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RECOMMANDATIONS POUR LA REPARATION ET L’ENTRETIEN DES ROUTES EN BETON DE CIMENT

IR. CLAUDE PLOYAERT, IR. LUC RENS

Febelcem

ING. PAUL VAN AUDENHOVE

Cric

Résumé

Si une chaussée en béton, réalisée suivant

les conceptions d’aujourd’hui et construite

suivant les règles de l’art, ne nécessite

généralement que peu ou pas d’entretien au

cours de sa durée de vie, une gestion

programmée de l’entretien contribuera

immanquablement à maintenir le niveau de

service tout au long de sa vie. Il existe par

ailleurs de nombreux revêtements en béton

en service qui ont aujourd’hui plus de 40 ans

et qui ne répondent plus toujours aux normes

de confort ou de sécurité exigées par les

usagers.

Des techniques d’entretien et de

réhabilitation adaptées à chaque contexte et

bien appliquées doivent donc permettre de

sauvegarder et préserver les routes pendant

de nombreuses années.

Toutes ces techniques sont détaillées dans

le guide édité par Febelcem en 2007. Elles

sont aussi présentées dans cet article et plus

particulièrement la réparation d’un

revêtement en béton armé continu.

Samenvatting

Een betonnen rijweg, uitgevoerd volgens de

hedendaagse ontwerpprincipes en

aangelegd volgens de regels van de kunst,

vergt doorgaans weinig of geen onderhoud

tijdens zijn levensduur. Toch draagt een strikt

onderhoudsbeheer er zeker toe bij om het

gebruiksgemak tijdens die hele levensduur te

garanderen. Bovendien zijn er vandaag

talrijke betonnen wegverhardingen in gebruik

die meer dan 40 jaar oud zijn maar die niet

altijd beantwoorden aan de normen van

comfort en veiligheid geëist door de

weggebruikers.

Dank zij onderhouds- en renovatie-

technieken die aangepast zijn aan elke

situatie en die correct worden toegepast,

kunnen zo de wegen vele jaren in goede

staat behouden blijven.

Al deze technieken worden uitgebreid

beschreven in de gids die in 2007 door

Febelcem werd uitgegeven. Zij worden ook

besproken in dit artikel dat in het bijzonder

handelt over de herstelling van een

verharding in doorgaand gewapend beton.

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1. Introduction

La réalisation de revêtements de chaussées en béton de ciment est une technique déjà

centenaire. La grande longévité des routes en béton n’est plus à mettre en évidence. De

nombreux anciens revêtements sont toujours en service actuellement et prouvent que, bien

conçus et bien construits, ils peuvent durer plus de 50 ans.

Pourtant, à l'époque, les conditions de circulation n'étaient pas comparables à celles

d'aujourd'hui, les véhicules lourds étaient peu nombreux. Les critères de confort, de planéité,

de bruit de roulement ont également évolué. Néanmoins, ces routes existent encore et

rendent de bons et loyaux services aux usagers, sans coûter très cher à leurs gestionnaires.

La conception et la réalisation des routes en béton ont suivi de nombreuses évolutions

techniques et les revêtements contemporains sont, aujourd’hui, toujours capables d'offrir une

durabilité exceptionnelle mais avec un confort et une sécurité répondant aux critères les plus

sévères.

Toutefois, sauvegarder le patrimoine et gérer le réseau en bon père de famille demandent

aux gestionnaires d'investir de plus en plus dans l'entretien, la réparation ou la réfection des

routes existantes.

C’est pourquoi, FEBELCEM a édité un guide concernant la réparation et l’entretien des

routes en béton de ciment. Il s’adresse aux maîtres d’ouvrages, auteurs de projet,

entrepreneurs préoccupés par la gestion d’une route en béton. Une large place y est

consacrée aux relations de cause à effet entre les erreurs et leurs conséquences. Ce n’est,

en effet, que sur la base de telles relations que sont possibles un diagnostic fondé des

désordres et un choix judicieux des techniques de réparation.

Ensuite, quelques procédés d’entretien et de réparation sont présentés de manière

synthétique ou de façon assez détaillée. C’est entre autre le cas pour la réparation d’un

revêtement en béton armé continu où de nombreuses avancées sont à signaler ces

dernières années.

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2. Présentation succincte du guide

Pour les revêtements de construction relativement récente, le problème des réparations ne

se pose pratiquement pas dans la mesure où la mise en œuvre et l’entretien sont réalisés de

façon sérieuse et suivant les règles de l’art. La situation est cependant toute différente pour

les routes plus anciennes qui ont été construites suivant des principes surannés et qui,

n’ayant pas été conçues pour le trafic actuel, ne répondent pas aux normes de confort

exigées par les usagers d’aujourd’hui. Ces revêtements ont souvent besoin de réparations

urgentes. Celles-ci sont pour la plupart décrites dans le document édité par FEBELCEM en

2007.

Figure 1 : Guide concernant la réparation et l’entretien des routes en béton de ciment

Après un premier chapitre où les causes des dégâts possibles aux revêtements en béton

sont mises en évidence, l’accent est mis sur le caractère évolutif de la plupart des dégâts (on

pense essentiellement aux fissures), et donc sur la nécessité de les déceler, de les évaluer

et de les réparer rapidement.

Différentes techniques de réparation et d’entretien sont alors abordées. Le chapitre 3

concerne l’impérieuse nécessité d’entretenir les joints. En effet, il n’existe qu’un nombre

limité de cas pour lesquels des joints non scellés peuvent convenir ; il s’agit des routes

secondaires à trafic limité comme les petites routes communales ou les voiries rurales. Tous

les autres types de joints doivent donc être scellés et entretenus. Des recommandations

pour l’exécution du scellement sont données mais aussi pour le rétablissement d’un transfert

de charges dans un joint : l’insertion de goujons dans le béton durci (technique du

postgoujonnage) est réalisée à cet effet. Le scellement de fissures, c’est-à-dire le traitement

d’une fissure comme un joint de retrait est abordé au chapitre 4.

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La réparation provisoire d’une dégradation au moyen de produits bitumineux est traitée au

chapitre 5.

La reconstruction d’une partie d’un revêtement en béton que ce soit d’un revêtement en

dalles de béton ou d’un revêtement en béton armé continu, est étudiée au chapitre 6. Il s’agit

sans contexte des opérations où le plus d’avancées ont été faites ces dernières années. Les

opérations de reconstruction d’une partie d’un revêtement en béton armé continu seront

traitées plus en détail ci-après.

La réparation d’épaufrures et d’éclats au moyen de liants hydrauliques modifiés ou de liants

résineux est abordée au chapitre 7 tandis que la réparation d’écaillages est traitée au

chapitre 8.

Les méthodes qui permettent d’éliminer les inégalités et affaissements locaux dans la

surface de roulement (restauration de l’uni de surface) sont traitées au chapitre 9.

Le chapitre 10 aborde les problèmes de texture de surface. Il s’agit d’un aspect important

puisque la texture influence le confort de roulement, le bruit du roulement mais surtout

l’adhérence du véhicule à la route. Les techniques de rainurage, de fraisage, de

bouchardage et de grenaillage sont brièvement commentées.

Enfin, la reconstruction générale d’un tronçon de route par overlay ou par inlay est décrite au

chapitre 11. Ces solutions constituent aujourd’hui des techniques de renforcement ou de

rénovation élégantes, plus rapides d’exécution et plus économiques que la démolition et la

reconstruction complète de la chaussée, et s’inscrivent parfaitement dans la perspective du

développement durable.

3. Réparation sur toute l’épaisseur d’un revêtement en béton armé continu

L’opération consiste à remplacer une partie d’un revêtement en béton armé continu sur toute

son épaisseur. La réparation comprend la délimitation de la zone à remplacer, la démolition

du revêtement sur toute son épaisseur, le remplacement de l’armature et le bétonnage.

3.1 Délimitation et démolition de la zone à rempla cer

La zone à remplacer est toujours de forme rectangulaire. La longueur de cette zone,

mesurée parallèlement à l’axe de la chaussée, n’est jamais inférieure à 1,50 m, la largeur

minimum est de 1,50 m. Si un joint de construction la traverse, la zone s’étend sur au moins

un mètre de part et d’autre du joint.

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Si plus d’une bande de roulement présente des défauts, il faut travailler par phases

successives en réparant une bande à la fois de manière à assurer le transfert progressif des

efforts internes de la structure en béton armé. Ainsi, il est conseillé d’intervenir en premier

lieu sur la voie rapide et enfin, sur la voie lente. Dans le cas d’une chaussée à 3 voies de

circulation, il est parfois possible d’intervenir simultanément sur les 2 voies rapides.

Une fois la zone à réparer délimitée, le béton est scié sur toute son épaisseur (armatures

comprises). Les traits de scie sont perpendiculaires à la surface du revêtement. Deux traits

de scie supplémentaires d’une profondeur de 4 à 7 cm en fonction de la position des

armatures longitudinales sont donnés au moins 1 m au-delà des 2 premiers traits de scie ;

ces traits de scie ne peuvent en aucun cas endommager les armatures longitudinales. Cette

façon de faire permet de dégager les armatures existantes lors de la démolition afin de

ligaturer les nouvelles armatures à celles-ci. Cette procédure n’est toutefois pas possible si

la couche de liaison en hydrocarboné ou la fondation doit être rétablie. La reconstitution du

ferraillage passera alors par le forage au diamant de trous et par l’ancrage chimique des

nouvelles armatures

La zone délimitée est démolie en appliquant une méthode adéquate. Les parties contiguës

du revêtement ne peuvent être endommagées. Au niveau de la partie où les armatures

longitudinales existantes sont récupérées, le béton est enlevé au moyen de marteaux

pneumatiques sans endommager cette armature (ne pas la plier,…). Le long des bords de la

zone à réparer, le béton est découpé verticalement en dessous du trait de scie.

S’il apparaît au cours de l’enlèvement du béton, que la zone litigieuse s’étend plus loin que

prévu, il faut refaire un nouveau trait de scie et démolir le béton jusqu’à celle-ci. Il faut

évidemment réparer les dégâts qui seraient causés à la couche de liaison hydrocarbonée ou

à la fondation lors de l’enlèvement du béton. La remise en état de la fondation se fait à l’aide

de béton sec compacté sur une profondeur d’au moins 15 cm. La remise en état de la

couche de liaison se fait à l’aide d’un enrobé à squelette sableux du type 3.

Figure 2 : Réparation au niveau d’un joint de

construction. A remarquer les traits de scie sur

toute l’épaisseur et 2 traits de part et d’autre de

la réparation afin de dégager les armatures

longitudinales

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3.2 Rétablissement de l’armature

Le ferraillage initial est reconstitué par des armatures d’un diamètre au moins identique aux

armatures longitudinales existantes.

Dans le cas où les armatures existantes auraient été découpées sur 1 m de longueur, les

nouvelles armatures sont ligaturées sur ces dernières en minimum 2 points et sur une

longueur de 1m. Dans le cas où les armatures existantes sont sciées (cas où la couche de

liaison et/ou la fondation doit être remise en état), les nouvelles armatures sont scellées à

refus dans des trous préalablement forés au diamant.

Les trous d’un diamètre de maximum 6 mm supérieurs à celui des barres, sont forés

parallèlement à la surface et à l’axe du revêtement sur une profondeur de 40 cm, à hauteur

et au voisinage immédiat des armatures longitudinales en place. La résistance à la traction

sur ces ancrages doit être supérieure à 100 kN après 24h.

Le recouvrement éventuel entre nouvelles barres longitudinales est au moins égal à 75 cm ;

la ligature a lieu au moins en 2 points.

Afin de renforcer le nouveau béton, l’armature longitudinale peut être doublée par la pose de

nouvelles barres au tiers inférieur du revêtement. Ces armatures ont un diamètre identique

aux autres barres longitudinales.

Le niveau des armatures est maintenu par un ou des supports constitués par une barre

transversale de 12 mm de diamètre placée perpendiculairement à l’axe de la route sur les

étriers de dimensions appropriées. La distance maximale entre barres transversales ou entre

une barre transversale et la tranche du béton est de 75 cm.

Figure 3 : Rétablissement du ferraillage dans une réparation en béton armé continu

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Figure 4 : Décapage des armatures longitudinales sur ± 1 m de part et d’autre de la

réparation. A remarquer que le béton est démoli de manière parfaitement verticale sous les

armatures récupérées

3.3 Rétablissement des ancrages au niveau des joint s longitudinaux

Les barres d’ancrages dans le joint longitudinal ont 16 mm de diamètre et une longueur de

750 mm. Il est prévu 1 barre tous les 808 mm et de telle façon que les barres transversales

et longitudinales existantes ne soient pas atteintes lors du forage. Ces ancrages sont placés

parallèlement à la surface du revêtement en béton. Ils sont scellés à refus dans le béton

existant, sur la moitié de leur longueur, après forage. La résistance à la traction sur ces

ancrages est supérieure à 100 kN après 24 heures.

3.4 Composition du béton de réparation

La composition du béton correspond à un béton à durcissement rapide. La quantité de

ciment varie entre 425 et 450 kg/m³ et est fixée en fonction du délai de restitution au trafic

souhaité ainsi qu’en fonction du type de ciment utilisé. Le tableau 1 ci-après donne des

recommandations à ce sujet. Le rapport E/C du béton est inférieur ou égal à 0,40 et le Dmax

des granulats est de préférence limité à 20 mm. Ceci permet d’avoir un béton plus facile à

mettre en œuvre manuellement.

Ciment à utiliser

Température

ambiante

CEM I 52,5 LA

N ou R

Mélange CEM

III/A + 20 à 25 %

CEM I 42,5 R ou

52,5 R (*)

CEM III/A 42,5 N

LA

≤ 15°C 450 kg/m³ non

recommandé

non

recommandé

Restitution

au trafic

à 36

heures

>15°C 425 kg/m³ 450 kg/m³ non

recommandé

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Ciment à utiliser

Température

ambiante

CEM I 52,5 LA

N ou R

Mélange CEM

III/A + 20 à 25 %

CEM I 42,5 R ou

52,5 R (*)

CEM III/A 42,5 N

LA

≤ 15°C 425kg/m³ 450 kg/m³ non

recommandé

Restitution

au trafic

à 72

heures

>15°C non

recommandé

non

recommandé 450

(*) soit le CEM I doit être du type LA, soit la teneur en Na20eq. du mélange de ciments ≤

0,9%

Tableau 1 : Recommandation pour la composition du béton de réparation rapide

Dans le cas d’une réparation d’une longueur supérieure à 8 m, le bétonnage peut avoir lieu

en 2 temps avec 2 compositions de béton différentes comme repris à la figure 5. Dans ce

cas, seul les claveaux d’une longueur de +/- 2 m seront bétonnés avec un béton

à durcissement rapide. La zone centrale est bétonnée dans un premier temps avec un béton

classique conforme aux prescriptions du CCT. Le Dmax du béton peut toutefois être limité à

20 mm. Les claveaux sont bétonnés au moins 3 jours après la mise en œuvre du béton de la

zone centrale. Cette façon de faire permet de faciliter les opérations de bétonnage. En effet,

la mise en œuvre d’un béton à durcissement rapide est assez difficile sur de grandes

longueurs.

Figure 5 : Bétonnage en plusieurs phases avec claveaux.

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Figure 6 : Bétonnage d’une réparation longue en plusieurs phases avec réalisation de

claveaux, ceux-ci, de part et d’autre d’une zone centrale

sont bétonnés au minimum 3 jours plus tard.

3.5 Mise en œuvre du béton

Le transport du béton, de la centrale au chantier, est assuré par des camions-malaxeurs. La

quantité de béton par camion-mixer sera toujours limitée au cubage nécessaire de la zone

à réparer afin de toujours avoir un délai entre la fabrication et la mise en œuvre, le plus faible

possible.

Le béton est déversé dans le coffre et soigneusement vibré, d’abord à l’aide d’aiguilles

vibrantes puis avec la poutre vibrante, de manière à obtenir un bon uni de surface. La poutre

vibrante s’appuie de part et d’autre sur le revêtement existant.

Une attention particulière sera apportée à la vibration du béton le long des bords de la

réparation. Le profil de la zone réparée sera soigneusement intégré au tracé de la bande de

roulement existante. Le traitement de surface de la réparation est identique à celui du

revêtement existant. La mise en œuvre du béton à durcissement rapide aura obligatoirement

lieu le matin (heure idéale : 10 à 11 h en général). Il faut, en effet, lors de la 1ère contraction

du béton armé continu qui suit la mise en œuvre de la réparation (c’est-à-dire lors du 1er

refroidissement de la température ambiante – 1ère nuit) que la résistance du béton soit

suffisante pour reprendre les contraintes de traction. En bétonnant le matin, le béton à

durcissement rapide possède plusieurs heures pour développer cette résistance. Il est

estimé que la résistance à la compression du béton à 10h d’âge doit au moins approcher les

20 N/mm².

Le béton est protégé immédiatement contre l’évaporation par un produit de cure et par un

matelas isolant afin de favoriser de développement des résistances mécaniques grâce à la

chaleur dégagée par l’hydratation du ciment.

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Figure 7 : Mise en œuvre du béton à la poutre vibrante. Le long des bords,

le béton est également compacté à l’aiguille vibrante

Figure 8 : Traitement de surface par brossage de la surface du béton frais

et pulvérisation d’un produit de cure

Figure 9 : Isolation de la réparation afin de favoriser le développement

des résistances mécaniques

3.6 Mise en service de la section réparée

La mise en service du revêtement réparé s’effectue après remise en état des lieux

(scellement des joints longitudinaux, réparation éventuelle de la bande d’arrêt d’urgence,

nettoyage, …) et dès que le béton atteint la résistance de minimum 40 N/mm², mesurée sur

carottes de 100 cm², ou 35 N/mm² sur cubes de 15 cm de côté sous polystyrène expansé.