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Les exemples d’application : Le viaduc de Volesvre & du PI1 de la déviation de

Les exemples d’application : Le viaduc de Volesvre & du PI1 de la déviation de Loudéac Patrick DANTEC Consultant expert (d’après présentations de C.Aubagnac, B.Thauvin, M.Menguy CEREMA) FORMATION LES GUIDES DE DURABILITÉ DES BÉTONS 14 & 15 novembre 2016 2 Doublement du viaduc de Volesvres 4 Remerciements aux contributeurs de la DTer Centre-Est du Cerema à cette démarche : Pascal Bligny, Benoît Clément, Christian Lacroix, Marjorie Rabasse du DL Autun Bruno Boulet du DL Clermont-Ferrand et au LNEC de Lisbonne : Nuno Gomez et Manuela Salta APB du viaduc de Volesvres 5 Forte motivation de la DIR Centre Est pour tester l'application de la démarche d’approche performantielle sur les bétons d'ouvrages d'art et la rendre « à terme » contractuelle. Motivation surtout liée à ses missions d'exploitant d'un réseau routier : recherche de la plus grande « durée d'utilisation » des ouvrages avec le moins d'interventions de maintenance possible. Une première expérience lors de la construction du pont sur le Cher, où l'approche performantielle a été rendue contractuelle pour certains bétons. Opportunité de la construction de l'ouvrage de doublement du viaduc de Volesvres… Le contexte 6 Construction de l’ouvrage de doublement du viaduc de Volesvres (71) dans le cadre de la mise à 2 x 2 voies de la RN 79 (RCEA) Maître d'Ouvrage: DREAL Bourgogne Maître d'Oeuvre: DIR Centre Est Marché attribué au groupement d'entreprises CBR-TP (mandataire), SNCTP et IOA Construction + ZM pour le lot « charpente métallique » 5 travées continues de 32 à 52 mètres de portée (long. totale 206 m) Tablier en caisson mixte de hauteur constante : - caisson métallique ouvert, avec âmes inclinées - hourdis supérieur constitué par une dalle en béton armé d’environ 0,30 m d'épaisseur moyenne Culées enterrées en Béton Armé, fondées sur pieux Piles architecturées en Béton Armé, fondées sur pieux Présentation de l’OA 7 Présentation de l’OA 8 Prescription des bétons suivant l'approche prescriptive classique (NF EN 206-1 + F65 du CCTG de décembre 2008 + préventions RAS, RSI, Gel interne et écaillage). Décision de tester sur cet ouvrage, de façon volontaire et non contractuelle, l'application des Recommandations provisoires « Maîtrise de la durabilité des ouvrages d’art en béton – Application de l’approche performantielle » du LCPC de mars 2010 sur le béton des appuis et le béton du hourdis du tablier en ossature mixte (classes d'exposition XC4/XF1). Démarche soutenue par l’IFSTTAR (groupe « Innovations OA » du RST). Dès le démarrage des travaux : - Sensibilisation des acteurs du chantier (entreprises, fournisseur de bétons : société BCMC « Béton Contrôlé Montceau le Creusot ») à cette démarche; - Association de la profession (ATILH, SNBPE et CIMBéton). Le contexte 9 Etablissement d'un programme de contrôle, se conformant aux préconisations des Recommandations provisoires du LCPC, basé sur le planning général prévisionnel des travaux hors intempéries Plan de contrôle 10 Implication des Départements Laboratoires d'Autun et de Clermont-Ferrand de la DTer CE du Cerema, ainsi que les laboratoires centraux des cimentiers : Calcia CTG et Lafarge LCR. Modes opératoires d'essais conformes à l'annexe 1 des Recommandations LCPC: « Modes opératoires simplifiés : Résistivité électrique et migration des ions chlorure sous champ électrique. Porosité à l’eau. Perméabilité au gaz Cembureau » + établissement par le CETE de Lyon d’un document « Modes opératoires communs - essais de porosité accessible à l'eau et de résistivité électrique sur bétons durcis » (suite à la réunion du 22 février 2011: bilan du suivi de la formule « béton d’appuis ») En outre Lafarge LCR a réalisé des essais de carbonatation accélérée en laboratoire et des essais de carbonatation naturelle en conditions abritées ou non sur le site de l'ouvrage et sur un autre site. Plan de contrôle 11 Bétons « XC4 / XF1 »: * prélèvements pour essais « d'information » à 28 jours (porosité accessible à l'eau et résistivité électrique): une mesure jusqu’à 100 m3 + une mesure par tranche de 100 m3 supplémentaire ou fraction restante => 6 séries d'essais pour le béton « appuis » et 8 séries d'essais pour le béton du hourdis, * prélèvements pour essais « de contrôle » à 90 jours (porosité accessible à l'eau et perméabilité aux gaz): une mesure jusqu’à 500 m3 + une mesure par tranche de 500 m3 supplémentaire ou fraction restante => 2 séries d'essais pour le béton « appuis » et 2 séries d'essais pour le béton du hourdis. Plan de contrôle 12 Recommandations LCPC – Porosité accessible à l’eau Protocole : étape 1, saturation sous vide - Mise sous vide (sans eau) à 0,025 bar (+/- 0,005 bar) pendant 4 h - Injection d’eau en conservant le vide - Maintenir le vide pendant 44 h => 68 h (*) (*) Possibilité d’allonger la durée de saturation en fonction de la nature du béton et/ou de son état hydrique initial dans le cas des carottes (annexe 1 des Recommandations LCPC…) Remarque: NF P18-459 (mars 2010): 44 h de maintien du vide avec eau 13 Mesure des indicateurs de durabilité (spécifiés au marché) à 90j : Confection de 3 éprouvettes 11X22 (NF EN12390-2) Recommandations LCPC - Épreuve d’étude Vis-à-vis du risque de corrosion des armatures 1 1c 1a 1b 2 2c 2a 2b 3 3c 3a 3b 1a, 2a, 3a Perméabilité au gaz (Kgaz) 1b, 2b, 3b Résistivité électrique (ρ) Coef. de diffusion des chlorures (Dapp) 1c, 2c, 3c Porosité à l’eau (Peau) Jugement de la conformité : moyenne de 3 résultats (3 éprouvettes distinctes) à 90j : ! Kgaz (90j, épreuve d’étude) < Kgaz (marché) ! Dapp (90j, épreuve d’étude) < Dapp (marché) ! Peau (90j, épreuve d’étude) < Peau (marché) 14 En complément (perspective épreuve de convenance) : Confection de 3 éprouvettes 11X22 (NF EN12390-2) Recommandations LCPC - Épreuve d’étude Vis-à-vis du risque de corrosion des armatures Moyenne de 3 résultats (3 éprouvettes distinctes) à 28j : ! Peau (28j, épreuve d’étude) ! ρ (28j, épreuve d’étude) 1 1c 1b 2 2c 2b 3 3c 3b 1b, 2b, 3b Résistivité électrique (ρ) 1c, 2c, 3c Porosité à l’eau (Peau) Validation de l’épreuve de convenance 15 L’épreuve de convenance se limite à des mesures de porosité (Peau) et de résistivité (ρ) à 28j : - Confection de 3 éprouvettes 11X22 (NF EN12390-2) - Résultats comparés à ceux de l’épreuve d’étude à 28j Recommandations LCPC - Épreuve de convenance Vis-à-vis du risque de corrosion des armatures L’épreuve de convenance est reconnue probante si : ! Peau (28j, épreuve convenance) < 1,1.Peau (28j, épreuve d’étude) ! ρ (28j, épreuve convenance) > 0,8. ρ (28j, épreuve d’étude) 16 Critères de jugement de la conformité : A 28 jours : ! Peau (28j, contrôle) < 1,1.Peau (28j, épreuve étude) ! ρ (28j, contrôle) > 0,8. ρ (28j, épreuve d’étude) A 90 jours : ! Peau (90j, contrôle) < Peau (marché) ! Kgaz (90j, contrôle) < Kgaz (marché) ! Dapp (90j, contrôle) < Dapp (marché) + Contrôles des enrobages (Cmin)… Recommandations LCPC - Épreuve de contrôle Vis-à-vis du risque de corrosion des armatures 17 Rappel: approche performantielle non contractuelle Pas d’épreuve d’étude spécifique aux essais performantiels vis à vis du risque de corrosion ; les premiers essais ont eu lieu à l’occasion des épreuves de convenance des bétons. => Par la suite, j’applique les critères de conformité de l’épreuve d’étude aux résultats d’essais obtenus lors des épreuves de convenance… APB du viaduc de Volesvres 18 Formules de béton 19 Formules de béton et quelques résultats 20 Les résultats: exemple béton Hourdis 21 ! Du point de vue de l’approche prescriptive contractuelle, les 3 premières formules de béton (pieux, appuis et hourdis) sont conformes. ! Vis à vis de l’approche performantielle : Les valeurs de porosité accessible à l'eau dépassent les seuils des Recommandations provisoires du LCPC (jusqu'à +1,3% en valeur absolue pour les bétons « CEMI » et jusqu'à +3,5% pour le béton « CEM III ») <=> conséquence vraisemblable du mode opératoire pratiqué pour ces mesures, avec une étape de saturation sous vide (25 mbars) du béton de durée de 72 heures (au lieu de 48 heures, voire moins). Notes: Les seuils de porosité accessible à l'eau préconisés par les Recommandations provisoires du LCPC sont vraisemblablement cohérents avec le(s) mode(s) opératoire(s) antérieurement pratiqué(s). Par ailleurs ces seuils ont été définis sur la base de résultats obtenus essentiellement (voire exclusivement) avec des ciments de type CEM I. Exploitation des résultats 22 En complément pour les mesures de porosité accessible à l'eau : - les ordres de grandeur des porosités à 90 jours mesurées sur les 4 bétons sont « similaires », avec cependant des valeurs plus importantes (environ + 1%) mesurées sur le béton « CEM III » : CEM I : de 13,6 % à 15,7 % CEM III : de 14,5 % à 16,5 % ; - la dispersion des résultats au sein d'un même prélèvement est faible (< 3% en valeur relative dans la quasi totalité des cas) ; - les écarts-types des mesures réalisées par le DL Autun sont faibles (0,6% en valeur absolue maxi) ; - les écarts entre laboratoires sur essais uploads/Ingenierie_Lourd/ pfc-lpee-exemples-application-dantec-vf-15-11.pdf