VRD-Trottoir-béton

5/12/2018 VRD-Trottoir-b ton - slidepdf.com

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S o l u t i o n c o n s t r u c t i v e n o 5 4

La durée de vie utile des trottoirs en bétonest de 20 à 40 ans en moyenne, maisceux-ci peuvent déjà présenter des signesde détérioration de un an à cinq ans aprèsleur construction. Bon nombre des problèmesen cause découlent de détails qui ont éténégligés aux étapes de la conception et de

la construction. Au cours de ladernière décennie, l’Institut derecherche en construction duCNRC a effectué un certain nombred’études sur la tenue des trottoirset sur les causes de leur détériora-tion1,2. Sont décrites ici des pra-tiques qui prolongent la durée de

vie des trottoirs et, par conséquent, qui per-mettent de satisfaire les quatre principauxcritères d’un bon trottoir : sécurité et con-fort des piétons, apparence et performanceen matière de coût du cycle de vie.

Sol de fondation Le sol de fondation, c’est le sol quel’on a nivelé et compacté pourobtenir la surface plane surlaquelle repose le trottoir. La rigiditédu sol de fondation doit êtreuniforme afin que l’effet du gel et

la dilatation du sol soient les mêmesen tout point. Dans certains cas, le béton est mis en place directementsur le sol de fondation, mais ilest fortement recommandé de

prévoir une couche d’un matériaugranulaire entre le sol de fondation et ladalle de béton.

Des études de l’Institut de recherche enconstruction ont démontré que dans lesconditions difficiles des Provinces desPrairies, la plupart des trottoirs se fissurentà la fois dans l’axe longitudinal et dansl’axe transversal. En général, les fissureslongitudinales sont attribuables aux changements de saison et les fissures transversalesau compactage inégal du sol de fondationplutôt qu’au degré de compactage. Cesétudes ont révélé aussi que les trottoirsreposant sur des sols dont la plasticité estplus élevée présentaient un plus grandnombre de fissures longitudinales.

Les sols argileux dont la teneur en eau esplus grande que la teneur en eau optimalesont moins sujets au gonflement après lecompactage du fait que leur structure deviendavantage orientée. Ainsi, en augmentantla teneur en eau d’un sol de fondationargileux avant son compactage, on réduirasa tendance à gonfler après la constructiondu trottoir. Il est également admis qu’uneteneur en eau supérieure à la teneur en eauoptimale accentue le retrait en traction, une

autre cause de détérioration des trottoirs.Pourtant, l’expérience a démontré que dansle cas des sols argileux, l’avantage queprésente leur humectage l’emporte sur lerisque de fissuration due au retrait du solde fondation.

par Balvant Rajani

Les trottoirs en béton se détériorent souvent prématurément. Cet articlprésente certaines pratiques qui aident à assurer à long terme la tenue detrottoirs et du même coup le confort et la sécurité des piétons.

Règles de l’art relatives àla construction des trottoirsen béton

Bon nombre des règlesde l’art décrites icis’appliquent aussi àd’autres types detrottoir.

L’épaisseur des dallesde trottoir en bétonsur terre-plein varied’ordinaire de 100 à150 mm. Par ailleurs,la distance entre les

joints de construction(longueur des dalles)est en général légère-ment supérieure à lalargeur du trottoir.



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Le soulèvement est la tendance pour unedalle de trottoir de se soulever uniformé-ment ou de s’incliner sous l’effet du gonfle-ment du sol ou du gel. Il est possible deréduire le mouvement en remplaçant tousles matériaux gélifs par un matériau defondation granulaire.

Pour obtenir une tenue à long termeoptimale, il est essentiel de préparer le solde fondation de façon appropriée. Pour ce

faire, éviter de niveler et de compacter lesol dans des conditions de gel. Par ailleurs,au moment de former le sol de fondation,retirer les gros objets enfouis et compacterle sol à une densité égale à 95 % de ladensité obtenue lors de l’essai Proctor

normal. L’uniformité du compactageest tout aussi importante que le degréde compactage. Un compactage bienuniforme amenuise le retrait différentieldu trottoir en béton et atténue dumême coup la formation de fissureslongitudinales, transversales et enforme de D.

Couche de fondation La couche de fondation (d’ordinaired’une épaisseur de 150 mm) est faited’un matériau granulaire et recouvrele sol de fondation pour en corriger lesdéfauts mineurs et assurer un soutienuniforme. Par ailleurs, la couche defondation granulaire diminue lasuccion à l’origine de la fissuration

due au retrait en traction. Elle s’avèreparticulièrement importante là où lesol de fondation est sujet au retraitrésultant de l’épuisement desréserves en eau. La granulométrie de

la couche de fondation doit se situer dansun fuseau granulométrique. En Ontario, onutilise le matériau désigné sous le nom« Granular A » (granulaire A) dont le fuseaugranulométrique est illustré à la figure 1.La couche de fondation doit être uniforme enprofondeur et compactée à 95 % de la densitéobtenue lors de l’essai Proctor normal.

La construction des trottoirs ne comprend

pas toujours la mise en place d’une couchede fondation, mais il devrait en être ainsiselon les règles de l’art. Soulignons que lesfrais additionnels que cela engendre sontcompensés par l’augmentation de la duréede vie utile du trottoir.

Au Canada, le principaltype de déformation quesubissent les trottoirs est legonflement2, qui s’accentuedans la saison froide. Legonflement peut être réduit enaugmentant l’isolation sousle tiers central du trottoir.Pour ce faire, il est possibled’accroître l’épaisseur de lacouche de fondation granu-laire (figure 2) ou d’installerun isolant comme despanneaux en polystyrèneextrudé ou expansé (figure 3).L’isolant favorise un mouve-ment vertical uniforme etminimise le mouvementdifférentiel. Il est à noterqu’aux endroits où le trottoir

Figure 2. Coupe transversale type d’un trottoir reposant sur une couche de fondation granulaire

Figure 1. Granulométrie du sol de fondation et de la couche de fondation



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est presque trop étroit pour installerl’isolant uniquement le long du tiers central,celui-ci peut s’étendre jusqu’aux bords.

Béton La qualité du béton a des répercussionsprincipalement sur la couche d’usure(6 mm) du trottoir. Le béton utilisé pour lestrottoirs ne doit pas présenter de caractéris-tiques particulières, mais doit satisfaire auxexigences suivantes : résistance de 25 à35 MPa; teneur minimum en ciment de333 kg/m3; granulat grossier d’un maximumde 19 mm; affaissement de 50 à 100 mm;et entraînement d’air de 5,5 à 8 %.

Au Canada, la plupart des trottoirs sontconstruits sans armature en acier. En réalité,la déformation, principale cause de ladétérioration du béton, ne peut être contréeefficacement au moyen d’une armature2.C’est pourquoi les règles de l’art n’imposentpas l’utilisation d’une armature. Cependant,les sections de trottoir qui traversent uneentrée subiront la charge de véhiculesnormaux et, à l’occasion, celle de camions.Il est donc préférable de prévoir un treillisà ces endroits.

Les pratiques générales qui caractérisentla construction de bonnes dalles de plancher3

s’appliquent également à la constructiondes trottoirs. Figure ci-après un résumé deces pratiques.

1. Coffrage : le coffrage doit être droit, nongauchi et assez fort pour résister à lapression latérale qu’exerce le béton.Un démoulant doit être appliqué pourfaciliter le décoffrage. (L’utilisation d’uncoffrage n’est pas nécessaire dans le casdes trottoirs construits par extrusion.)

2. Mise en place du béton : le béton doitêtre mis en place en continu le plus prèspossible de sa position finale puis tassé.

3. Finition : une fois le béton nivelé, on procèdeà la finition de sa surfaceque l’on protège ensuitecontre les dommagespour la durée de la cure.

4. Cure : la cure a uneincidence considérablesur la résistance à l’usurede la surface. Le type decure est déterminé par lesconditions climatiquescomme il est indiquéci-après.

a) Par temps froid, le béton mis en placedoit être protégé du gel pendant aumoins cinq jours. À des températures de0 à -3°C, il faut recouvrir le béton d’une

feuille de polyéthylène. Dans le cas detempératures plus basses, recouvrir le béton de deux feuilles de polyéthylèneséparées par une couche de paille de300 mm ou par un isolant similaireoffrant le même degré d’isolation.

b) Par temps chaud, il y a lieu de procéderà une cure ou à l’application d’un agentde mûrissement afin d’assurer unehumidification appropriée du béton pen-dant sa prise. La cure doit être entrepriseimmédiatement après la finition car il nefaut que de 20 à 30 minutes à la surfacedu béton pour sécher par temps

ensoleillé, venteux et chaud.Joints Des joints de dilatation constitués d’unmatériau compressible d’une épaisseur de12 mm doivent être placés à intervalles de15 m le long du trottoir et à tout autreendroit où ce dernier aboute à une structurerigide. Ces joints permettent à chacune dessections de trottoir de se déplacer légèrementsans dommages.

Des joints de retrait (traits de coupe)doivent être distribués transversalement àintervalles de 1,2 à 2 m le long du trottoir.

Ces joints sont des traits de scie ou detruelle, d’une hauteur correspondant à unquart de l’épaisseur de la dalle, qui permet-tent de canaliser les fissures à un niveauinférieur de la dalle afin qu’elles nedégradent pas la surface du trottoir.

Le changement de la géométrie de la dalleest un moyen facile et économique de réduireles dommages que subissent les trottoirs sion le compare à d’autres solutions commel’ajout d’une armature en acier qui n’est pas

Figure 3. Coupe transversale type d’un trottoir reposant sur une couche de fondation à isolant rigide

Solution constructive n o 54



nécessairement efficace. Étant donné que laplupart des fissures apparaissent dans l’axelongitudinal le long de la ligne médiane, unjoint de retrait le long de la ligne médianepermet aux fissures de se produire sous lasurface de la dalle sans l’abîmer.

En réalité, un joint de retrait le long de laligne médiane divise la dalle en segmentsplus petits, ce qui permet au trottoir en

béton sur terre-plein de se comporterdavantage comme un trottoir en pavés. Il y

a une certaine résistance à l’égard de cetterecommandation parce que le joint deretrait vient changer l’aspect classique dutrottoir. Dans les régions où les fissureslongitudinales ne posent pas problème, lejoint de retrait peut être omis. Cependant,lorsqu’il y a de fortes chances que desfissures longitudinales apparaissent, la vued’un joint de retrait le long de la lignemédiane est de loin plus acceptable quecelle de fissures en dents de scie.

Aménagement paysager Les arbres peuvent endommager les trottoirsen causant leur soulèvement. En général, ils’écoule bien des années avant que cettesituation ne survienne : le temps que l’arbreet ses racines grossissent. Lorsqu’on constateles dommages, il est difficile de réparer letrottoir sans éliminer les racines en cause,mesure qui peut compromettre la santé del’arbre et sa résistance au vent.

C’est pourquoi on recommande de fairepreuve de prévoyance au moment de planter

des arbres. Les arbres doivent être choisis enfonction de l’humidité, du sol et de la qualitéde l’air de l’emplacement. En général, il fautprévoir une distance équivalant à environdeux fois la largeur du trottoir entre le borddu trottoir et l’arbre. Lorsqu’on prévoit planterdes arbres plus près d’un trottoir, s’assurerqu’une fois arrivés à maturité ils seront detaille moyenne. Les arbres à racines profondescomme les chênes et les érables sontpréférables aux arbres à racines superficiellescomme les épinettes et les peupliers.

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Figure 4. Exemple de registre de notation d’état

Solution constructive n o 54



Suivi Seule la qualité de la construction déterminela capacité d’un trottoir à résister à ladéformation. L’entretien préventif n’améliorepas la qualité du trottoir.

Aux fins de la protection du public, ilest important pour les municipalités deconnaître l’état des trottoirs. Il est recom-mandé à cet égard de procéder à l’inspectionet à la notation de l’état des trottoirs tousles quatre ou cinq ans. Dans le cas destrottoirs à forte circulation de piétons oudesservant un grand nombre de personnesâgées, une inspection annuelle ou bisannuelleserait justifiée. La notation de l’état des trot-toirs permet de prendre la bonne décisionlorsqu’il s’agit de choisir entre réparer ouremplacer un trottoir. Un exemple de registrede notation d’état est illustré à la figure 4.Soulignons que certaines municipalitésutilisent des manuels de service4 pourétablir l’état des trottoirs.

Bon nombre de municipalités ont recoursà des systèmes d’information géographique(SIG) pour cataloguer de l’information surles infrastructures. Il est recommandéd’inclure un répertoire des trottoirs, lequel

sera particulièrement utile au momentd’effectuer des travaux routiers ou destravaux liés à des canalisations enfouiesà proximité de trottoirs.

Réparations À mesure qu’une fissure s’élargit ou qu’unedénivellation (différence de niveau entreles deux bords d’une fissure) s’accentue, lesrisques de trébuchement augmentent. Lesroues d’une poussette ou de patins à roues

alignées, le talon pointu d’un soulier ouune canne restent coincés dans une fissurede 10 à 12 mm. Une dénivellation de 20 à25 mm peut causer des blessures graves auxpiétons. Les trottoirs qui présentent desfissures ou des dénivellations de cetteimportance doivent être réparés dans les plus

brefs délais. La notation régulière de l’état destrottoirs permet de planifier des réparationsavant que des défauts n’entraînent desrisques d’accident.

Les trottoirs présentant des fissuresd’une largeur supérieure à 10 mm doiventêtre réparés ou remplacés. Certains produitsde colmatage à base de ciment sont offertssur le marché mais leur efficacité à longterme n’a pas encore été démontrée. Il sepourrait bien que la qualité des travaux depréparation de la surface détermine lalongévité de la réparation.

Une dénivellation de moins de 20 mm peutêtre éliminée par meulage au moyen del’équipement spécialisé servant à adapter pourles fauteuils roulants les sections de trottoirexistantes qui aboutissent sur une rue.

Les trottoirs qui ont été soumis à unmouvement (inclinaison ou mouvement

uniforme) peuvent être remis au niveau parinjection de boue (figures 5a et 5b) s’ils necomportent pas de fissures et qu’ils n’ont pasfait l’objet d’effritement ou de poudrage.

Un coulis ou une laitance injecté dansdes trous (d’un diamètre de 63 à 75 mm)percés dans le trottoir remplit d’abord lesvides présents sous la dalle pour ensuiteexercer des forces de pression hydrostatiquequi soulèvent la dalle. Il importe de distribuerles trous de façon stratégique et de soulever

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Figures 5a et 5b. Aspect d’un trottoir avant et après une injection de boue



la dalle un peu à la fois afin de ne pasl’endommager et de ne pas abîmer lesdalles avoisinantes. Par ailleurs, il peut êtrenécessaire d’effectuer un trait de scie auxjoints de retrait afin d’éliminer les risquesde soulèvement des dalles avoisinantes.

Le coût de cette opération délicate :10 à 50 % environ du coût d’une nouvelleconstruction. Soulignons que ce coût peutvarier énormément d’une municipalité àl’autre selon que le service est offertlocalement ou non.

Résumé Les trottoirs sont importants du fait qu’ilspermettent aux piétons de circuler ensécurité. Leur tenue à long terme estfonction de la qualité des matériaux et de la

construction. L’inspection et la notation del’état des trottoirs tous les quatre ou cinqans contribueront à la protection du publicet permettront de prendre les décisions lesmeilleures lorsqu’il s’agira de choisir entreréparer et remplacer des trottoirs.

Documents de référence 1. Rajani, B. et C. Zhan. Performance of

Concrete Sidewalks : field studies,Revue canadienne de génie civil,24: 303–312, 1997.

2. Rajani, B. Comportement et tenue destrottoirs en béton, Institut de rechercheen construction, Conseil national derecherches du Canada, Solutionconstructive no 53, 2002, 6 p.

3. Portland Cement Association. ConcreteFloors on Ground , Engineering Bulletin,40 p., 2001.

4. American Public Works Association.APWA Paver : Pavement Condition IndexField Manual – Concrete, 1997.

M. Balvant Rajani, Ph.D., est agent de recherche principal du programme de Réhabilitation desinfrastructures urbaines de l’Institut de rechercheen construction du Conseil national derecherches du Canada.

© 2002Conseil national de recherches du Canada

Juin 2002ISSN 1206-1239

« Solutions constructives » est une collection d’articles techniques renfermant de l’information pratique issue de récents travaux de recherche en construction.

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