BETON COMPACTE AU ROULEAU (BCR) Préparé par : OUSAID Aissam AIT OUKTIR Abdelkrim

PLAN INTRODUCTION AU BETON COMPACTE AU ROULEAU COMPOSITION PROPRIETE INTERET FORMULATION MISE EN ŒUVRE CONCLUSION

Introduction Définition du BCR -mélange raide sans affaissement de granulats inertes, de ciment(avec éventuellement des ajouts) , d'eau et d’adjuvants -Mis en place par compactage à l’aide des engins de travaux publics (rouleau compresseur vibrant, plaques vibrantes…) pour être bien consolidé -Le BCR n’est pas armé et sa mise en place se fait sans coffrage .

Introduction Définition du BCR Le BCR s’est développé selon deux axes différents: -le BCR pour barrages et ouvrages massifs -le BCR pour routes (pavages).

Introduction Historique 1935: Premières utilisations du ciment pour la construction de routes (sol-ciment) 1960: Premières utilisations du BCR Bétons très maigres, compactés au rouleau Construction de barrages La technologie des BCR pour barrages est maintenant éprouvée Des centaines de barrages en BCR ont déjà été construits Horseshoe Bend Dam – Nouvelle Zélande

Introduction Historique 1970: Premières utilisations des BCR pour la construction de routes Chemins forestiers en Colombie-Britannique La technologie des BCR pour pavages est une évolution de la technologie des BCR pour barrages Bétons sans affaissement Faible volume de pâte Résistance à la compression généralement comprise entre 40 MPa et 60 MPa Technologie éprouvée

Introduction Principales applications des BCR pour pavages Industrie forestière Secteur minier Secteur agricole Aire de manutention, entreposage (solide / vrac) Quai de chargement Stationnement pour l’industrie lourde Compostage / recyclage Dépôt de neige usée Fondation de routes

Des ajouts peuvent êtres ajoutés Composition Liant Ciment Portland dont la classe varie en fonction des performances voulues BCR pour pavage : dosage < 300 Kg/m3 BCR pour barrages : dosage < 175 kg/m3 Des ajouts peuvent êtres ajoutés

Composition Granulats occupent 75 à 85% du volume total d'un mélange de BCR. Roulés ou concassés BCR pour pavage : Dmax 40 à 80 mm BCR pour barrage : Dmax 20 ou 25 mm

Composition L’Eau Teneur en eau faible de l'ordre de 4 à 6% fixé lors de l'essai Proctor modifié L'eau est de qualité potable avec une teneur en sels dissous inférieurs à 1 g/l et une teneur en matière de suspension inférieure à 0.5%. Attention aux conditions atmosphériques et de transport.

Composition Adjuvants Adjuvants non utilisés: Retardateurs de prise Réducteurs d’eau Accélérateur de prise Les fluidifiants

Propriétés Module d’Young : 30 GPa après 28 jours de mûrissement Maniabilité Moyenne BCR est très sensible à la ségrégation Resistance à la compression : 40 à 60 Mpa Resistance à la flexion : 6 MPa à 8 MPa à 7 jours Module d’Young : 30 GPa après 28 jours de mûrissement Mauvaise qualité de surface

Intérêts Les Barrages Avantages Faible contenu en matières cimentaires (< 175 kg/m3) Faible chaleur d’hydratation Faible coût / m3 Rapidité de mise en place Usines en continu Convoyeurs Technologie peu complexe Grande stabilité volumique

Intérêts Les Barrages Par rapport à un ouvrage en terre Volume plus faible Meilleure résistance à l’érosion Imperméabilité Possibilité de prévoir une centrale adjacente à l’ouvrage Par rapport à un ouvrage en béton Moins de matières cimentaires Rapidité de mise en place Pas ou peu de coffrages

Intérêts Les Pavages Faible contenu en matières cimentaires (< 300 kg/m3) Faible coût / m3 Propriétés mécaniques élevées Compression: > 40 Mpa Flexion: > 6 MPa Développement rapide des propriétés mécaniques forte résistance au cisaillement au niveau des joints et des fissures Rapidité de mise en place Usines en continu Utilisation de paveuses

Intérêts Les Pavages Durabilité élevée Résistance à l’abrasion Résistance au gel Bien adapté aux lourdes charges Pas d’orniérage Peu de main d’œuvre Moins de dégagement thermique que l’asphalte Confort des ouvriers Technologie peu complexe Grande stabilité volumique Peu ou pas de joints Ni armatures d’aciers, ni goujons Entretien simple et moins couteux Une meilleure visibilité la nuit Les Pavages

Intérêts Les Pavages

Formulation •Teneur en liant optimale => propriétés mécaniques désirées à un coût minime •Rapport E/C ajusté => maniabilité optimale •Teneur en eau adéquate => pas d’ondulations à l’état frais, ni de ségrégation •Proportions des classes granulaires fixées => atteindre la densité désirée

Formulation Un BCR optimal devrait comporter à peu près la quantité de pâte nécessaire pour remplir les vides du squelette granulaire et pour obtenir la maniabilité désirée Pas assez de pâte Faibles propriétés mécaniques, maniabilité trop faible, durabilité plus faible Trop de pâte Meilleures propriétés mécaniques, maniabilité trop élevée, coût de production plus élevé

Formulation Démarche en 3 étapes : 1- Choix d’une granulométrie optimale 2- Choix du dosage volumique en pâte pour obtenir la maniabilité souhaitée 3- Choix du rapport E/L de la pâte pour atteindre les caractéristiques mécaniques et la durabilité requises

Formulation p = (d/D)0,45 1- Granulométrie Proportions gros - moyen - fin Minimiser les vides du squelette granulaire Les courbes “Fuller- Thompson” sont un bon point de départ p = (d/D)0,45

Formulation 2 – Choix du volume de pâte BCR pour pavage La maniabilité d’un BCR est fonction du rapport Vp / Vvc : Vp: Le volume de pâte (eau + ciment + ajout) dans 1 m3 de BCR (L/m3) Vvc: Le volume des vides dans 1 m3 du squelette granulaire compacté (L/m3) BCR pour pavage

Formulation Le rapport E/L gouverne les propriétés mécaniques 3 – Choix du rapport E/L Le rapport E/L gouverne les propriétés mécaniques Augmentation du dosage en cendres volantes Diminution de la résistance au jeune âge (28 j) Augmentation de la résistance à long terme (91 j) L’utilisation d’un liant contenant de 10% - 20% de cendres volantes diminue 15 à 20% la résistance à 28 jours

Production Deux types d’unités de production centrale fixe centrale mobile Caractéristiques importantes Fiabilité Taux de production Énergie de malaxage Calibrage

Production Excellente productivité (80 à 150 m3/h) Centrale mobile Excellente productivité (80 à 150 m3/h) Installation à proximité du site de construction (délais de transports réduits) Malaxage énergique en continu Mélange homogène Dosage fiable des constituants Calibrage facile

Production Production moins importante (40 à 60 m3/h) centrale fixe Production moins importante (40 à 60 m3/h) La cuve ne doit être remplie qu’à 60%-70% de sa capacité Dosage très fiable Peu de problèmes de calibrage Temps de malaxage plus long que le béton conventionnel

Transport Le transport du BCR se fait généralement à l'aide de camions à bennes basculantes. Le temps d’attente ne doit pas dépasser 30 à 45 minutes, sous une température ambiante de 27 °C. si la durée du transport devrait dépasser 45 min, ou si la température ambiante serait supérieure à 27 °C, il faudra répandre sur la benne, juste après le chargement, un produit réducteur d'évaporation tel que les émulsions résineuses.

Transport Pavage Transport à l’aide de camions à benne basculante Délai variable selon mélange et conditions ambiantes

Transport Barrage Camions à benne basculante Convoyeurs

Mise en place Conditions météorologiques: Il est interdit de mettre en œuvre le béton si la probabilité de précipitation est > à 50%. La température ambiante doit être > à 5°C durant les 24h suivant l’exécution. En cas de pluie, interrompre la mise en œuvre, compléter le plus rapidement possible le compactage du béton déjà mis en place, et protéger les surfaces fraîchement compactées contre la pluie.

Mise en place Préparation de l’infrastructure: Compacter la fondation granulaire à au moins 95% de la masse volumique Humidifier la surface de la fondation granulaire juste avant la mise en place du béton pour avoir un profil plan, uniforme et lisse après nivellement, tout en évitant l’excès d’eau Excaver les zones humides de la fondation granulaire et les remplacer par du nouveau matériau granulaire

Mise en place Répandage et réglage: La mise en place du BCR se fait au moyen d’un finisseur équipé d’une poutre à haut pouvoir de compactage et d’un dispositif de nivellement automatique. Ryqe(hr-ux

Compactage Objectif: La densification du BCR pour une bonne résistance en compression et en flexion. Opérations: Les opérations de compactage doivent débuter au maximum 10 min après la mise en œuvre et durer au maximum 60 min à partir du malaxage en centrale. Le processus de compactage passe par 4 étapes : 1.Deux passes du compacteur à rouleau sans vibration pour consolider le matériau 2.Quatre passes ou plus avec vibration jusqu’à l’obtention de la compacité désirée 3.Quelques passes de l’engin à pneus pour fermer les éventuels vides et petites fissures superficielles 4.Epauler les bords avec des matériaux stables placés à l’avance

Compactage Rouleaux vibrateurs (en mode statique et en mode dynamique) Rouleau à pneus de caoutchouc (Meilleur fini de surface)

Mûrissement Pendant la mise en place, il est important de maintenir l’humidité superficielle des surfaces exposées Retardateur d’évaporation Vaporisation d’eau en bruine

Mûrissement En raison de la faible teneur en eau du BCR, une cure soignée s'impose, immédiatement après le compactage. si une couche en enrobé ou un enduit superficiel est prévu sur le BCR, on fait recours aux produits de cure comme les émulsions bitumineuses. si le BCR n'est pas recouvert, on applique une cure à l'eau dont la durée est d'environ une semaine. Afin d'éviter un délavage à la surface fraîchement compactée, l'eau ne doit être, au début, que finement vaporisée.

Mûrissement Joints sciés pour le contrôle du retrait Réalisés le lendemain matin de chaque journée de bétonnage Sciage sur 1/4 de l’épaisseur Espacement de 10 à 20 m

Conclusion La technologie des BCR est éprouvée et de plus en plus utilisée Barrages, pavages Les BCR sont particulièrement bien adaptés pour la construction de pavages très sollicités Durée de vie plus longue que celle d’un pavage en asphalte Plus économique qu’un pavage conventionnel en béton Rapidité de construction Coûts d’entretient plus faibles (par rapport à l’asphalte) Actuellement, technologie limitée aux pavages pour véhicules à basse vitesse

Conclusion Les BCR sont des matériaux hautement optimisés Propriétés mécaniques élevées pour un dosage en ciment donné Rapport flexion / compression élevé Les BCR peuvent être produits sans adjuvants de haute technologie Technologies de production et de mise en place simples et rapides Peuvent contenir de forts dosages en ajouts minéraux

Merci de votre attention