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béton compacté ou remblai rigidifié compacted concrete or stiffened embankment

béton compacté ou remblai rigidifié compacted concrete or stiffened embankment E. LEDEUIL Ingénieur A rts et M étiers D octeur en M écanique des Sols E.D .F. R égion d'Équipem ent A lpes-M arseille* R ésum é L es graves-cim ent sont largem ent utilisés en France et ailleurs depuis des années surtout en travaux routiers, m ais quelle est donc la différence capable de m obiliser tous les constructeurs et concepteurs de barrages depuis seulement quelques m ois ou au m axim um quelques années, lorsque l’ on parle de « B éton Compacté » . C’est à cette question que l’auteur a essayé de répondre. Abstract The gravels-cement have been widely used in France and else where for many years particulary tor roads works, but what is the difference capable to mobilize all dam constructors during the past few months or at most few years, when one speaks about « Roller Compacted Concrete » . This is the question that the author has tried to answer. * B.P. 560 - 13275 M arseille Cedex 2. 62 N° 39 r e v u e f r a n ç a is e d e g é o t e c h n iq u e 1. IN TR O D U C TIO N Il n’ y a même pas un an que cette nouvelle technique est apparue et elle a surpris de nombreux ingénieurs avec la deuxième partie de la question 57 du 15e Congrès International des Grands Barrages, intitulée : « Béton Compacté au Rouleau » . U n grand nombre d’ ingénieurs se sont alors trouvés confrontés à cette nouvelle manière de concevoir et de construire des barrages. Un certain nombre de travaux avaient été effectués avec cette technique mais ne pos sédaient ni nom ni publicité. Le tableau I donne une des premières listes établies souvent avec des appella tions rétro-actives. On a pu ces derniers mois entendre parler de « Béton Compacté » (B.C. en français ou B.C.R. = Béton Compacté Roulé) ou de R.C.C. (en anglais Roller Compacted Concrete). L'histoire suivante vécue par l’auteur est très significa tive. En mai 1986, un Conseil étranger, chargé par E.D.F. de réaliser une analyse critique d’ un projet de barrage en Guyane, avait terminé son rapport par une petite phrase : « Une solution en « Béton Compacté » permettrait de réaliser une économie de 150 M F sur le devis... » Immédiatement nous nous sommes lancés dans l'étude de cette nouvelle technique et de ses incidences. La première idée qui nous fut suggérée fut de rempla cer la digue derrière l’ usine par du « Béton Compacté » pour gagner 105 M F! La réponse était évidemment négative car mettre quatre fois moins de matériau qua tre fois plus cher garde le même coût. Toutefois ayant obtenu l’ autorisation de revoir entière ment la conception et l’ organisation nous avons trouvé les moyens d’ espérer de sérieuses économies. Remarquant la rapidité d’ exécution de cette nouvelle technique, le chemin critique du projet pouvait ne plus passer par les barrages. L'usine seule devait être prise en compte ; or il fallait trois ans pour faire une telle usine ; le délai global serait de trois ans et les barrages pouvaient être réalisés en temps masqué pourvu que leur conception soit modifiée. On pouvait donc gagner un an et demi ou deux ans, gain très appréciable en pays lointain. Un deuxième avantage concernait la conception où des ouvrages beaucoup plus simples pouvaient être envisagés, bénéficiant en particulier des capacités de submersion des barrages en cours de construction. Les ouvrages provisoires tels les batar deaux pouvaient être sim plifiés et devenir d’ usage de très courte durée ; ils pouvaient s’ inclure dans des périodes d’étiage... On pourrait continuer à parler de cet ouvrage mais tel n’est pas le but de cet article. U n deuxième exemple peut être décrit sur un site en France où le maître d’ ouvrage ne voulait pas d’un mur en béton de 50 mètres de haut, même en « Béton compacté », pour remplacer la digue en terre prévue en premier projet. L’ auteur a alors proposé de donner à ce matériau l’ appellation nouvelle, plus que de réalité nouvelle, de « REMBLAI RIG ID IFIÉ » qui en fait expli que l’ origine de cette nouvelle technique. Il s’ agit en effet de rigidifier un remblai, qui normalement s’étale avec des pentes amont et aval de l’ ordre de 2 à 3 pour 1, pour le ramener à des raideurs plus grandes que 1 pour 1, soit 0,8 ou 0,7 ou même 0,6 pour certains projets américains. Quant à l’ amont, avec un coffrage grimpant ou d'autres techniques, la verticale permet d’ économiser presque la moitié inutile du barrage. Le résultat est une masse de remblais 4 à 5 fois plus faible (fig . 1). La nécessité d’ aller vite pour limiter l’ effet des reprises oblige à concevoir un jeu de pistes évolutives dès l’ ori gine. Ces pistes peuvent alors être conservées et orga- Fig. 1 . — Étude comparative d'une solution « TERRE » et d'une solution « BÉTON COMPACTÉ ». BÉTON COMPACTÉ OU REM BLAI RIGIDIFIÉ 63 Tableau I. — Principaux ouvrages réalisés ou prévus en béton compacté (liste écourtée). N o rn Pays A nnée V olum e m 3 Shimen............................................ T W 1960 A lpe Gera......................................... IT 1964 1 700 000 M anicouagan 1 ........................................ C D 1965 20 000 Q uourra della M iniera........................... IT 1968 650 000 Tarbela............................................ P R 1974/8 2 800 000 Itaipu............................................... PR /B Z 1978 26 000 O hkaw a ........................................... JP 1979 300 000 Shim ajigaw a ..................................... JP 1981 165 000 W illow Creek..................................... U S 1983 329 000 Tamagawa........................................ JP 1984 750 000 U pper Stillw ater.................................. U S 1985 963 000 Tamagawa........................................ JP 1988 1 000 000 M onksvilli......................................... U S 1986 230 000 Pirika............................................... JP P 120 000 G alesville ......................................... U S P 166 000 M ano............................................... JP P 106 000 A sahi Ogawa..................................... JP P 174 000 Sakai Gawa...................................... JP P 310 000 L es O livettes...................................... F 1986/7 76 000 L a Verne........................................... F P 200 000 Petit Saut......................................... F P 210 000 Orlu................................................ F P 650 000 la verne barrage réservoir F ig. 2. — Étude paysagère. 64 N° 39 REVUE FRANÇAISE D E GÉOTECHNIQUE F ig. 3. — Composition prévue à Monksville (U.S.A.) et application à Petit Saut en discontinu. nisées afin de supprimer l’ effet de mur en béton. L’ insertion dans le paysage peut alors y gagner (fig. 2). Nous parlons de remblai, ... parce qu’ il s’ agit effective ment de remblai. La mise en place se fait avec des engins de terrassement comme tout remblai. Il n’ y a plus de plots en béton, avec des joints, tout est traité et doit être traité en continu. Bien sûr, tout n’ est pas aussi simple que cela mais la technique est lancée et a de sérieuses chances de réussir. 2. QU’EST-C E Q UE L E BÉTO N C O M PAC TÉ ? Il s’ agit d’ un béton, c’ est-à-dire d’ un assemblage de cailloux sélectionnés capables de se serrer au maxi mum (courbes de références de FAURY ou BOLO- M EY (fig. 3) auquel on ajoute un liant, en principe du ciment et un peu d’ eau. On doit alors utiliser un malaxeur à grand débit du type centrale routière à axe horizontal et travaillant en continu. Suivant les chan tiers il faut des capacités de production de 600 t/h à 1 000 t/h. On remarquera que les centrales de 200 t/h parfois suffisantes pour de petits chantiers ne permettent pas l’ utilisation de cailloux supérieurs à 30 ou 40 mm ce qui est regrettable. Voilà des années que l’ on fait des graves-ciments sur les routes (2 millions de m3 par an en graves ou sables- laitier, ciment ou chaux...) mais jamais ce matériau n’a eu l’ honneur de devenir noble au point de faire des barrages. S’ agissant d’ un remblai, de par sa mise en place, il est logique de retrouver les courbes de compactage de « PROCTOR ». Comme on le voit sur un graphique type (fig. 4), on peut espérer serrer les matériaux à des compacités plus élevées que celles normalement obte nues pour les bétons. Ceci a plusieurs conséquences : Pour obtenir des serrages à des densités de 2,5 avec des agrégats dont la densité est de 2,7, la teneur en eau doit impérativement être inférieure à 3 % ce qui devient très vite une limite. En effet, il faut mouiller les cailloux, soit entre 1 et 2 %, et il faut hydrater le ciment. Il faut surveiller l’ évaporation mais elle est lim i tée par la rapidité d’ exécution. Comme les densités sèches sont très fortes grâce au compactage puissant, l’ étanchéité est améliorée car il y a moins de place pour l’ eau. M uploads/Ingenierie_Lourd/ geotech-1987039-p-61.pdf