a Société des Autoroutes Paris-Rhin-Rhône (SAPRR) n’est

pas seulement un gestionnaire de réseau autoroutier, c’est

une société de services qui veut apporter le meilleur

confort à ses usagers. A ce titre, toutes contraintes liées à des travaux

de réfection de voies doivent être minimisées.

Ainsi, dans le cadre des travaux de restauration des voies trafic lourd

du péage de Chalon-sur-Saône sud (71), la SAPRR s’était donnée comme

cahier des charges de réaliser la totalité de chaque tranche entre 20 h et 7 h

le lendemain matin, avec une solution pérenne pour 15 ans. La société Dijon Béton (21)

a proposé d’utiliser un béton rapide de type GCX-100 pour assurer le respect de ce cahier des

charges. Cette solution innovante, développée par Lafarge Aluminates, est basée sur un liant d’aluminates de

calcium et une adjuvantation qui permet d’obtenir une bonne fluidité pendant deux heures sans compromettre la

montée en résistance. Ce délai d’ouvrabilité assure au fabricant de béton prêt à l’emploi (BPE) et à l’entreprise la

souplesse nécessaire pour réaliser le chantier, alors que la rapide montée en résistance permet une réouverture au

trafic entre 5 et 7 heures selon la température. Avec cette approche, la réparation en une seule nuit, incluant

l’installation des boucles de comptage automatique, a eu lieu en novembre 2002, par une température extérieure

d’environ 1°C, à la satisfaction du gestionnaire et des usagers.

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Réfection rapide de voies de péage trafic lourdUne innovation béton pour le péage

de Chalon-sur-Saône sud

�Cahier des charges du chantier et solution retenue

En Direction régionale d’exploitation (DREX)de Bourgogne, la majorité des gares de péage sont situées sur diffuseur,représentant environ 75 couloirs de péage à entretenir. Les gares sur diffuseur ont des trafics relativement homogènes, où généralement la capacité des voies en place correspond chaque jour à la capacité nécessaire de voies entrées + sorties pour écouler le trafic.

On constate qu’avec les augmentationsrégulières de trafic de ces dernièresannées (+ 15 % environ en 5 ans), il devient très difficile de condamner une voie de péage plusieurs joursconsécutifs pour réaliser son entretien.De plus, la nécessité de mettre en place des équipements de voies très sophistiquéstels que boucles de comptage et détectionautomatique de catégorie (DAC), oblige à avoir des chaussées offrant une durée de vie importante (> 10 ans) et ne créantpas d’anomalies intempestives sur les équipements de voies.

Les phénomènes d’anomalies les plus courants sont :> Battement des dalles, créant des passages inopportuns (comptages

erronés), coupure de câble de boucles due aux sollicitations à chaque passaged’essieu, sans oublier l’interdiction de démolition des chaussées (structures)avec des matériels vibrants tels que BRH(brise béton hydraulique) qui dérèglentl’informatique des gares, déconnectent les équipements de voies, etc. ;> Dégradations des surfaces des voiescréant de l’orniérage ainsi que des nids de poule au droit des boucles, et allantjusqu’à la ruine de l’équipement dans la voie.

Entre 1988 et 1992, la SAPRR DREXBourgogne avait dû réaliser des travauxd’entretien des voies. Pour pallier les contraintes de délais de réalisation (et de coût) de ces travaux, la SAPRRDREX Bourgogne avait lancé un appel à concours à techniques innovantes. Le choix s’était porté sur la réalisation de voies de péage en technique « noir »de sols industriels (enrobés percolés). Les raisons de ce choix étaient la rapiditéde réalisation d’une voie (3 à 5 joursmaximum), un coût moindre selon les cas,la durée de vie estimée était de plus de 12 ans pour les voies à majorité traficvéhicules légers et 7 à 10 ans pour les voies à forte densité de poids lourds.Cet objectif avait alors été atteint, mais aujourd’hui la nécessité de mainteniren permanence les équipements de voies

opérationnels à 100 % a conduit la SAPRR DREX Bourgogne à rechercherdes solutions plus durables (de l’ordre de 15 ans) et surtout sans entretien de surface.

A ce titre, la SAPRR DREX Bourgogne a lancé en 2002 un nouvel appel d’offresà technique innovante (blanc ou noir) pour la réfection des voies de péage.Les objectifs étaient les suivants :> Réparation en moins de 11 heures (de 20 h le soir à 7 h le lendemain matin).> Durée de vie très élevée : une obligationde résultats de 5 ans est demandée sur les nouvelles structures.> Intégration dans les travaux de la posedes équipements de voies (boucles de comptage, DAC), avec réservationsdans le béton frais au moment du coulage, ou sciage en fin de nuit et pose des équipements de voies péageavant ouverture.

C’est dans le cadre de ce nouvel appeld’offres que le procédé chaussées en béton à base d’aluminates de calciuma été retenu. Cette solution répondait aux contraintes de remise en service très rapide et de durabilité.Le ciment d’aluminates de calcium est un produit de spécialité avec une minéralogie différente du cimentPortland. Le plus connu des ciments

�AbstractRapid Repairs of a Toll Booth Truck

Lane : an innovative concrete forthe Châlon-South Toll Station

French motorway operator SAPRR (Sociétédes Autoroutes Paris-Rhin-Rhône) not only

manages a motorway network, but is aservice company seeking to bring the best

comfort to its users. In this respect, all constraints related to roadworks

must be minimised.In connection with roadworks on theheavy traffic lanes at the Chalon-sur-Saône Sud toll plaza (Saône-et-Loire

region), SAPRR laid down thespecifications for rebuilding the entire

section between 20:00 hours in theevening and 7:00 hours the next day, with

a solution designed to last 15 years. Thecompany Dijon Béton proposed the use of

a GCX-100 type fast setting concrete toensure compliance with specifications. Thisinnovative solution, developed by Lafarge

Aluminates, is based on a calciumaluminate binder and an additive inclusion

making it possible to obtain good fluidityfor two hours without compromising the

build-up of strength. This workabilityperiod guaranties the ready-mix concrete

manufacturer and the contractor theflexibility required for completing the job;

while the rapid strength build-up allowsre-opening to traffic in 5 to 7 hours

depending on temperature. With thisapproach, repairs in a single night,

including the installation of automaticcounting loops, were accomplished in November 2002 with an outside

temperature of about 1°C, to the satisfaction of the motorway

operator and motorists.

Bernard AVERSENQChef de Service infrastructures

et environnement

Société des Autoroutes Paris-Rhin-Rhône (SAPRR)

Thierry FOLLOTResponsable commercial

Dijon Béton

Georges BROSSResponsable de Région est

Lafarge Aluminates

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Réfection rapide de voies de péage trafic lourdUne innovation béton pour le péage de Chalon-sur-Saône sud

d’aluminates de calcium est le CimentFondu Lafarge® utilisé depuis les années 20.La solution GCX-100 livrée sur ce chantierest basée sur un ciment d’aluminates de calcium permettant l’obtention d’une meilleure ouvrabilité et d’un temps ouvert plus long.

L’expérimentation s’est faite dans la garede péage de Chalon-sur-Saône sud sur l’autoroute A 6, sur une voie d’entrée(E51) et une voie de sortie (S02), chaquevoie ayant été traitée entièrement en une nuit, la pose des équipements de voies incluse (figures 1 et 2).

Les trafics moyens journaliers de cette gare sont de l’ordre de 5 500 véhicules/jour, dont plus de 30 % de poids lourds.

La technique retenue consistait en :> une dépose des équipements de voies à partir de 20 h ;> un fraisage de la structure en place sur 16 cm ; > une fourniture et une mise en œuvre de béton de ciment d’aluminates de calcium en 16 cm d’épaisseur, tiré à la règle, avec mise en place au préalabledes réservations pour les boucles et les capteurs d’essieux (DAC) ;> la réalisation des sciages des joints de retrait hors des boucles et équipements ; > la fourniture et la pose des équipements de voies ; > la réouverture des voies au trafic à 7 h.

L’entreprise retenue pour cet appeld’offres à obligation de résultats

était l’entreprise Rougeot (21), avec un sous-traitant, la société SNCTP (21),pour la mise en œuvre du béton. Le bétona été fourni par la société Dijon Béton (21).

�Présentation de la solution béton

La société Dijon Béton a proposé à la SAPRR le béton de GCX-100 car il répond aux contraintes importantesde remise en service rapide de la voie à la circulation (réparation totale en moins de 16 heures) et apporte aussi une solution béton facile à utilisergrâce à son long maintien de fluidité.

Cette solution, développée par LafargeAluminates spécifiquement pour les fabricants de béton prêt à l’emploi(BPE), consiste en l’utilisation d’un liant d’aluminates de calcium et d’une adjuvantation spécifique qui permettent aux fabricants de BPE de formuler des bétons ayant :> un maintien de rhéologie jusqu’à deux heures après le contact eau/ciment,temps nécessaire pour la fabrication du béton en centrale BPE, le transport et la mise en œuvre ;> une résistance de 20 MPa entre 5 h 30 et 7 h après fabrication(selon la température initiale du béton) - (figure 3 et photo 1).

Un des atouts de la solution GCX-100 est l’utilisation de cette adjuvantationspécifique qui permet d’obtenir une bonneouvrabilité tout en respectant le rapporteau/ciment en dessous de 0,40recommandé pour les bétons d’aluminates

�Figures 1 et 2Schémas de la gare de péage SAPRR Chalon-sur-Saône sud

� Diagrams of the SAPRR Chalon-Sud toll station

�Figures 3 et photo 1Un béton fluide pour la mise en œuvre et qui conserve les performances exceptionnelles des aluminates de calcium à très court terme

� A workable concrete which retains the exceptional properties of calcium aluminates concrete

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RGRA�N°819 juillet-août 2003 �20 21

de calcium (CAC). En effet, ceux-ci sont sujets au phénomène de conversiondes hydrates et la résistance stable à long terme dépend, comme pour les bétons conventionnels, du rapporteau/ciment. En assurant un E/C maximumde 0,40 et en utilisant des granulats de bonne qualité, la résistance stable à long terme est généralement supérieure à 25 MPa.Sur le chantier de Chalon-sur-Saône sud,le E/C était de 0,37, assurant des résistances à long terme pérennes.

�Elaboration de la formulation et fabrication

La formulation pour le béton de GCX-100a été mise au point au laboratoire de Dijon Béton (photo 2).

Lors des différents essais, le laboratoires’est aperçu que l’influence de l’énergie de malaxage était prépondérante dans la maniabilité et la rhéologie du produit.Il a donc été décidé de passer directementaux convenances simulant la situationréelle de chantier (simulation de transport).

Le choix du type de fabrication s’est porté sur l’utilisation de big bag de liant avec malaxage en camion (afin d’éviter d’immobiliser un silo).

Le processus retenu a été le suivant, pour une fabrication de 6 m3

dans un camion de 8 m3 (tableau 1) :> Chargement de la quantité de granulats et d’eau pour 6 m3

> Vidange de deux big bags (1,2 t chacun)dans la toupie

> Malaxage toupie à vitesse rapidependant 6 min> Contrôle de la température du béton : si T°C > 15°C, ajout d’une dose de superplastifiant M1 et une dose de superplastifiant M2> Malaxage toupie à vitesse rapidependant 6 min> Réglage de l’étalement du béton et ajustement si nécessaire

�Déroulement du chantier

Le chantier s’est réalisé les nuits des 4 et 5 novembre 2002 ; la température extérieure était de l’ordre de + 1°C.

> 20 h : fermeture du péage et démarrage de rabotage de la dalle,> 23 h : début de mise en œuvre du béton,> 1 h : fin de mise en œuvre du béton,> 7 h : remise en service du péage.Chaque coulage représentait environ 33 m3, et le débit horaire demandé par l’entreprise était de 18 m3/h. Le tempsde chargement et de réglage d’un camionétant de 30 min chacun, il a donc étédécidé d’utiliser six camions ainsi qu’un camion de secours pour chacune des deux nuits de travaux,afin de respecter les cadences demandées.

Pour les chantiers utilisant un bétond’aluminates de calcium, une très bonnegestion de l’organisation est nécessaire.Ces bétons ont en effet une très granderapidité de durcissement dès lors que la prise débute (de 10 à 15 MPa/h).

C’est pourquoi, les deux heures de maintien de fluidité du béton de GCX-100 donnaient un temps suffisant pour la fabrication, le transport et la mise en œuvre du béton et la mise en placedes gabarits pour la pose des boucles.Mais ce délai ne devait pas être dépassé.

Le béton a été mis en œuvre à l’aided’une règle vibrante et sans talochage,avec un balayage exécuté entre 30 à 60 min après la mise en œuvre.Dès la fin du balayage, un produit de cure a été pulvérisé puis les joints ont été sciés (tableau 2).

Cette solution béton a répondu au cahierdes charges et les voies de péage ont été réouvertes pour l’affluence du matin à 7 h.

�Conclusion

Le délai de remise en service est un facteur clé pour tout gestionnaire de zone fortement circulée : route,autoroute, aéroport, parking, etc. Les bétons d’aluminates de calciumrépondent à ces contraintes et sont cités en référence dans le monde, sur ces ouvragesoù le temps de réparation est critique. Cette solution, par le gain de tempsgénéré et la pérennité donnée à l’ouvrage, apporte une économie globale plus importante qu’une solution traditionnelle qui paraît moins coûteuse au départ.

La solution GCX-100 rend les bétonsd’aluminates de calcium bien adaptés aux contraintes des producteurs de BPE.La société Dijon Béton a développé sa propre formulation basée sur cette solution pour répondre aux contraintes techniques du chantier de Chalon-sur-Saône sud. �

�Tableau 1Formulation du béton L’adjuvantation spécifiquement développée par Lafarge Aluminates apporte à ce béton, avec un rapporteau/ciment < 0,4 (principe de base pour la formulation d’un béton d’aluminates), une fluidité maintenuependant deux heures

�Designing the concreteThe additive package developed by Lafarge Aluminates gives this concretea 2 hours open time despite the low 0.4 W/C ratio

�Tableau 2

Béton de GCX-100Composition pour 1 m3

Liant GCX-100 400 kgGranulats

0/3.15 Seurre 930 kg5/14 Seurre 390 kg

12.5/20 Pierre de Bresse 530 kgEau 150 lSuperplastifiant GCX-100 Dose M1

+ Dose M2

Résistances obtenuesRésistance Résistance

en compression en traction en MPa fendage

4 h 30 7,5

5 h 00 16,1

5 h 30 25,6

7 jours 67

28 jours 67 4,60

Ces résistances à court terme vont évoluer avec le phénomène deconversion. Les résistances après conversion, stables à long terme,doivent être considérées pour tout dimensionnement.

�Photo 2Centrale à béton de Dijon Béton

�Dijon Béton ready-mix plant

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