Techniques de Techniques de réparation des réparation des ouvrages de béton ouvrages de béton

Techniques de Techniques de réparation des réparation des

ouvrages de béton ouvrages de béton

Par : Par :

Jacques Beaulieu, ing. M.Sc.A.

Jacques Beaulieu, ing. M.Sc.A.

Qualitas Laboratoire de Béton ltée

Qualitas Laboratoire de Béton ltée Nov. 2007 Nov. 2007

- IntroductionIntroduction

- Description de 3 techniques de réparation des Description de 3 techniques de réparation des ouvrages de béton avec certains avantages et ouvrages de béton avec certains avantages et

limitations limitations

- Béton projetéBéton projeté

- Béton superplastifiéBéton superplastifié - Béton autoplaçantBéton autoplaçant

- Exemples d’application de ces techniques sur Exemples d’application de ces techniques sur des structures au Québec

des structures au Québec - DiscussionsDiscussions

Construction d’un nombre important de Construction d’un nombre important de

construction de structures de 1960 à aujourd’hui : construction de structures de 1960 à aujourd’hui :

barrages, ponts, viaducs (ponts d’étagement), barrages, ponts, viaducs (ponts d’étagement),

autoroutes, aéroports, etc.

autoroutes, aéroports, etc.

Réparation de plusieurs structures depuis 1980 et Réparation de plusieurs structures depuis 1980 et

ça continue…

ça continue…

Photo 2007 Photo

2007

Photo 2007

Source : Ministère des Transports du Québec Près de 75 % des ponts du

réseau routier provincial ont été construits au cours des

années 1960 et 1970.

0,3 0,3

%%

0,5 0,5

%% 0,3 0,3

%%

2,7 2,7

%

% 1,7 1,7

%%

7,9 7,9

%%

40,2 40,2

%

% 33,6 33,6

%%

6,0 6,0

%

% 4,6 4,6

%% 2,2 2,2

%%

• Procédé par voie sècheProcédé par voie sèche

• Procédé par voie humideProcédé par voie humide - Béton superplastifié

- Béton superplastifié - Béton autoplaçant - Béton autoplaçant

- Béton projeté - Béton projeté

Historique Historique

1910 – Gunite 1910 – Gunite

1930-1950 – Shotcrete 1930-1950 – Shotcrete

1975 – Barrage Manicouagan 3 (ma première 1975 – Barrage Manicouagan 3 (ma première

expérience) expérience)

1985 – Premières expériences par le MTQ et début 1985 – Premières expériences par le MTQ et début

de l’utilisation de l’air entraîné dans le de l’utilisation de l’air entraîné dans le

béton projeté (Tiona Sanogo ing., du MTQ béton projeté (Tiona Sanogo ing., du MTQ

et « Concreate Construction Inc. ») et « Concreate Construction Inc. »)

Bétonnière mobile Bétonnière mobile

Compresseur Compresseur

Mélange Mélange

urur

Boyau Boyau

Lance Lance

Lancier Lancier

Enlèvement du béton dégradé à l’aide de marteaux-piqueurs Enlèvement du béton dégradé à l’aide de marteaux-piqueurs

Aut. 40 (Boulevard Aut. 40 (Boulevard Métropolitain) - 2007 Métropolitain) - 2007

Treillis métallique galvanisé Treillis métallique galvanisé

Dégagement sous les Dégagement sous les barres d’acier d’armature barres d’acier d’armature

25 mm min.

25 mm min.

Aut. 40 (Boulevard Aut. 40 (Boulevard Métropolitain) - 2007 Métropolitain) - 2007

Toiles de protection Toiles de protection

Aut. 40 (Boul. Métropolitain) Aut. 40 (Boul. Métropolitain)

20072007

Projection

Projection FinitionFinition

Boulevard Métropolitain Boulevard Métropolitain

Aut. 40 - 2007 Aut. 40 - 2007

Avantages Avantages

- Ne nécessite pas de coffragesNe nécessite pas de coffrages - Facilité d’exécutionFacilité d’exécution

- Flexibilité (faible volume, équipement léger, Flexibilité (faible volume, équipement léger, etc.)

etc.)

- Très bonne adhérence avec le substratTrès bonne adhérence avec le substrat Limitations

Limitations

- Réparations de volumes restreintsRéparations de volumes restreints - Finition à effectuerFinition à effectuer

- Main-d’œuvre expérimentéeMain-d’œuvre expérimentée

Améliorations récentes Améliorations récentes

- Introduction de l’air entraîné permettant un Introduction de l’air entraîné permettant un

mélange très résistant aux cycles de gel-dégel mélange très résistant aux cycles de gel-dégel

et à l’action des sels déglaçants et à l’action des sels déglaçants

- Ajout de gros granulats afin de diminuer le Ajout de gros granulats afin de diminuer le retrait

retrait

- Ajout de fibres de polypropylène afin de Ajout de fibres de polypropylène afin de diminuer le retrait à l’état plastique

diminuer le retrait à l’état plastique

- Ciment hydraulique composé et GUb-SF, GUb-Ciment hydraulique composé et GUb-SF, GUb- F/SF et GUb-S/SF

F/SF et GUb-S/SF

Résistance Résistance à 28 jours à 28 jours

(MPa) (MPa)

Masse min. de ciment Masse min. de ciment

(kg/m³)

(kg/m³) Rapport Rapport eau/liant eau/liant

max.max.

Gros granulats Gros granulats

2,5-10 mm 2,5-10 mm (% masse min.) (% masse min.)

Teneur Teneur en air en air

(%)(%)

Masse min.

Masse min.

de fibres de fibres

(kg/m³) (kg/m³) Ciment

Ciment composé

composé ⁽¹⁾⁽¹⁾ Type HE Type HE ⁽²⁾⁽²⁾

3535 450450 460460 0,400,40 1010 3,5 – 7,03,5 – 7,0 0,90,9 1.1. Ciment hydraulique composé du type GUb-SF, GUb-F/SF ou GUb-S/SFCiment hydraulique composé du type GUb-SF, GUb-F/SF ou GUb-S/SF

2.2. Utilisation au plafond seulementUtilisation au plafond seulement

Exigences du MTQ Norme 3201 Exigences du MTQ Norme 3201

Cahier des charges et devis généraux du MTQ, chapitre 15 Cahier des charges et devis généraux du MTQ, chapitre 15

Historique Historique

1950 – Avec amélioration des équipements dans 1950 – Avec amélioration des équipements dans

les années 1970 et 1980 les années 1970 et 1980

1983 – Premières expériences par le MTQ 1983 – Premières expériences par le MTQ

Camion malaxeur Camion malaxeur

Boyau Boyau

Lance Lance

Lancier Lancier Pompe à béton

Pompe à béton

Compresseur à Compresseur à

airair

Avantages Avantages

- Les mêmes que le béton selon le procédé à Les mêmes que le béton selon le procédé à secsec

- Réparations plus importantesRéparations plus importantes

- Le mélange de béton est plus constantLe mélange de béton est plus constant Limitations

Limitations

- Un équipement plus important est requis Un équipement plus important est requis (pompe à béton) et moins de flexibilité

(pompe à béton) et moins de flexibilité

Améliorations récentes Améliorations récentes

- Ajout de fibres de polypropylèneAjout de fibres de polypropylène

- Ciment hydraulique composé GUb-SF, GUb-Ciment hydraulique composé GUb-SF, GUb- F/SF, GUb-S/SF

F/SF, GUb-S/SF

- Ajout de superplastifiant pour faciliter le Ajout de superplastifiant pour faciliter le pompage

pompage

- Utilisation de robots (centrale hydroélectriques, Utilisation de robots (centrale hydroélectriques, ex. Manic 5, Chamara II en Inde)

ex. Manic 5, Chamara II en Inde)

Résistance Résistance à 28 jours à 28 jours

(MPa) (MPa)

Masse min. de Masse min. de ciment (kg/m³) ciment (kg/m³)

Rapport Rapport eau/liant eau/liant

max.max.

Gros granulats Gros granulats

2,5-10 mm 2,5-10 mm (% masse min.) (% masse min.)

Affaissement Affaissement

(2)(2) (mm) (mm)

Teneur Teneur en air en air ⁽³⁾⁽³⁾

(%)(%)

Masse Masse min. de min. de fibres fibres (kg/m³) (kg/m³) Ciment

Ciment composé composé ⁽¹⁾⁽¹⁾

3535 410410 0,400,40 2525 100 ± 30100 ± 30 10-1510-15 0,90,9 1.1. Ciment hydraulique composé du type GUb-SF, GUb-F/SF ou GUb-S/SFCiment hydraulique composé du type GUb-SF, GUb-F/SF ou GUb-S/SF

2.2. L’affaissement est mesuré après l’ajout de superplastifiant. La tolérance sur la valeur L’affaissement est mesuré après l’ajout de superplastifiant. La tolérance sur la valeur spécifiée d’affaissement ne s’applique qu’aux fins de contrôle.

spécifiée d’affaissement ne s’applique qu’aux fins de contrôle.

3.3. La teneur en air est mesurée à la sortie du camion malaxeur et après l’ajout de La teneur en air est mesurée à la sortie du camion malaxeur et après l’ajout de superplastifiant, s’il y a lieu.

superplastifiant, s’il y a lieu.

Exigences du MTQ Norme 3301 Exigences du MTQ Norme 3301

CCDG, chapitre 15 CCDG, chapitre 15

Historique Historique

- Au Québec, les bétons superplastifiés ont été Au Québec, les bétons superplastifiés ont été

utilisés dans les années 1973 pour le bétonnage utilisés dans les années 1973 pour le bétonnage

des voussoirs du stade olympique (jeux des voussoirs du stade olympique (jeux

olympiques de 1976) olympiques de 1976)

- Ma première expérience en 1977 à LG-3Ma première expérience en 1977 à LG-3

- Le MTQ utilise les bétons superplastifiés depuis Le MTQ utilise les bétons superplastifiés depuis les années 1980-1990

les années 1980-1990

Avantages Avantages

- Permet de remplir des espaces très restreintsPermet de remplir des espaces très restreints Limitations

Limitations

- Il est toujours requis de bien vibrer le bétonIl est toujours requis de bien vibrer le béton

Aut. 20 Ste-Anne-de-Bellevue - Aut. 20 Ste-Anne-de-Bellevue -

2006 2006

Aut. 20 Ste-Anne-de-Bellevue - Aut. 20 Ste-Anne-de-Bellevue -

2006 2006

Aut. 20 Ste-Anne-de-Bellevue - Aut. 20 Ste-Anne-de-Bellevue -

2006 2006

Aut. 20 Ste-Anne-de-Bellevue -

Aut. 20 Ste-Anne-de-Bellevue -

Historique Historique

- Béton des années 1990 et plusBéton des années 1990 et plus

- Un des pionniers, M. Khamal Kayat et toute son Un des pionniers, M. Khamal Kayat et toute son équipe de l’Université de Sherbrooke (1995)

équipe de l’Université de Sherbrooke (1995)

- Le MTQ utilise ce béton depuis les années 2000Le MTQ utilise ce béton depuis les années 2000 - 1997 : Mes premières expériences d’importance 1997 : Mes premières expériences d’importance

à la centrale Beauharnois et en 2002 avec la à la centrale Beauharnois et en 2002 avec la

réfection du plafond du tunnel Notre-Dame-de- réfection du plafond du tunnel Notre-Dame-de-

Grâce Grâce

Avantages Avantages

- Ne nécessite aucune vibration Ne nécessite aucune vibration - Très bonne adhérence Très bonne adhérence

Limitations Limitations

- Nécessite des coffrages très étanches et très Nécessite des coffrages très étanches et très résistants

résistants

Améliorations récentes Améliorations récentes

- Béton autoplaçant en sacsBéton autoplaçant en sacs

Plafond du tunnel Notre-Dame-de-Grâce Plafond du tunnel Notre-Dame-de-Grâce

Autoroute 15 (Décarie) 2003 Autoroute 15 (Décarie) 2003

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

0 25 50 75 100 125 150 175 200

Teneur en ions chlore (%liant)

Teneur limite = 0,15 % du liant CSA A23.1

Dégagement des barres d’acier Dégagement des barres d’acier d’armature existantes et mise en d’armature existantes et mise en

place de nouvelles barres place de nouvelles barres

Photo 2003

Autoroute 15 (Décarie) 2003 Autoroute 15 (Décarie) 2003

Rupture au Vides

Béton projeté à sec

Béton autoplaçant

Photo 2003

Photo 2003

Photo 2003

Quelle est la durée de vie des réparations Quelle est la durée de vie des réparations

effectuées avec ces techniques

effectuées avec ces techniques

10 ans – 15 ans – 20 ans – 25 ans ou plus

10 ans – 15 ans – 20 ans – 25 ans ou plus

La durée de vie dépend de nombreux facteurs La durée de vie dépend de nombreux facteurs

dont : dont :

- Préparation des surfaces à réparerPréparation des surfaces à réparer - Technique de réparation utiliséeTechnique de réparation utilisée

- Mise en œuvre de ces techniques soit : main-Mise en œuvre de ces techniques soit : main- d’œuvre et équipement

d’œuvre et équipement - BétonBéton

- Cure du bétonCure du béton

- Enduit de surface, scellant, etc.Enduit de surface, scellant, etc.

- Surveillance et contrôle de la qualitéSurveillance et contrôle de la qualité

Selon mon expérience, les techniques présentées Selon mon expérience, les techniques présentées avec une bonne mise en œuvre peuvent offrir une avec une bonne mise en œuvre peuvent offrir une

durée de vie potentielle de l’ordre de 15 à 20 ans.

durée de vie potentielle de l’ordre de 15 à 20 ans.

Mais, la cause à l’origine du désordre doit être Mais, la cause à l’origine du désordre doit être

éliminée… si possible éliminée… si possible

Béton Béton d’origin d’origin

ee

Réparation Réparation

en béton en béton

projeté projeté

Décarie 2000 Décarie 2000

Photo 2007

Béton Béton d’origin d’origin

ee

Béton Béton projeté

projeté

Décarie Décarie

Drain Drain

Photo 2007

Échangeur St-Pierre 1983 Échangeur St-Pierre 1983

Fissuration Fissuration

Photo 2007

Échangeur St-Pierre 1983 Échangeur St-Pierre 1983 (béton projeté procédé à (béton projeté procédé à

sec) sec)

Fissuration Fissuration

Photo 2007

Échangeur St-Pierre 1983 Échangeur St-Pierre 1983 (béton projeté procédé à (béton projeté procédé à

Décollement suite Décollement suite à la corrosion des à la corrosion des

grosses barres grosses barres

d’acier d’acier d’armature d’armature

Photo 2007

Échangeur St-Pierre 1985 Échangeur St-Pierre 1985

Corrosion des Corrosion des

barres barres existantes existantes

Béton projeté par Béton projeté par

procédé humide procédé humide

Béton d’origine Béton d’origine

Photo 2007

Béton d’origine Béton d’origine Corrosion des Corrosion des barres d’acier barres d’acier

d’armature d’armature

Béton projeté Béton projeté

Plafond boulevard Plafond boulevard

Métropolitain Aut. 40 - 2007 Métropolitain Aut. 40 - 2007

Béton Béton projeté projeté

Corrosion Corrosion

Aut. 20 Ouest - 1990

Béton Béton

projeté par projeté par le procédé le procédé

à sec à sec

Photo 2007

Un travail Un travail d’équipe !!!

d’équipe !!!

Photo 2007

Un travail

Photo 2007