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Les chaussées en béton hydraulique Introduction : La chaussée est la partie d'u

Les chaussées en béton hydraulique Introduction : La chaussée est la partie d'une voie de communication affectée à la circulation des véhicules. Au Moyen Age, les routes importantes étaient recouvertes de cailloux et pierre liés à la chaux, terme qui a donné le mot chaussée, elle représente une partie importante des infrastructures routières. Plus tard, avec les nouvelles conditions des trafics notamment l’apparition des véhicules plus lourd et plus nombreux et le début de la mécanisation des travaux. Les structures des chaussées sont développées grâce à des techniques permettant d’assurer une circulation en tout temps avec sécurité et confort, pour ce faire elles doivent résister à un certain nombre de sollicitations. Ce développement touche la nature des matériaux utilisés ainsi que le mode de la réalisation. Dans ce travail, on va s’intéresser aux chaussées à revêtements rigides qui sont les chaussées en béton hydraulique. 1 Les chaussées en béton hydraulique I-1 Historique : L’emploi de liants hydraulique ou pouzzolanique dans les structures de chaussées était déjà connu par les romains car les pierres des chaussées romaines sont agglomérées à partir d’un mélange de deux parties de pouzzolane naturelle avec une partie de chaux. En France, et à la fin du siècle dernier, on a commencé à réaliser quelques coutres sections de chaussées en béton, dans la région de Grenoble, entre les cimenteries et les carrières les approvisionnant en matériaux. Vers 1925, un important programme fut engagé dans le Nord de la France pour convertir en béton de vieilles chaussées empierrées et d’anciens pavages. Dans la période industrielle qui a commencé à partir de 1930. Les U.S.A ont déjà engagé depuis quelques années la construction du réseau “Inter States“.L’Allemagne, à partir de 1933, organise les premiers grands chantiers de construction d’autoroutes avec chaussées en béton pour lutter contre le chômage et pour permettre un déplacement rapide d’unités militaires. La Belgique et les Pays Bas suivent, puis la France qui réalise le premier tronçon de l’autoroute de l’Ouest de St Cloud à Orgeval. Depuis 1962, nous sommes entrés dans la période moderne avec l’apparition de la machine à coffrages glissants.. En Algérie, les chaussées en béton des aérodromes apparaissent depuis la colonisation, pour des raisons militaires. L’aérodrome de Béchar a été construit depuis plus de 50 ans. 2 Les chaussées en béton hydraulique I-2 Définition des chaussées en béton hydraulique : Les chaussées en béton hydraulique ou les chaussées rigides, constituées par un ensemble de dalles en béton de ciment reposant sur une fondation également traitée aux liants hydrauliques. Dans ce cas, la dalle qui repose sur la couche de fondation, joue simultanément le rôle de couche de surface et celui de couche de base. La nature du béton hydraulique fait que la rigidité des dalles qui constituent la partie supérieure de la chaussée protège le sol support, qui est en général de qualité médiocre, des sollicitations mécaniques. La couche de fondation peut être : -En béton maigre. -En grave traitée aux liants hydrauliques avec éventuellement interposition de béton poreux. -L’ancienne chaussée en enrobés ou en béton. I-3 Avantages et inconvénients: Les chaussées en béton hydraulique peuvent supporter un trafic lourd, c'est-à-dire des charges élevées (aérodromes) ou des charges moyennes à fréquence élevée (autoroutes), donc elles ont une bonne résistance mécanique. Leur résistance au poinçonnement très élevée due à l’atterrissage des avions, leur résistance au feu et leur insensibilité aux hydrocarbures (kérosène, essence………), la clarté du béton en surface réduisant les coûts d’éclairage, ainsi que la longue durée de vie et la facilité de l’entretien et de réparation font la tendance de choisir ce type de chaussées. 3 Les chaussées en béton hydraulique Mais leur exécution, qui comporte certaines opérations de détail assez délicates (exécution des goujons et des joints, remplissage des joints……… etc.) ne peut être le fait que d’un personnel spécialisé et parfaitement entraîné, et exige un coût très élevé. I-4 Différents types des liants hydrauliques : Ce sont des produits capables, lorsqu’on les met en présence d’eau, de donner lieu à un phénomène de prise, c’est-à-dire à des mécanismes de dissolution et de recristallisation qui rigidifient le produit jusqu’à en faire une véritable roche. On peut les classer en trois catégories : a) les liants hydrauliques au sens strict qui forment, par réaction avec l’eau, des composés hydratés stables présentant entre eux et avec les granulats une forte adhérence. Ce sont les ciments et les cendres volantes hydrauliques ; b) les liants dont les propriétés hydrauliques ne se manifestent qu’en présence d’un activant. C’est le cas du laitier qui ne réagit qu’en présence de bases telles que la chaux ou le gypse sodé ; c) les liants pouzzolaniques qui ne réagissent qu’après addition de chaux en proportion appropriée. La chaux n’est plus seulement un activant, mais un élément de la réaction qui s’intègre dans les édifices moléculaires qui se créent au cours de la cristallisation. Entrent dans cette catégorie les pouzzolanes volcaniques (qui, additionnées de chaux, donnaient le ciment des romains) et les cendres volantes silico-alumineuses provenant des centrales thermiques au charbon. 4 Les chaussées en béton hydraulique II Différents Types de chaussées en béton : II-1 -Chaussées à dalles courtes non armées et non goujonnées (BC): (Dalles courtes dites « californiennes ») Ce type des structures de chaussée constituées de dalles courtes à joints transversaux correspond à la technique la plus ancienne. Les joints délimitant les dalles sont sciés avec un espacement variant de 4 à 7,5 m pour limiter l’amplitude de l’ouverture des fissures (figure II.1). Les joints transversaux sont perpendiculaires à l’axe de la chaussée. Fig. II-1-1 On réalise en général ces joints par sciage du béton sur environ 1/5 de l’épaisseur de la dalle. Cette opération doit être réalisée quand le béton est au jeune âge et avant qu’il ne fissure, a pour effet de créer un point faible dans le béton, de façon à provoquer la fissuration sous le trait de scie. Dans ce cas, un phénomène 5 Les chaussées en béton hydraulique dit “engrènement“ se produit grâce au contact entre les granulats situés de part et d’autre de la fissure. Le phénomène d’engrènement favorise le transfert de la charge d’une dalle à l’autre et s’oppose au mouvement vertical différentiel entre les deux dalles. Malheureusement, sous l’effet de la répétition des charges, l’engrènement devient plus faible à cause de l’abrasion des granulats en contact au niveau de la fissure. Fig. II-1-2 fonctionnement d’une dalle en béton (technique des dalles californiennes) Dans tous les cas, le phénomène de battement des dalles est inévitable dans les chaussée en béton sans armature, ni goujon de liaison, en raison de faible poids relatif d’une dalle par rapport à celui d’un poids lourd. Ce phénomène mécanique dommageable à la bonne tenue de la chaussée, car le transfert brutal de la charge d’une dalle à l’autre provoque un choc violent sur la partie supérieure de la couche de fondation. 6 Les chaussées en béton hydraulique Afin d’améliorer le comportement de cette structure, diverses solutions sont possibles, notamment en renforçant le béton par des aciers. II-2 -Chaussées à dalles courtes non armées et goujonnées (BCG) : Afin d’améliorer le comportement des joints transversaux et le transfert de l’effort tranchant entre dalles, des goujons sont disposés à mi-épaisseur de la dalle au niveau de chaque joint . Fig.II-2 dalles goujonnées : coupe longitudinale au niveau d’un joint de retrait. Les goujons sont des barres d’acier lisses de nuance FeE24, de diamètre 30 mm et de longueur varie entre 40 et 55 cm. Ces goujons ne doivent pas induire d’efforts mécaniques de traction dans le béton lors des mouvements des dalles liés aux phénomènes de contraction ou d’allongement par effets thermiques ou hydriques. Ils doivent donc pouvoir glisser librement dans leur logement. Donc les goujons doivent être lisses, rectilignes, et enduits d’un film bitumineux mais suffisamment mince pour qu’il n’y ait pas un jeu vertical (une couche trop épaisse annule le rôle du 7 Les chaussées en béton hydraulique goujon); les goujons sont placées parallèlement à l’axe longitudinal de la chaussée, et espacés de 30 cm environ. Les goujons sont utilisés dans les joints transversaux et les aciers de liaison dans les joints longitudinaux. Les goujons sont placés à l’avancement sur des supports appelés paniers. Cette technique, bien adaptée aux trafics d’avions lourds est utilisée sur les aires aéronautiques civiles. A titre indicatif, l’épaisseur des fondations en béton maigre varie de 15 à 20 cm et celle des dalles de béton de ciment goujonnées de 25 à 40 cm. II-3 Chaussées en béton armé continu (BAC) : Le principe du béton armé continu est de laisser se former les fissures de façon aléatoire, mais de limiter leur ouverture et d’assurer en continuité le transfert des charges à l’aide d’armatures continues qui répartissent par adhérence. Cette technique a vu le jour aux U.S.A dans les années 1950 pour la réalisation d’autoroutes du réseau “Inter-States“.En Europe, cette technique est très utilisée dans le domaine routier en Belgique à partir de 1970. En France, les premiers travaux remontent à 1983 avec la réalisation d’un chantier de uploads/Ingenierie_Lourd/ expose-des-chaussees-en-beton-hydraulique.pdf