mois dans des conditions accélérant le phénomène (augmentation du taux d’alcalins, atmosphère saturée, température élevée), avec mesure des déformations longitudinales ;

o RSI : application d’un traitement thermique en enceinte climatique, avec 2 cycles de séchage et d’humidification, puis mesure des déformations longitudinales pendant 12 mois.

• Effets du gel : selon l’intensité du gel et la

fréquence de salage, les paramètres à mesurer sont à choisir parmi : o Teneur en air occlus sur béton frais, mesurée au

microscope ; o Facteur d’espacement des bulles d’air, mesurée

au microscope ; o Ecaillage : mesure de la masse d’écailles

recueillies après application de cycles de chauffage - refroidissement ;

o Essai de performance vis-à-vis du gel interne : mesure des déformations et fréquence de résonnance d’éprouvettes soumises à des cycles gel - dégel ;

o Résistance à la compression à 28 jours.

Doublement du Viaduc de Volesvres Christophe AUBAGNAC Christophe AUBAGNAC présente ensuite un exemple d’application concrète de l’approche performantielle, avec le Viaduc de Volesvres. La DIR Centre Est en a été le moteur afin de tester l’application de la démarche pour la rendre contractuelle « à terme » ; en effet, vu de la part d’un exploitant de réseau routier, il est intéressant d’obtenir la plus grande durée d’utilisation avec le moins d’interventions possibles.

L’ouvrage, d’une longueur totale de 206 mètres avec 5 travées de 32 à 52 mètres, est constitué d’un tablier en caisson mixte de hauteur constante reposant sur des piles et culées fondées sur pieux. L’approche performantielle a été appliquée au béton des appuis et du hourdis, dont les classes d’exposition sont XC4/XF1. Il a donc été établi un programme de contrôle, conformément aux recommandations provisoires du LCPC, et 4 laboratoires (CETE et cimentiers) ont été associés au projet afin de mesurer la convergence des essais.



Mises à part quelques valeurs « absurdes », les laboratoires ont montré une bonne cohérence, la valeur de porosité à l’eau se révélant systématiquement supérieure au seuil d’acceptabilité. Finalement, les premières conclusions et pistes dégagées sont : • Une bonne adhésion des acteurs, avec une

information préalable indispensable ; • Une nouvelle donne pour le couple « entreprise –

bétonnier » ; • Un enjeu pour trouver une optimisation technico-

économico-environnementale des formules ; • Une anticipation indispensable pour assurer la

gestion des délais sur chantier (durée de mûrissement de 90 jours préalable à la mesure des indicateurs de durabilité), avec recours à des formules régionales préqualifiées ;

• Une besoin de développer le nombre de laboratoires capables de réaliser les essais.

Conclusion

En conclusion, Didier BRAZILIER souligne le rôle important joué par le Réseau Scientifique et Technique (IFSTTAR et CETE) dans la mise au point de la méthode, et soulève 3 points essentiels :

• La méthode de l’approche performantielle est opérationnelle : guide, pièces écrites type, premiers retours d’expérience…

• Elle nécessite une action volontariste du maître d’ouvrage et un affichage clair vis-à-vis des acteurs ;

• Elle offre des perspectives très intéressantes dans la logique actuelle de développement durable.

Il met en garde également sur le fait que cette méthode ne doit pas être un prétexte à l’abandon des règles de l’art issues de l’expérience (cure, mise en œuvre, constituants…), et qu’elle a un impact sur les habitudes des entreprises (le bétonnier doit être associé très tôt à la démarche). Il indique ensuite quelques évolutions indispensables à la bonne application de la méthode, comme préciser et fiabiliser les modes opératoires, réviser (à venir) le Fascicule 65 en lien avec le nouveau contexte normatif, et disposer de retours d’expérience plus nombreux. Enfin, Jacques MARTIN remercie les intervenants pour la clarté et le contenu de leurs exposés, la nombreuse assistance pour leur venue et leur écoute attentive et la FRTP Rhône Alpes pour l’accueil et la mise à disposition de leurs locaux.

Compte-rendu rédigé par Nicolas POINAS Ingénieur Ouvrages d’Art au BE d’EGIS JMI/Lyon

Documents

Les manifestations régionales AFGC€¦ · • EC2 « Calcul des structures en béton », parties 1-1 et 2 ; • EC7 « Calcul géotechnique » ; • EC8 « Calcul des structures