Beton Projete - Procedures

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    4. UTILISATION DU BTON PROJET ET DU TREILLIS SOUD POUR LA RALISATION ,

    LE RENFORCEMENT OU LA RPARATION DES

    STRUCTURES

    4.1. PRAMBULE

    La technique du bton projet est assez ancienne. Les premires applications remontent en effet 1907, aux Etats-Unis. En France, cette technique fut utilise pour la premire fois lors des travaux du tunnel ferroviaire de Puymorens (1921).

    La rparation et le renforcement douvrages en bton et en maonnerie au moyen de bton projet font lobjet de la norme homologue NF P 95-102 [7.14]*. La technique du bton projet pouvant tre lorigine de risques spcifiques vis--vis de lhygine et de la scurit, cette norme dfinit les dispositions prendre pour se prmunir contre ces risques et renvoie aux Recommandations pour la prvention, lhygine et la scurit lors des projections de mortiers et btons dites par lASQUAPRO (ASsociation pour la QUAlit de la PROjection des mortiers et btons) [7.15].

    Actuellement, deux mthodes de projection sont appliques concurremment : - la projection par voie sche, selon un principe qui n'a pas vari depuis les premires

    applications, - la projection par voie mouille, mthode apparue vers le milieu du XXme sicle.

    De faon gnrale, les normes NF 95-101 NF 95-107 codifient les conditions de ralisation des travaux spciaux de rparation et de renforcement des ouvrages en bton ou en maonnerie.

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    4.2. DESCRIPTION DES MTHODES

    4.2,1. projection par voie sche

    Dans la projection par voie sche, la machine propulse, sur des distances parfois trs importantes (jusqu 500 m horizontalement ou 100 m verticalement), le mlange de ciment, granulats et ventuellement adjuvants en poudre, par la conduite damene, jusqu la lance de projection.

    Leau ncessaire, ainsi que des adjuvants liquides ventuels, sont introduits :

    - soit, dans la mthode traditionnelle, directement la lance au moment de la projection (voir schma de principe, figure 7.34) ;

    - soit, dans la variante du prmouillage, un peu avant la lance, une distance pouvant varier de deux quelques dizaines de centimtres de celle-ci.

    Deux types de machines projeter assurant le soufflage du mlange ciment-granulats dans le flexible de transport sont couramment utilises dans ces deux mthodes :

    - les machines sas (figure 7.35) qui permettent un fonctionnement continu et une rgularit du dbit ;

    - les machines rotor, cylindre axe vertical perc d'alvoles sur sa priphrie, dont le dbit est fonction de la vitesse de rotation du rotor et de la capacit des alvoles recevant le mlange ciment- granulats.

    4.2,2. projection par voie mouille

    Dans la projection par voie mouille, la machine propulse le mlange ciment, granulats, eau sans acclrateur de prise pralablement gch selon les procds traditionnels.

    Deux techniques peuvent tre utilises :

    - la voie mouille flux dilu : l'air comprim introduit dans la machine propulse par sa dtente le mlange dans la conduite tout en l'arant. Le mlange se trouve ainsi en suspension dans le flux dair. Une addition complmentaire d'air comprim la lance est gnralement ncessaire ;

    - la voie mouille flux dense : la propulsion du mlange est assure par une pompe bton. La conduite ne reoit pas dair. Lair comprim nest introduit qu lentre de la lance, de mme, ventuellement, grce des dispositifs spciaux, que les adjuvants acclrateurs de prise.

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    4.2,3. processus de mise en uvre du bton projet

    Dans la mesure du possible, la lance de projection doit tre tenue perpendiculairement la surface traiter une distance de celle-ci comprise entre 0,50 et 1,50 m. En faisant le nombre de passes le plus faible possible, il faut chercher raliser un enrobage rgulier et obtenir une couche compacte ayant lpaisseur requise. La projection verticale vers le bas nest pas recommande. Un talochage nest pas souhaitable.

    4.2,3,1. PROJECTION PAR VOIE SCHE

    La vitesse des lments du mlange la sortie de la lance est de l'ordre de 100 m/s. Elle dcrot plus rapidement pour les lments de faible masse (eau, fines, ciment) que pour les gros granulats. Il se forme alors sur la surface d'application une fine couche de pte forme par l'eau et le ciment, qui retient instantanment les granulats fins, mais sur laquelle les gros granulats commencent par rebondir. Au fur et mesure de son paississement, cette couche est martele par les gros granulats qu'elle finit par retenir. Les avantages sont :

    - un serrage nergique d la grande vitesse de projection ; - une bonne adhrence due la richesse en ciment dans la zone au contact de la surface d'application ; - un risque de fissuration limit par la diminution de la teneur en ciment de la couche externe au voisinage du parement fini.

    Du fait de l'enrichissement en ciment au voisinage de la surface d'application, le dosage initial en ciment peut tre limit. Toutefois, la norme prconise de ne pas descendre au-dessous de 280 kg/m3 de ciment de classe 32,5. Il faut viser une rsistance caractristique fc28 25 MPa. Des fuseaux granulomtriques du mlange granulats-ciment pour la projection par voie sche, mais galement pour la projection par voie mouille, sont donns, titre indicatif, dans la norme [7.14].

    4.2,3,2. PROJECTION PAR VOIE MOUILLE

    Les vitesses de transport (infrieure 1 m/s) et de projection sont nettement plus faibles que dans le cas prcdent. Le mlange ayant sa composition dfinitive au passage de la lance et les pertes de bton par rebond ayant le dosage du bton dfinitif, il n'y a pas de surdosage dans la zone de contact avec la surface d'application.

    La fabrication du bton est identique celle du bton traditionnel, Mais pour obtenir des performances mcaniques quivalentes celles d'un bton projet par voie sche, il est ncessaire d'augmenter le dosage indiqu en 4.2,3.1.Lemploi dadjuvants permet dobtenir la maniabilit dsire, avec un dosage en eau aussi faible que possible. En flux dense, une consistance correspondant un affaissement au cne de 12 cm est couramment admise.

    4.2,3,3. CHOIX DU PROCD

    Les critres du choix rsultent des avantages et inconvnients respectifs des deux procds, qui, sont les suivants :

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    Voie sche Voie mouille

    Avantages - Possibilit dutiliser :

    des granulats de grande dimension (15 20 mm)

    un dosage relativement faible en ciment, un faible rapport E/C.

    - Grande vitesse de projection assurant : un compactage nergique de la couche

    projete (rduction du retrait), une bonne adhrence, la pntration grande profondeur

    lintrieur des fissures, joints ou anfractuosits.

    - Possibilit de projeter mme en plafond sans acclrateur de prise ni durcisseur

    Inconvnients

    - Pertes importantes par rebondissement. - Production de poussires

    Avantages - Composition uniforme de la couche projete - Pertes limites par la faible vitesse du jet. - Pas de rebondissement violent. - Pas de production de poussires

    Inconvnients

    - Dosage en eau et en ciment plus levs quen voie sche pour assurer la plasticit ncessaire. - Compactage faible. - Ncessit dutiliser en gnral des adjuvants (fluidifiant et acclrateur de prise)

    Pour la ralisation de certains travaux, il convient de mettre en place, sur des surfaces plus ou moins grandes et pouvant tre de forme quelconque, une couche de bton de quelques centimtres d'paisseur. La mise en uvre traditionnelle l'aide d'un coffrage peut tre pratiquement impossible ou trop onreuse. Dans de nombreux cas, le bton projet constitue la bonne solution.

    4.3,1. ouvrages neufs

    Le bton projet est utilis pour raliser certains ouvrages neufs, notamment pour: - la ralisation du soutnement dune cavit souterraine; - la protection de parois rocheuses; - la protection de talus et de berges; - la ralisation de constructions de formes complexes.

    4.3,1,1. RALISATION DU SOUTNEMENT DUNE CAVIT SOUTERRAINE

    Lors de l'excution des tunnels, deux problmes de soutnement peuvent se poser suivant la nature des roches creuses :

    1) Soutnement immdiat

    Ce soutnement a pour but d'viter une dgradation des surfaces incompatible avec l'quilibre ultrieur de la galerie.

    4.3. APPLICATIONS DU BTON PROJET

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    Il peut tre ralis en bton projet et, en gnral, il ne comporte pas d'armatures. La projection est ralise en allant du bas vers le haut.

    2) Soutnement dfinitif

    Dans ce cas, le soutnement participe l'quilibre ultrieur de la galerie (voir : [7.11]). Il est ralis avec mise en uvre d'un treillis soud.

    L'utilisation de bton projet avec treillis soud n'exclut pas l'utilisation simultane d'autres techniques de soutnement comme les boulons d'ancrage ou les cintres mtalliques.

    La figure 7.36 montre un soutnement avec pose de treillis souds et cintres en fer U. Le soutnement est ensuite complt par du bton projet. On opre en allant du bas vers le haut. La projection est ralise en une seule passe jusquau refus.

    Fig 7.36 Vue des treillis souds cintrs, avant projection.

    4.3,1,2. PROTECTION SUR PAROIS ROCHEUSES

    L encore le procd est intressant car il assure un bon remplissage des vides (anfractuosits ou fissures du rocher) et permet ainsi la paroi rocheuse fracture de fonctionner comme un mur de soutnement en maonnerie.

    La mise en place d'un treillis soud permet : - d'viter la fissuration ; - d'assurer une meilleure rpartition des efforts dans le bton projet ; - d'apporter une scurit aux ouvriers contre les risques de chute de blocs pendant la ralisation de la projection.

    Des boulons d'ancrage peuvent tre prvus pour complter le soutnement. II convient de remarquer que la technique du bton projet peut tre utilise mme dans le cas de parois d'accs diffici