Construire des Ouvrages d'art en Béton Développement durable et Innovation

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Alain Guérin
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1 Construire des Ouvrages d'art en Béton Développement durable et Innovation S. ARNAUD (DLL) janvier 2011

Développement durable et innovation guidés par 6 principes Protéger les milieux naturels, préserver les ressources naturelles Minimiser les nuisances et les impacts des procédés sur l environnement

2 Développement durable et innovation guidés par 6 principes Protéger les milieux naturels, préserver les ressources naturelles Minimiser les nuisances et les impacts des procédés sur l environnement et sur la santé. Faciliter la mise en œuvre sur les chantiers en améliorant les conditions de travail Limiter la quantité de déchets générés. Développer des solutions à long cycle de vie (ouvrages générant peu d entretien et une maintenance aisée). Prendre en compte des besoins et des attentes du public et des usagers et anticiper pour l avenir. Distinction des possibilités offertes dans ce cadre pour des chantiers courants et des chantiers particuliers 2 2

3 Développement durable et innovation chantiers courants maîtrise de la qualité de conception et de réalisation pour l obtention effective d une durée d utilisation du projet de 100 ans (fasc 65), recours à des granulats de roche massive de préférence à des granulats alluvionnaires, Attention à la disponibilité locale (côut, transport et émission de CO2, formulation non maîtrisée par le producteur de béton ) 3 3

4 Développement durable et innovation chantiers courants recours à des ciments peu chargés en clinker avec constituants secondaires en forte proportion, recours au concept de liant équivalent (L éq ) avec un ciment de type CEMI et utilisation d additions en substitution, recours à des Bétons Auto Plaçants (BAP). 4 4

5 Ciments peu chargés en clinker avec constituants secondaires en forte proportion 5 5

6 Ciments peu chargés en clinker avec constituants secondaires en forte proportion (suite) 6 6

7 Ciments peu chargés en clinker avec constituants secondaires en forte proportion (suite) Extrait norme NF EN

8 Ciments peu chargés en clinker avec constituants secondaires en forte proportion (suite) Régionalement 8 8

9 Ciments peu chargés en clinker avec constituants secondaires en forte proportion (suite) Régionalement 9 9

10 Ciments peu chargés en clinker avec constituants secondaires en forte proportion (suite) Parties d'ouvrage Classes d'expositi on Classe de résistance Teneur minimale en liant équivalent vis-à-vis de la durabilité (1) (2) Nature du ciment vis-à-vis de la durabilité Caractéris tiques compléme ntaires du ciment vis-à-vis de la durabilité Eeff/Leq vis-à-vis de la durabilité (8) Caractéris tiques compléme ntaires (3) Béton de fondation profonde XC2 XA1 C30/37 385kg CEMIII/B PM ou ES (10) 0,50 RAG Cs 10 Attention néanmoins aux problèmes de concurrence dans ce cas!!! Et à la compatibilité avec les caractéristiques complémentaires demandées au ciment et à la teinte du béton 10

11 Concept de liant équivalent (L éq ) avec un ciment de type CEMI et utilisation d additions en substitution autorise la prise en compte des additions de type II et de certaines additions de type I, en remplaçant (NA NF EN 206 1) : le rapport Eau efficace / Ciment par : Eau efficace / (Ciment + k x Additions) l exigence relative au dosage minimal en ciment par la même exigence appliquée au liant équivalent avec : Liant équivalent = Ciment + k x Additions 11 11

12 Concept de liant équivalent (L éq ) avec un ciment de type CEMI et utilisation d additions en substitution (suite) Pour tenir compte des apports respectifs des constituants vis à vis de la durabilité, on définit : L éq = C + ka C : quantité de ciment (en kg/m3) ; A : quantité d'addition prise en compte dans le liant équivalent (en kg/m3) valeur maximale définie par A/(A+C) précisée dans le tableau NA.F.1 (NF EN 206 1) par classe d'exposition. Si une plus grande quantité d addition est utilisée, l excédent ne doit être pris en compte ni pour le calcul du rapport eau eff /(ciment + k addition), ni pour le dosage minimal en liant équivalent ; k coefficient de prise en compte de l addition (voir NA NF EN 206 1) restrictions recommandations G ou G+S 12

13 Concept de liant équivalent (L éq ) avec un ciment de type CEMI et utilisation d additions en substitution (suite) 13 Dénomination de l addition Additions de type II Cendres volantes (NF EN 450) Fumées de silice (NF EN ) Laitiers vitrifiés moulus de classe B (NF P ) Additions de type I Aditions calcaires (NF P ) Addition siliceuses (NF P ) Valeur du coefficient k 0,60 0,50 0,40 2,00 1,00 Conditions supplémentaires à remplir Si i 28 > 0,83 et i 90 > 0,95 Si i 28 > 0,80 et i 90 > 0,90 Si i 28 > 0,75 et i 90 > 0,85 Si dans les expositions XA, E/C < 0,45 et C > 295 Si dans les expositions différentes de XA, E/C < 0,45 et C > 280 kg/m3 Dans les autres cas 0,90 H 3/7 > 0,70 et H 3/28 > 0,85 0,25 i 28 > 0,71 0,25 i 28 > 0,71 13

14 Concept de liant équivalent (L éq ) avec un ciment de type CEMI et utilisation d additions en substitution Parties d'ouvrage Semelle de fondation, béton de blocage sous semelle de fondation, radier Classes d'expositio n Classe de résistance Teneur minimale en liant équivalent vis-à-vis de la durabilité (1) (2) Nature du ciment visà-vis de la durabilité Caractérist iques compléme ntaires du ciment visà-vis de la durabilité Eeff/Leq vis-à-vis de la durabilité (8) Caractérist iques compléme ntaires (3) XC2 XD2 C30/37 330kg PM ou ES 0,50 RAG LCH Cs 14 Recours à des cendres volantes (i 28 > 0,83 et i 90 > 0,95) : A/(A+C) < 0,15 soit A < (0,15/0,85) C L éq = C + 0,6 x A = 330 kg CEM I 52,5 N PMES = 300 kg CV = 50 kg d où A < 330 / (0,85/0,15 + 0,6) = 52 kg 14

15 Recours à des BAP Atouts : qualité de parement, bétonnage de parties d ouvrage avec géométrie singulière densité importante de ferraillage, facilité et rapidité de mise en œuvre avec économie de personnels et de matériels absence de vibration et réglage aisé, absence de nuisance sonore à la mise en œuvre (site urbain et pour les ouvriers), sécurité accrue, durabilité de l ouvrage

16 Recours à des BAP 16 16

17 Recours à des BAP : exigences à spécifier au marché adoption d une approche globale conception organisation du chantier réalisation aspect économique dialogue indispensable avant le démarrage du chantier entre l entrepreneur, le fournisseur de béton et le fournisseur de coffrage dimensionnement (pression du béton au sein du coffrage) en pied de coffrage notamment qualité et préparation peau coffrante étanchéité moyens de mise en oeuvre 17 17

18 Recours à des BAP Spécifications données par le nouveau fascicule

19 Recours à des BAP Spécifications données par le nouveau fascicule

20 Recours à des BAP Spécifications données par le nouveau fascicule

21 Recours à des BAP Parties d'ouvrage Classes d'expositio n Classe de résistance Teneur minimale en liant équivalent vis-à-vis de la durabilité (1) (2) Nature du ciment visà-vis de la durabilité Caractérist iques compléme ntaires du ciment visà-vis de la durabilité Eeff/Leq vis-à-vis de la durabilité (8) Caractérist iques compléme ntaires (3) Pile, culée XC4 XD3 XF2 XS1 C35/45 350kg PM ou ES 0,45 BAP catégorie 3a RAG EQP LCH Cs Application verticaie + I < 80mm + cheminement horizontal 5m 21 21

22 Développement durable et innovation chantiers spécifiques ou de plus grande importance recours à des matériaux / techniques innovants : BHP, BFUP, bétons auto nettoyants Principe de photocatalyse (action de la lumière et de di oxyde de titane incorporé au ciment, dégradation par oxydation des composés organiques, lavage par pluie) bétons dépolluants Principe de photocatalyse (le di oxyde de titane incorporé au béton transforme l oxyde d azote en composés azotés stables, élimination de l ozone et dégradation de composés organiques volatiles) 22 22

23 Développement durable et innovation chantiers spécifiques ou de plus grande importance recours à une approche dite «performantielle» avec un objectif de durée d utilisation du projet qui peut être > 100 ans. Durée de vie ou d utilisation du projet = «temps au bout duquel les processus de dégradation se déclenchent» 23 23

24 24 Approche performantielle Processus de dégradation du béton / béton armé : Corrosion des armatures (Cl et C0 2 ) Alcali réaction Réaction sulfatique interne Gel / dégel avec ou sans sels de déverglaçage Approche performantielle Optimiser la prescription et la formulation de bétons «durables» Contrôler et suivre dans le temps les bétons Concepteur Prescripteur Formulateur Contrôleur 24

25 Approche performantielle Principes généraux de la démarche : Prise en compte des besoins du MO Durée de vie (durée d utilisation du projet) exigée Conditions environnementales / expositions Utilisation Vérification de la cohérence des besoins avec Les ressources naturelles (ciments, granulats, ) Les particularismes locaux (mer, gel, ) Les spécificités de l ouvrage Formulation des exigences en terme de résultats Programme du MO Prescriptions du béton (CCTP) Démarche autorisée par NF EN et fascicule

26 Approche performantielle Méthodologie : 1. Choix de la durée d utilisation du projet 2. Prise en compte des conditions environnementales et principaux risques de dégradation 3. Sélection des indicateurs de durabilité et spécifications associées 4. Formulation du béton épreuves d étude 5. Réalisation des épreuves de convenance et de contrôle 6. «Point zéro durabilité» et suivi de l ouvrage 26 26

27 Approche performantielle Méthodologie : Indicateurs de durabilité Caractérisent les propriétés du béton vis à vis d une dégradation donnée Témoins de durée de vie Évaluent l avancement du processus de dégradation Essais en laboratoire sur éprouvettes Essais in situ ou sur prélèvements 27 27

28 Approche performantielle Documents de référence : 28 28

déchets ou résidus Bétons avec «granulats» végétaux

29 Enfin, des travaux de recherche portent actuellement sur : les bétons environnementaux Granulats recyclés Avec déchets ou résidus Bétons avec «granulats» végétaux Bâtiment uniquement Non prévu par le fascicule 65 et NF

30 30 Merci de votre attention 30

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