BÉTON COMPACTÉ AU ROULEAU:Cas des barrages

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1 BÉTON COMPACTÉ AU ROULEAU:Cas des barrages
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2 Principe de formulation
Plan: Naissance du BCR Définition Principe du BCR Principes - Compactage, Mûrissement Principe de formulation Avantages et inconvénients des BCR Conclusion

3 Naissance du BCR En 1960: Les premières utilisations du BCR(Bétons très maigres et compactés au rouleau ) ont commencé. Utilisation du BCR dans la construction des barrages. La technologie des BCR pour des centaines barrages est maintenant éprouvée. Horseshoe Bend Dam – Nouvelle Zélande

4 Définition Le BCR est : Une méthode de construction qui consiste à utiliser essentiellement un béton de ciment dont le dosage volumique en pâte est maintenu volontairement faible pour produire un béton frais ayant la consistance d’un sol humide non compacté. Un béton raide d’affaissement nul.

5 Principe du BCR De part sa consistance particulière, le BCR est généralement mis en place et compacté sous forme de couches minces avec les mêmes équipements généralement utilisés pour la construction routière. Pour la mise en œuvre on utilise: Camions à benne basculante Niveleuse (barrage) Rouleau compacteur (avec ou sans vibration)

6 Principe du BCR La consistance très «sèche» du BCR requiert toujours l’application d’un effort de compactage. Rapprocher les particules des granulats pour permettre à la pâte de ciment de combler les vides granulaires. Un BCR bien formulé et bien compacté est en mesure de développer des propriétés mécaniques semblables à celles d’un béton conventionnel fabriqué avec le même rapport E/L.

7 Le BCR s’est développé selon deux axes différents:
BCR pour barrages et ouvrages massifs. BCR pour pavages. La formulation, les méthodes de construction et les méthodes de mise en places diffèrent en fonction du type du BCR.

8 Liant : ciment Portland +ajouts ( CV, FS, laitiers,..)
Les BCR sont généralement fabriqués avec les mêmes matériaux que ceux utilisés pour le béton conventionnel. Granulats. Liant : ciment Portland +ajouts ( CV, FS, laitiers,..) Adjuvants : réducteur d’eau, retardateur, entraîneur d’air… Granulats Eau Air Ciment

9 Principes - Compactage
Toutes les propriétés des BCR sont étroitement liées au degré de compactage. Un BCR parfaitement compacté devrait avoir une résistance à la compression comparable à celle d’un béton conventionnel de même rapport E/L. Un bon contrôle du compactage in situ au chantier est essentiel.

10 Principes - Compactage
Utilisation des : Rouleaux vibrateurs (en mode statique et en mode dynamique). Rouleau à pneus de caoutchouc (Meilleure finition de surface).

11 Principes - Mûrissement
Pendant la mise en place, il est important de maintenir l’humidité superficielle des surfaces exposées à l’aide de: Retardateur d’évaporation. Arrosage. Application d’un produit de cure pigmenté blanc immédiatement après le compactage final du BCR. Ville de Montréal Ville de Montréal

12 Principes - Joints Utilisation des joints sciés pour le contrôle du retrait . L’ouvrage est construit par tranches ou plots indépendants, séparés par des joints de construction distants d’environ 15 m les uns des autres. Ces joints étant destinés à s’ouvrir, au fur et à mesure du refroidissement du massif, sont munis à l’amont de dispositifs d’étanchéité, constitués presque exclusivement de lames de cuivre ou de métal inoxydable.

13 Principe de formulation et de mise en oeuvre
1 Granulométrie optimale 2 3 Durabilité requise Pâte pour une maniabilité souhaitée

14 1 Granulométrie optimale
Les granulats occupent entre 80% et 85% du volume d’un BCR . Le diamètre maximal est de 40 à 80 mm pour les barrages. 1 Il est très important de bien choisir les granulats en optimisant : Maniabilité du BCR frais Propriétés mécaniques Coûts de production

15 2 Choix de la pâte pour la maniabilité souhaitée
La qualité du BCR mis en place est étroitement liée à la maniabilité du BCR frais et fonction du temps de consolidation Vebe .

16 Propriétés fondamentales - Maniabilité
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 1m3 du squelette granulaire compacté (L/m3) Les techniques de mise en place exigent que le temps de consolidation « Vebe » soit compris à l’intérieur de certaines plages optimales .Pour les barrages: 10 à 20 secondes .

17 La maniabilité est principalement fonction du dosage en pâte.
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. Manque de pâte: Trop de pâte: Faibles propriétés mécaniques maniabilité trop faible durabilité plus faible Meilleures propriétés mécaniques maniabilité trop élevée coût de production plus élevé

18 Maniabilité Augmentation de la maniabilité
Diminution du temps de consolidation Entrainement d’air dans le BCR

19 Maniabilité:

20 L’ajout d’air entraîné améliore très significativement la maniabilité des BCR.
Les faibles volumes d’air (<4%) ont peu ou pas d’effet sur la résistance Les volumes d’air >4% peuvent diminuer très significativement la résistance. Lors de la formulation, il faut donc en tenir compte.

21 Dosage en eau Consistance trop «humide» Consistance trop «sèche»
Remontée d’eau en surface Déformation excessive sous le poids des équipements de mise en place. Consistance trop «sèche» Risque de ségrégation Diminution de l’adhérence entre les couches Surface mal «fermée»

22 Choix du rapport E/L Le rapport E/L gouverne les propriétés mécaniques du BCR. 3 Augmentation du dosage en cendres volantes Diminution de la résistance au jeune âge (28 j) Augmentation de la résistance à long terme (91 j)

23 Analyse comparative de la performance de BCR pour barrages avec et sans air entraîné

24 Les défis à relever Développer une technologie pour améliorer le transfert de charge Au niveau des joints Au niveau des fissures les plus ouvertes

25 Avantages des BCR dans les barrages
Faible contenu en matières cimentaires (< 175 kg/m3) Faible chaleur d’hydratation Faible coût / m3(25% de moins que le coût d’une dalle en béton conventionnel). Rapidité de mise en place Technologie peu complexe Pas ou peu de coffrages Avantages techniques Grande stabilité volumique Relativement peu d’essais au laboratoire

26 Inconvénients des BCR dans les barrages
Qualité des parements Difficulté d’entraîner de l’air Coût de transport des matières cimentaires en régions éloignées

27 Conclusion

28 Merci pour votre attention