viaduc sur l autoroutel Laurentienne avec un béton modifié au latex à prise ultra-rapide Étude de cas

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1 Réfection d un d viaduc sur l autoroutel Laurentienne avec un béton modifié au latex à prise ultra-rapide Étude de cas Jacques Bertrand, ing. Béton Mobile du Québec Inc. et Éric Dionne Stellaire Construction Ltée Séminaire :Progrès dans le domaine du béton 2002 American Concrete Institute Section du Québec et de l est l de l Ontario, l Hull, QC 3 et 4 décembre 2002

2 Table des matières!"!" Description du projet et des travaux #" Le défi $" La solution %" Essais de validation &" Exécution des travaux '" Conclusion (" Remerciements

3 1.0 Description du projet et des travaux ) Localisation Pont de type portique en béton armé situé sur l autoroute Laurentienne (A 73) au dessus de boulevard Wilfrid Hamel (Route 138) dans la ville de Québec Contrat MTQ

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5 ) Description des travaux -Remplacement des glissières -Réparation des côtés extérieures -Élimination du joint longitudinal -Réparation de la dalle -Pose d`une membrane d éd étanchéité sur la dalle et refaire le pavage -Réparation des colonnes en béton -Réparation des talus en béton et pose d un d enduit de surface type A -Réfection des bordures et du pavage aux approches -Réfection du système d`éclairage

6 ) Quantité Description Glissière médiane aux approches et base de lampadaire Caractéristiques du béton Type de béton Quantité 28 jours - Mpa de ciment M 3 35 V 6 Glissières latérales et médianes 50 XIII B 60 Revêtement de talus 35 Béton projeté 20 Extrémité de dalle, joint longitudinale, Colonnes et béquille 35 Béton auto plaçant 175 Dalle en surface 35 Béton au latex 53 Dalle en surface, voie centrale 35 Set 45 ou équivalent 21

7 ) Échéancier Soumission Réalisation Ouverture des soumissions 19 mars avril 2002 Octroi du contrat 23 avril 2002 Début des travaux 29 avril avril 2002 Fin des travaux de béton et de pavage 22 juillet 2002 Fin des travaux 12 août août 2002

8 ) Pénalité Pour l ensemble l des travaux: Phases 1 et 3: 5,000$ pour les deux premiers jours après le 12 août ,000$ par jour additionnel après le 14 août ,000$ par jour de dépassement du délai de 42 jours Phases 2,4,5,6,7: 2,500$ pour chaque période 5 minutes du dépassement du délai d ouverture d des voies de circulation

9 ) Travaux pour la phase 2: Réparation de la dalle,pose de la membrane et pavage Direction sud: Direction nord: Du vendredi 10h00 au lundi 6h00 (voie du centre) Du vendredi 18h30 au lundi 14h30 (voies de gauche et du centre)

10 Travaux à exécuter; -signalisation -enlèvement du pavage et de la membrane -Nettoyage de la dalle de béton, sondage et marquage du béton délaminé et des aires à réparer -Démolition du béton -Pose des ancrages et de l acier l d armature d au besoin -Lavage de la dalle -Bétonnage (mélanger 1700 sacs de 25 kg) -Période de mûrissement -Pose de la membrane d éd étanchéité Type 3 -Pose du revêtement bitumineux et marquage -Enlever signalisation

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12 2.0 Le défi ) Trouver un béton à prise ultra rapide avec caractéristiques suivantes: -Durable -Facilité de fabrication et de mise en place -Réduit la main d œd œuvre requise pour les travaux de fin de semaine -Permet l application l d une d membrane d éd étanchéité à 8 heures -Permet à l entrepreneur l d exécuter d ses travaux et remettre la circulation dans les délais prévus vu les pénalités importantes applicables en cas de retard

13 3.0 La solution ) Béton modifié au latex avec un ciment Rapid Set de CTS Cement fabriqué sur place avec une bétonnière mobile certifié selon le protocole certification NQ ``Béton de ciment de masse volumique normale et constituants`` ) Le ciment Rapid Set est un liant hydraulique similaire au ciment Portland qui contient très peu de C3A ou C3S. La composante C4A3S utilise plus d eau d pour hydrater qu un un ciment Portland ce qui laisse très peu d excès d eau d et réduit ainsi le retrait.

14 3.0 La solution (suite) ) Les caractéristiques principales de ce béton sont: -Très haute résistances initiales -Moins de retrait que le ciment Portland -Basse perméabilité aux ions de chlore -Excellente résistance aux cycles de gel-dégel et à l écaillage -Très maniable et mise en place facile -Bonne adhérence

15 4.0 Essais de validation ) Chronologie ) RSLMC -Mars 2001: -Juin 2001: -Mai 2002: Essais de validation et caractérisation du mélange RSLMC avec MTQ. Essais en chantier de RSLMC pour le remplacement d un d joint de dilatation sur le pont Pie IX sur la Rivière des Prairies Essais par MTQ pour caractériser l adhérence d une d membrane Type 3 en fonction du temps sur un béton RSLMC

16 Tableau 1 Étude sur l'effet de la teneur en eau libre versus l'adhérence d'une membrane type 3 avec un mortier à prise rapide Traction directe sur membrane Date Échantillons Application de l'apprêt # Résistance en Mpa # A 0,416 8 heures # B 0,354 Moyenne 0,385 # C Eau libre en % 4, # D 0, heures # E 0,362 Moyenne 0,358 # F Eau libre en % 4, # G 0, heures # H 0,336 Moyenne 0,36 # I Eau libre en % 4,48

17 Tableau 2 Identification Résultats - Béton modifié au latex avec Rapid Set Essai Pont MTQ Champlain Boul. Hamel mars- mars-2001 juillet (1) Coteau du lac Pont Champlain octobre-2002 octobre-2002 (1) Résistance - Mpa 1.5 heures 11,4 2,0 heures 1,5 7,0 3,0 heures 0,3 21,4 20,8 17,0 3,5 heures 21,3 4,0 heures 10,7 24,3 23,9 26,4 5,0 heures 18,4 6,0 heures 28,3 9,0 heures 34,6 24,0 heures 37,8 3 jours 38,7 44,1 7 jours 31,8 44,5 44,9 28 jours 40,1 49,2 53,4

18 Tableau 2 (suite) Résultats - Béton modifié au latex avec Rapid Set Identification Essai MTQ mars-2001 Pont Champlain mars-2001 (1) Boul. Hamel juillet Coteau du lac octobre Pont Champlain octobre (1) Adhérence - Mpa 3 heures 6,7 24 heures 9,4 3 jours 10,6 7 jours 13,1 Affaissement % air 7,4 5,5 5,7 6,2 5,6 Température du béton 10 o C 15 o C 23 o C 18 C 18 o C Température ambiante 0 o C 0 o C 26 o C 10 C 4 o C L-Barre Surface spécifique (mm -1 ) 22,5 10,8 % d'air durci 10,9 4,9 Absorption % 1,1 1,2 Vides perméables 3,4 Perméabilités aux ions chlores - (coulombs) 571 Écaillage kg/cm_ 0,08 0,09 Gel - dégel # cycles MEDR Retrait a xial (!m) à 26 sem. -116

19 5.0 Exécution des travaux ) Échéancier prévu vs construction Prévu Réalisation 29 avril 2002 au 29 avril 2002 au 12 août juillet 2002 Jours calendrier: 106 jours 86 jours Jours ouvrables: 73 `` 58 `` Fin de semaine: 6 `` 2 `` Soirs: 6 soirs 2 soirs Les travaux en direction nord sont sur le cheminement critique et sont décrits dans le tableau 3

20 Tableau 3 Travaux phase II - Direction Nord Activité Prévu Réel Installer la signalisation Vendredi - 18h30 Vendredi - 22h00 Enlèvement du pavage et membrane Samedi - 0h00 Lavage et sondage de la dalle Samedi - 4h00 Démolition du béton Samedi - 5h00 Jet de sable et préparation pour Bétonnage et coffrage. Samedi - 10h00 Bétonnage RSLMC - 11 m_ Samedi - 11h30 Mûrissement Samedi - 13h30 Pose de la membrane Phase II Samedi - 22h00 Pavage Phase II Dimanche - 8h00 Marquage Dimanche - 13h00 Enlever la signalisation Dimanche - 15h00

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27 L entrepreneur a pu compléter les travaux en direction nord en 41 heures sans trop d empressement d et était prêt à remettre la circulation dimanche à 15h00 et vu la rapidité d exécution d des travaux de la phase 2, il en a profité pour compléter tous les travaux reliés aux approches et le pavage requis pour les phases 4,5,6 et 7 et il a donc pu réduire le temps de fermeture à la circulation et le nombre de jours et de soirs de travail ainsi que les travaux de fin de semaine.

28 6.0 Conclusion ) Béton modifié au latex avec ciment Rapid Set (RSLMC) -solution innovatrice, efficace, économique, sécuritaire et durable -accélère les travaux et donne une plus grande flexibilité de travail -réduit les temps de fermeture à la circulation et minimise les inconvénients et les risques d accidents d pour le public -produit avec une bétonnière mobile certifié NQ et offre une alternative intéressante pour remplacer le malaxage au chantier de produits ensachés à prise ultra rapide ) L expérience acquise par l entrepreneur l et le MTQ sur le projet de l autoroute l Laurentienne en juillet 2002 a été utilisé avec succès en octobre 2002 pour la réfection de la dalle du pont de la Rivière Delisle au kilomètre 17 sur l`autoroute 20 à Coteau du Lac

29 7.0 Remerciements ) Les auteurs tiennent à remercier le Ministère des Transports; Direction Laval, Direction Québec, Direction de l Ouest l de la Montérégie, le Laboratoire des Matériaux d infrastructures, d secteur béton de ciment, les employés et la direction de Stellaire Construction Ltée, les employés de Béton Mobile du Québec Inc. ainsi que tous les autres collaborateurs qui ont contribué au succès de ce projet

30 Références ) Sprinkel,, M.M. High Early Strength Latex Modified Concrete Overlay. In Transportation Research Record 1204, TRB, National Research Council,, Washington, D.C pp ) Sprinkel,, M.M. Very Early Strength Latex Modified Concrete Overlays. Technical Assistance Report, Virginia Transportation Research Board, Report No. VTRC 99-TAR3, December ) Jackson Donald. Innovations in Technology- Rapid Repair Techniques Saves Time. Roads and Bridges- October 1998 ) CTS Cement. Rapid Set Latex Modified Concrete for Bridge decks and Overlays, Patching and Parking Garage Repairs.. Site internet ) Ministère des Transports du Quebec.. Devis Spécial Document 101 et 130, Contrat