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Conception et réalisation de revêtements en BCR au Québec

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Chapitre 7 Chapitre 7 –– Contrôle de la quali té Contrôle de la quali té 7 Généralités Malgré l’essor de la construction de revêtements en BCR depuis plus de cinq ans au Québec, il n’existe pas encore de normes sur des méthodes de contrôle et d’essais relatives au BCR à l’état frais et durci publiées par des organismes de normalisation canadiens ou québécois tels que l’Association canadienne de normalisation ou le Bureau de normalisation du Québec. Les méthodes d’essais et de contrôle sont généralement basées sur des normes ASTM qui ne sont pas parfaitement adaptées à la pratique courante au Québec. De plus, ces normes ne couvrent pas toutes les méthodes de contrôle et d’essais sur le BCR à l’état frais et durci réalisé en laboratoire et en chantier. Comme pour tout ouvrage en béton, le contrôle de la qualité du BCR débute avec la conformité des matériaux avant la construction et se poursuit pendant la surveillance de l’exécution des travaux en chantier.

Il est fortement recommandé que le contrôle de la qualité du BCR au chantier soit réalisé par du personnel expérimenté et compétent dans le domaine de la technologie du BCR. Le laboratoire de surveillance doit détenir tous les équipements requis, en nombre suffisant, pour effectuer le contrôle de la qualité du BCR. Ces équipements doivent être adaptés aux conditions de chantier.

On recommande également de réaliser une réunion de chantier avec tous les intervenants avant le début des travaux.

7.1 Contrôle de la qualité préliminaire Le contrôle de la qualité avant la construction proprement dite du revêtement comprend la vérification de la conformité des constituants, du mélange de BCR, de la centrale, des équipements de construction et, finalement, la vérification de la conformité de la mise en œuvre.

7.1.1 Conformité des constituants Les procédures concernant l’échantillonnage et la vérification de la conformité des constituants d’un mélange de BCR, soit le liant, l’eau, les granulats et les adjuvants, sont généralement similaires à celles utilisées pour le béton plastique. Ces matériaux sont échantillonnés avant le début des travaux et leur conformité aux exigences de la norme CAN/CSA A23.1 et/ou du devis doit être vérifiée. Le contrôle des matériaux est important, spécialement lors de la production du BCR par une centrale mobile. La provenance et le type des différents constituants (liant, granulats fins, granulats grossiers, adjuvants) doivent être vérifiés. Il faut également éviter toute ségrégation et contamination lors du transport, du déchargement, de l’entreposage et de la manutention de ces matériaux.


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7.1.2 Conformité du mélange de BCR La formulation et la mise au point du mélange de BCR, comme présenté au chapitre 4, sont réalisées afin de rencontrer les exigences du devis. Une ou plusieurs gâchées d’essais sont effectuées pour mesurer les propriétés du mélange à l’état frais (maniabilité et masse volumique humide de référence) et à l’état durci (résistance à la flexion et à la compression). Comme mentionné précédemment, le type et la teneur en liant doivent être déterminés de manière à obtenir les résistances mécaniques voulues à un coût minimal tout en assurant les performances à long terme requises pour une application donnée (durabilité, usure de surface, intégrité structurale, etc). La teneur en liant doit aussi être la plus faible possible afin de réduire la fissuration du matériau. Le rapport eau/liant doit être ajusté de façon à produire un mélange permettant une mise en œuvre adéquate (mise en place et compactage) afin d’atteindre le degré de compactage optimal. La maniabilité du mélange de BCR doit être déterminée en considérant les délais de production, de transport et de mise en œuvre. Idéalement, au moment de la mise œuvre du BCR, la maniabilité du BCR doit être comprise entre 40 et 90 secondes (temps VEBE). Finalement, le rapport entre les granulats fins et gros doit être choisi afin d’atteindre la densité requise et d’assurer une surface fermée.

7.1.3 Conformité de la centrale Le choix de la centrale est dicté par des considérations techniques et économiques et par le temps de transport du BCR. Comme discuté au chapitre 6, la capacité de l’unité de production doit être suffisante pour alimenter en continu les finisseurs afin d’éviter les arrêts et départs et, conséquemment, les joints froids. Ainsi, dans le cas d’une centrale, il faut calculer que le volume de BCR produit par le malaxeur est d’environ 50 % de sa capacité maximale de production de béton plastique, en raison de la sollicitation mécanique élevée et des risques de ségrégation. La sélection d’un type de malaxeur est fonction de sa capacité à produire le taux désiré en assurant une production homogène et uniforme. Généralement, pour des projets de moins de 500 m3, une centrale fixe est choisie, tandis que pour des projets de plus de 500 m3, une centrale mobile est sélectionnée. Une centrale fixe peut produire entre 35 à 60 m3/h de BCR, alors qu’une centrale mobile peut produire, en moyenne, entre 40 à 100 m3/h de BCR. Les centrales fixes doivent être conformes aux exigences de la norme CAN/CSA A23.1 et préférablement détenir un certificat de conformité délivré par le Bureau de normalisation du Québec (BNQ) selon les exigences des normes NQ 2621-900 et NQ 2621-905. Dans le cas d’une centrale mobile, la conformité de l’étalonnage doit impérativement être évaluée avant le début des travaux et à la suite de chaque déplacement. Cette vérification consiste à comparer les différents systèmes de mesure aux exigences du devis. Pour chacun des constituants du mélange de béton, c’est-à-dire, du ciment, de l’eau, des granulats et de l’adjuvant, une vérification de l’exactitude des systèmes de dosage et des quantités requises pour un taux de production donné est réalisée à l’aide d’un système de mesure étalonné et indépendant de la centrale. Selon le cas, des vérifications additionnelles de l’étalonnage des systèmes de mesure peuvent être effectuées lors de la construction.


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Pour une centrale mobile, la vérification de la conformité de l’étalonnage doit être réalisée avant le début des travaux et à la suite de chaque déplacement. Des vérifications additionnelles peuvent également être effectuées lors de la production.

7.1.4 Conformité des équipements de mise en œuvre Les équipements de mise en œuvre comme les équipements de transport, de mise en place et de compactage doivent satisfaire aux exigences du devis. Comme mentionné précédemment, les camions à benne basculante doivent être munis de toiles de protection. Les finisseurs doivent avoir une capacité suffisante pour mettre en place du BCR et être munis de barres de compactage en mesure de consolider le BCR à au moins 80 % de la masse volumique humide de référence. Les finisseurs doivent être équipés d’un système de guidage permettant d’assurer l’uniformité du nivellement des couches. Les rouleaux compacteurs tandems à cylindres métalliques lisses doivent avoir une masse totale supérieure à 9,5 tonnes. Les cylindres doivent avoir un diamètre d’environ 1,3 à 1,4 m, et une largeur minimale de 1,7 m. Il faut que les rouleaux soient équipés d’un système leur permettant d’opérer en mode statique et dynamique. Ils doivent également être en mesure de déployer une force dynamique d’au moins 450 N/cm de largeur de tonneau à des fréquences variables et à une amplitude minimale de 0,75 mm. Les bandes de nettoyage des cylindres métalliques doivent être bien ajustées afin d’enlever les particules qui pourraient coller aux parois du tonneau. Les équipements utilisés pour réaliser la finition de la surface (fermer les vides et les fissures) peuvent être les suivants : un rouleau à pneus de caoutchouc, un rouleau compacteur tandem à cylindres métalliques lisses, un rouleau hybride. La consolidation du BCR aux émergences (têtes de puisards, de regards et têtes de vannes) doit être effectuée à l’aide d’équipements de compactage portatifs. 7.1.5 Conformité de la mise en œuvre La conformité de la mise en œuvre consiste à vérifier, au moyen d’une épreuve de convenance, l’uniformité de la production de BCR, la méthode de mise en place et de compactage de l’entrepreneur et sa capacité à épandre des bandes adjacentes. La même équipe de travail doit réaliser l’épreuve de convenance et les travaux de construction du revêtement en BCR et ce, avec les mêmes équipements de construction. Généralement, une épreuve de convenance d’une superficie de 150 m2 permet de vérifier avec exactitude la conformité de la mise en œuvre. Plus spécifiquement, l’épreuve de convenance doit permettre de vérifier les points suivants :

- la capacité de la centrale à produire un mélange de BCR homogène; - la qualité des opérations de mise en place et de compactage; - le patron de compactage; - la mise en place de bandes adjacentes et la qualité des joints (frais et froid); - comparaison de la masse volumique humide déterminée en laboratoire avec celle de

chantier;


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- le dosage en eau optimal pour le temps Vebe requis; - le nombre de passages de l’équipement de compactage pour obtenir 100 % de la masse

volumique humide de référence; - la qualité de la surface et son uniformité.

Une épreuve de convenance peut aussi inclure la réalisation d’un joint froid transversal et longitudinal. Durant la réalisation de l’épreuve de convenance, la maniabilité de même que la masse volumique du mélange doivent être mesurées. Des éprouvettes de BCR sont également confectionnées afin d’évaluer les propriétés mécaniques du mélange produit. Il est généralement recommandé de spécifier dans un devis qu’une épreuve de convenance doit être réalisée. Par contre, le choix d’exiger une épreuve de convenance doit être pondéré par le niveau d’expérience de l’équipe de mise en œuvre, les équipements utilisés, l’ampleur des travaux, la configuration spécifique du plan de pose, les frais de mobilisation-démobilisation, etc. 7.2 Contrôle de la qualité au chantier Le contrôle de la qualité au chantier permet de s’assurer de la qualité et de la durabilité du revêtement. Le contrôle de la qualité lors de la réalisation d’un projet de revêtement en BCR peut se résumer aux points de vérification suivants :

♦ vérification de la fondation granulaire; ♦ échantillonnage des matériaux pour la production du BCR; ♦ suivi de la production du BCR; ♦ suivi de la mise en œuvre; ♦ échantillonnage et mesure des propriétés du BCR à l’état frais; ♦ confection d’éprouvettes.

La vérification de la fondation granulaire doit être effectuée avant le début de la mise en place du BCR. Ce contrôle consiste à s’assurer que les pentes et l’élévation du coussin granulaire respectent les exigences du devis. Une vérification du degré de compactage de la fondation granulaire est également requise (la fondation granulaire doit être compactée afin d’obtenir 95 % et plus de la masse volumique optimale de l’essai Proctor modifié (OPM) déterminée conformément à la norme CAN/BNQ 2501-255). Il faut également que le profil de la fondation granulaire soit le plus uniforme possible pour assurer l’uniformité de la surface du revêtement en BCR. Une variation du profil de la fondation granulaire de plus de 10 mm sous une règle de 3 m par rapport au profil requis devrait être corrigée. Toute accumulation d’eau à la surface de la fondation granulaire doit être corrigée. L’échantillonnage des matériaux en réserve permet de s’assurer de leur conformité aux exigences du devis technique. Généralement, des analyses granulométriques sont effectuées tous les 500 m3 pour des projets importants. Il est très important d’effectuer le suivi de la production du BCR, surtout pour une centrale mobile. Des lectures régulières du débit de chacun des constituants doivent être réalisées afin de vérifier la conformité aux tolérances de production. Les lectures doivent être prises toutes les minutes lors des dix premières minutes suivant le début de la production ou de reprise de la production et environ


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aux 15 minutes par la suite. L’état du malaxeur doit être vérifié aux 400 à 500 m3 de BCR produit ou à la mi-journée de la production. L’uniformité du BCR mis en place est un très bon indicateur de l’efficacité des arbres de malaxage durant la production. Généralement, le nettoyage des pales du malaxeur est requis à la mi-journée et à la fin d’une journée de production. Avant le début de la production du BCR, il faut mesurer la teneur en eau des granulats afin de corriger la quantité d’eau de gâchage à ajouter au mélange. Des mesures de teneur en eau doivent être réalisées au début de chaque jour de production et à intervalles réguliers durant la production. Premièrement, le suivi de la mise en œuvre du BCR consiste à s’assurer que les délais de mise en place et de compaction sont respectés afin d’éviter les problèmes de consolidation et les joints froids non prévus. Ce contrôle de la qualité doit être effectué sur toute la durée des travaux. Pour chaque chargement de BCR mis en place, les délais suivants doivent être respectés :

♦ le temps de transport du BCR, depuis sa fabrication jusqu’à sa mise en place, est limité à 45 minutes depuis le contact initial eau-ciment. Le temps de transport devra être réduit si la température ambiante est supérieure ou égale à 27 ºC;

♦ le délai maximal de recouvrement entre deux bandes adjacentes de BCR ou entre deux couches est de 90 minutes depuis le contact initial eau-ciment selon la température ambiante. Le délai de recouvrement devra être réduit si la température ambiante est supérieure ou égale à 27 ºC;

♦ le délai maximal pour compacter le BCR frais mis en place est de 60 minutes depuis le contact initial eau-ciment. Les opérations de compactage doivent débuter au plus 10 minutes après l’épandage du BCR.

L’utilisation d’un adjuvant retardateur de prise peut permettre d’allonger ces différents délais. Des essais devraient être réalisés au préalable pour en mesurer l’influence sur les propriétés du BCR à l’état frais et à l’état durci.


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Le suivi de la mise en œuvre du BCR consiste également à vérifier les points suivants :

♦ toutes les surfaces exposées du BCR doivent être maintenues constamment humides à l’aide de l’application d’eau en bruine ou d’un agent retardateur d’évaporation, et ce, jusqu’à l’application du produit de cure. Ce dernier doit être appliqué dès la fin des opérations de compactage aux dosages requis (voir section 6.7.2 Méthodes de mûrissement);

♦ l’épaisseur de BCR mis en place et compacté doit aussi être contrôlée au fur et à mesure de l’avancement des travaux. De même, le profil de la surface compactée doit être mesuré à l’aide d’une règle de 3 m. À cet effet, des exigences sont données au paragraphe 7.3 Conformité du BCR;

♦ les pentes du revêtement spécifiées au devis doivent être vérifiées. Généralement, pour assurer l’écoulement des eaux, la pente d’un revêtement en BCR est de l’ordre de 2 %;

♦ la qualité de la surface du BCR après les opérations de compactage et de mûrissement doit être conforme aux exigences du devis.

Le dernier aspect du suivi de la mise en œuvre du BCR est le contrôle de la masse volumique humide du BCR après compactage. Cette vérification est réalisée au moyen du nucléodensimètre avec tige simple de 300 mm en procédure de transmission directe selon la méthode ASTM C 1040. Le degré de compactage du BCR est égal au rapport entre la masse volumique humide en place donnée par le nucléodensimètre et la masse volumique humide de référence du matériau échantillonné multiplié par 100. À cet effet, des exigences sont données au paragraphe 7.3 Conformité du BCR. Il est préférable d’employer les valeurs de masse volumique humide pour calculer ce rapport afin de minimiser les sources d’erreurs à la place des valeurs exprimées en terme de la masse volumique sèche (évaluation de la teneur en eau totale du mélange incluant l’eau absorbée par les granulats). Les mesures de masse volumique humide en place du BCR à l’aide du nucléodensimètre sont effectuées en introduisant l’extrémité de la tige au-delà de la mi-épaisseur de la couche sans toutefois atteindre la fondation granulaire ou la couche de BCR sous-jacente selon le cas. Les mesures devraient être réalisées en quinconce à tous les 10 m pour chaque largeur de bande du finisseur et aussi près que possible des opérations de compactage. L’échantillonnage et la mesure des propriétés du BCR à l’état frais permettent de vérifier la qualité et l’homogénéité de la production du BCR. L’échantillonnage du BCR frais peut être réalisé à la centrale et/ou à la sortie du finisseur (extrémités de la table de mise en place). La maniabilité et la masse volumique humide de référence du BCR frais (procédures présentées à l’annexe B et l’annexe C respectivement) sont mesurées de façon systématique sur les premiers chargements afin de s’assurer de la conformité du mélange en comparaison avec les résultats de laboratoire. Par la suite, la maniabilité du BCR frais est habituellement mesurée, au minimum, après 60 minutes de production en contenu. Par ailleurs, des mesures additionnelles de maniabilité doivent être effectuées à chaque reprise de production. Les mesures de masse volumique humide sur BCR frais, réalisées selon le mode opératoire décrit à l’annexe C, sont quant à elles réalisées à chaque reprise de production et à une fréquence minimale de 225 m3 de BCR produit. Les éprouvettes de BCR destinées à la caractérisation des propriétés mécaniques du matériau (résistance à la compression et à la flexion, modes opératoires présentées à l’annexe D et l’annexe E respectivement) doivent être confectionnées à une fréquence minimale de 225 m3 de BCR produit et pour chaque journée de production. L’échantillonnage du BCR frais est effectué lorsque la production a été continue pendant au moins une heure. Le béton ne doit pas être échantillonné au début de la production, soit dans les premiers 40 m3 ou à la reprise de la production. Normalement, six éprouvettes de 150 mm de diamètre x 300 mm de longueur ou de 100 mm de diamètre x 200 mm de longueur sont confectionnées pour la réalisation des essais de résistance à la


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compression à 7 et 28 jours (3 éprouvettes par échéance). Pour la détermination de la résistance à la flexion, 6 éprouvettes de 100 mm de hauteur x 100 mm de largeur x 400 mm de longueur sont confectionnées (3 éprouvettes par échéance). Des éprouvettes additionnelles peuvent être réalisées pour mesurer les propriétés mécaniques du béton à d’autres échéances, par exemple à 24 heures et à 3 jours. 7.3 Conformité du BCR Généralement, le BCR est jugé conforme selon les points de vérification présentés dans les paragraphes suivants. La surface du revêtement ne doit pas présenter de dénivellation supérieure à 12 mm mesurée sous une règle de 3 m et le niveau de la surface ne doit pas varier de plus de 12 mm par rapport à la cote prescrite. Au moins 80 % de ces mesures doivent satisfaire ces exigences [7.1]. La surface du revêtement doit être lisse et uniforme et ne doit pas présenter de défauts tels que des déchirures de surface, des fissurations polygonales, de la ségrégation, des nids-de-poule et des zones desserrées ou détériorées par les opérations de mise en œuvre. Les joints froids et les joints de construction ne doivent pas être détériorés. L’épaulement des joints de retrait ne doit pas être brisé. Le degré de compactage du BCR est jugé conforme si toutes les mesures sont égales à 100 % de la masse volumique humide de référence du BCR frais déterminée selon le mode opératoire décrit à l’annexe C. Le degré de compactage est acceptable si la moyenne de toutes les mesures est supérieure à 99 % et si aucune mesure n’est inférieure à 98 %. Une section de BCR frais dont le degré de compactage est inférieur à 97 % sera compactée à nouveau pour atteindre une valeur supérieure ou égale à 99 %. Si les résultats de degré de compactage du BCR n’indiquent aucune augmentation de la masse volumique humide en place, une nouvelle mesure de la masse volumique humide de référence du BCR frais doit être réalisée selon le mode opératoire décrit à l’annexe C. Si les mesures de degré de compactage en place comparées avec cette nouvelle valeur de masse volumique humide de référence du BCR n’indiquent aucune évolution du degré de compactage, cette section donnée de BCR devra être remplacée par un BCR frais et compactée de nouveau. Selon la valeur du module de rupture du BCR (à une échéance donnée) spécifiée par le concepteur, la moyenne de trois résultats consécutifs du module de rupture doit être supérieure ou égale à cette valeur spécifiée et aucun résultat individuel ne doit être inférieur de 90 % par rapport à cette valeur [7.1]. L’épaisseur du revêtement en BCR peut être vérifiée par le prélèvement de carottes de béton. Généralement, l’épaisseur du revêtement est jugée conforme si l’épaisseur moyenne de toutes les carottes est supérieure ou égale à l’épaisseur spécifiée et qu’aucune carotte prise séparément n’a une épaisseur inférieure de 95 % à l’épaisseur spécifiée. Une autre méthode de vérification suggère que l’épaisseur du revêtement peut aussi être jugée conforme si l’épaisseur moyenne d’un groupe de 5 carottes prélevées sur toute l’épaisseur de la couche de BCR d’un lot donné est égale ou supérieure à l’épaisseur exigible calculée selon la relation (1). La superficie d’un lot de BCR est de 4000 m2 ou moins si la superficie du revêtement est inférieure à cette valeur [7.1].

15EPD36,0EP spex −+= (1)

avec :


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Epex : épaisseur exigible (mm); D : différence entre la plus grande et la plus petite des épaisseurs individuelles des 5

carottes du même lot (mm); Epsp : épaisseur spécifiée (mm).

RÉFÉRENCE [7.1] Devis technique normalisé pour le béton compacté au rouleau 3VM-30, Ville de Montréal,

Service des travaux publics et de l’environnement, Division de la voirie, Section du laboratoire, février 2001, 25 p.

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