Code de bonne pratique pour la conception et l’exécution de revêtements en pavés de béton

Avant-propos

Les revêtements en pavés en béton ont le vent en poupe depuis une quinzaine d’années. Les pavés en béton sont un matériau attractif: finie l’austérité du noir et du gris, et le concepteur créatif peut donner libre cours à ses idées.

Hélas, les pavés en béton ont été victimes de leur succès il y a quelques années. Les pavages étaient prescrits à tort et à travers, et donc aussi pour les routes fortement chargées. Chaque bureau d’étude avait son propre modèle de profil transversal, chaque fournisseur avait son interprétation de «teinté dans la masse», chaque entrepreneur avait sa méthode d’exécution. Souvent, le résultat était beau et durable. Dans certains cas, par contre, le pavage devait être recommencé prématurément.

Au vu de ces expériences, la nécessité de rédiger un code de bonne pratique rassemblant l’ensemble des aspects liés aux pavés en béton s’est fait sentir.

Car les pavés en béton sont un matériau flexible, méritant d’être traité avec égard.

Ils sont bien sûr disponibles dans de nombreux coloris, formats, formes et textures, et ont donc un vaste domaine d’application. Ces propriétés doivent être choisies après mûre réflexion, car elles peuvent influencer grandement le caractère d’une rue, d’une place ou d’un parc.

L’aspect esthétique n’est qu’un des nombreux avantages des pavés en béton. En combinant divers coloris et textures, il devient possible d’indiquer et de délimiter des zones de fonctions différentes. En rendant ces fonctions plus reconnaissables, ils contribuent à la sécurité des usagers de la route. Les nombreux joints entre les pavés participent aussi à la sécurité en créant un effet de ralentissement de la vitesse. En outre, en optant pour des formats et un appareillage adaptés aux différentes zones, on assure un confort maximal aux usagers.

Les pavés en béton répondent parfaitement aux exigences sans cesse croissantes en matière de durabilité. La fabrication «bicouche» offre des zones qui peuvent être adaptées individuellement à leur fonction de manière optimale: la couche inférieure assure la résistance tandis que l’on peut jouer avec différents granulats dans la couche supérieure. De cette manière, il est possible d’obtenir un revêtement très résistant à l’usure. L’utilisation de granulats colorés permet quant à elle de garantir la durabilité de la teinte du revêtement.

Pour que ces avantages puissent être mis à profit de façon optimale, le résultat final doit naturellement satisfaire à toute une série de spécifications. Les affaissements, les inégalités et les dégradations n’ont pas seulement un impact négatif sur l’aspect d’un pavage, mais ils diminuent également la sécurité et le confort des usagers. C’est pourquoi il est capital d’accorder la plus grande attention à la conception et à la mise en œuvre de ces revêtements. Bien plus que de simples pavés, un pavage est également un ensemble de couches ayant chacune un rôle bien précis. Une couche mal exécutée peut avoir des répercussions sur l’ensemble du pavage.

L’objectif principal des rédacteurs du présent code était et est toujours la réalisation de revêtments en pavés de béton de qualité.

Le premier chapitre du présent code de bonne pratique traite des différents éléments constituant un pavage et de leurs caractéristiques spécifiques.

Le deuxième chapitre se penche sur les applications spéciales des pavés en béton. Il existe en effet des exigences spécifiques pour les pavages perméables, tandis que la conception et l’exécution de ronds points et de pistes cyclables doivent être effectuées avec une attention particulière. Ces dernières peuvent offrir aux cyclistes un confort élevé, lorsque les matériaux sont choisis judicieusement et que la mise en œuvre est réalisée avec soin.

Pour garantir un niveau de qualité élevé, les pavés en béton sont produits en Belgique sous la marque BENOR. Les spécifications et contrôles y afférents font l’objet du troisième chapitre du présent code.

Le chapitre quatre énumère ensuite les directives à suivre pour réaliser un revêtement de qualité en pavés de béton. Les spécificités de chaque couche y sont abordées.
Il faut naturellement veiller à ce que le pavage se maintienne dans le temps. Pour ce faire, des directives d’entretien sont données dans le chapitre cinq.

Enfin, le chapitre six s’attarde sur le démontage et la remise en place des pavés, nécessaires notamment lors de travaux liés aux divers impétrants et canalisations.
Le présent code de bonne pratique a pu voir le jour grâce à la collaboration de nombreux spécialistes du secteur: fournisseurs, bureaux d’étude, hautes écoles, entrepreneurs, administrations et bien sûr le CRR.

Je souhaite remercier chaque personne ayant apporté, d’une manière ou d’une autre, sa pierre à l’édifice. J’espère que ce code deviendra un compagnon indispensable dans la pratique, car il en vaut vraiment la peine.

Chapitre 1 : Aspects liés à la conception

1.1 Principes de dimensionnement, répartition du trafic en catégories et structures types correspondantes

La structure d’un pavage se présente générale- ment comme illustré à la figure 1.1:

Les différents éléments d’une structure de ce type seront traités en détail plus loin dans le présent code de bonne pratique.

Le dimensionnement d’un revêtement en pavés de béton consiste à déterminer l’épaisseur des pavés et de la couche de pose, la nature et l’épaisseur de la fondation et de l’éventuelle sous-fondation en fonction de la charge de circulation attendue et de la portance du sol.

Dans un revêtement constitué de pavés en béton, les pavés ne contribuent individuelle- ment que très peu à la portance du revêtement, en raison de leurs dimensions restreintes.

En effet, les pavés n’offrent individuellement aucune résistance contre les déplacements et/ou les rotations. Dans un pavage, les pavés sont placés les uns à côté des autres et sont reliés entre eux via les joints qui doivent être totalement remplis. Le mouvement d’un seul pavé résulte en des efforts dans les joints qui se transmettent aux pavés voisins. Dès lors, on obtient un ensemble de pavés qui collaborent entre eux, ce qui contribue à la portance du revêtement. Grâce à cet effet «dalle», le pavage (pavés et lit de pose) peut être considéré comme un revêtement plus ou moins souple.

Au niveau du dimensionnement, ce sera surtout la fondation qui sera la plus sollicitée et qui devra donc pouvoir résister aux contraintes et déformations. Une distinction est faite entre les fondations souples, non liées (sable, empierrement, mélanges sable-empierrement) et les fondations rigides, liées hydrauliquement (sable-ciment, empierrements liés, béton maigre, béton maigre drainant et béton sec compacté).

Pour les fondations non liées, c’est la déformation permanente de la couche de fondation, et la déformation de la sous-fondation et du sol qui y est liée, qui constituent le critère déterminant pour le dimensionnement. Ces déformations mènent en effet à des déflexions et à de l’orniérage dans le pavage.

Les fondations liées au ciment assurent une meilleure répartition des charges et protègent les couches sous- jacentes contre les surcharges et donc contre les déformations permanentes. Le critère déterminant de dimensionnement est dans ce cas le rapport entre la contrainte de traction qui se manifeste au bas de la couche de fondation et la contrainte de traction maximale admissible du matériau. Une fondation rigide rompt à cause de la fissuration, ce qui fait diminuer la rigidité et la portance du matériau.

La durée de vie de la structure peut être déterminée à l’aide des caractéristiques spécifiques et des lois de fatigue des différents types de fondations. Cette durée est généralement exprimée de manière théorique en un nombre de passages d’essieux standard et peut, si l’on connaît le spectre du trafic, être transposée en une durée de vie en années. Des logiciels de calcul permettant de déterminer une durée de vie théorique ont été développés à cet effet dans plusieurs pays (France, Pays-Bas, etc.).

Une approche plus pratique et plus couramment appliquée est l’utilisation de structures types valables pour des classes de trafic simplifiées. Ces structures sont établies suivant les calculs théoriques mentionnés ci-avant ou selon des méthodes empiriques, sur base d’expériences dans un pays donné.

Ainsi, il existe en Flandre des «Standaard Wegstructuren» en fonction des classes de construction de la route. Dans d’autres pays également (France, Allemagne, Royaume-Uni, Australie, etc.), des tableaux similaires ont été établis. En comparant ces différentes directives de conception, et en tenant compte de la tradition belge en matière de méthode de construction et de matériaux, une nouvelle répartition en catégories de trafic a été établie pour le présent code de bonne pratique, et une nouvelle liste, simplifiée, des structures types recommandées a été dressée.

Quatre catégories de charge de trafic ont été définies, allant de la catégorie I (la plus chargée) à la catégorie IV (la moins chargée). Pour chaque catégorie, le volume maximal autorisé de trafic léger (< 3,5 t) et de trafic lourd (> 3,5 t) est renseigné. Au lieu de travailler avec le principe théorique du nombre d’essieux standard équivalents, on utilise ici le nombre quotidien de passages de véhicule, dans les deux sens de circulation, comme échelle de mesure du trafic. En guise d’illustration, nous renseignons les classes de construction qui s’en approchent le plus.

Tableau 1.1 Catégories de trafic

A chaque catégorie de trafic correspond des structures types recommandées. La durée de vie des structures types proposées est de vingt ans.

Tableau 1.2 Structures types en fonction des catégories de trafic

Aucune recommandation spécifique n’est ici donnée pour le sol ou le fond de coffre, ni pour la sous-fondation. Les exigences en matière de portance et de mise hors gel auxquelles le fond de coffre et la sous-fondation doivent satisfaire sont spécifiées plus loin dans le présent Code de bonne pratique. Le choix du matériau constituant le lit de pose ainsi que le choix du type, de l’épaisseur des pavés et de l’appareillage de pose seront également abordés plus en détails.

Les champs non remplis du tableau 2 signifient que les choix de fondation concernés ne sont pas recommandés pour la catégorie de trafic considérée. Une présentation visuelle est donnée à la figure 2.

Le tableau n’est pas valable pour les applications spécifiques telles que les terminaux à conteneurs et les pistes aéroportuaires. Les structures types pour les pavages drainants sont abordés plus loin dans le présent Code.

1.2 Choixetspécificationsdesdifférentescouchesconstituantuneroute

1.2.1 Fond de coffre

Le fond de coffre est le matériau présent sur place (ou matériau d’apport dans le cas d’un remblai) qui doit porter la chaussée et supporter les charges du trafic et ce quelles que soient les conditions climatiques.

La portance du sol a une influence directe sur l’épaisseur de la chaussée nécessaire pour une charge de trafic donnée.

La portance du sol dépend fortement de la teneur en eau de ses matériaux constituants. Si ceux-ci sont saturés, la portance peut même totalement disparaître. Il est dès lors plus que recommandé de prévoir un drainage sous le fond de coffre si le sol est imperméable.

Si le sol est constitué de matériaux gélifs, il faut faire en sorte que le front de gel n’atteigne jamais cette profondeur. Pour ce faire, on peut augmenter l’épaisseur de la sous-fondation. En effet, lorsque les matériaux gélifs gèlent, ceux-ci se dilatent, ce qui peut mener à un soulèvement de la chaussée. Il est dès lors crucial de contrôler la sensibilité au gel du sol d’une part et de déterminer la profondeur du front de gel d’autre part.

1.2.1.1 Dimensionnement contre les cycles de gel/dégel

La profondeur Z de pénétration du gel, en cm, est par définition égale à: Z = 5 x √ J .

J est ici l’indice de gel. Cet indice est le nombre de degrés-jours entre les points supérieur et inférieur sur une courbe cumulée des degrés-jours en fonction du temps pour une saison de gel. En principe, on retient l’indice de gel décennal: il s’agit de l’indice de gel maximal que l’on observe sur une période de dix ans.

La valeur de J est donnée dans le tableau ci-dessous pour différentes stations météorologiques, pour la période 1995- 2005. A l’aide de ces chiffres, il a été possible de calculer les valeurs correspondantes de la profondeur Z de pénétration du gel.

Tableau 1.3 : Indice de gel et profondeur Z de pénétration du gel en différents lieux

L’épaisseur de la structure non gélive à mettre en œuvre (en cm) dépend de la profondeur de pénétration du gel:

Dsans gel = a x Z

La valeur de a est égale à 0,8 lorsque la nappe phréatique est située à plus de 1,4 m en dessous de la surface du revêtement. Si ce n’est pas le cas, a est alors égal à 1,0.
Si la structure prévue est plus fine que l’épaisseur non gélive nécessaire calculée ci-avant, il faut alors, si le sol est sensible au gel, soit remplacer une partie du sol par un matériau non sensible au gel, soit améliorer le sol avec un produit de traitement adapté.

1.2.1.2 Portance

La portance du fond de coffre est suffisante lorsque le coefficient de compressibilité M1 (au premier cycle de l’essai à la plaque) est égal ou supérieur à 17 MPa.
Lorsqu’on suspecte la portance du coffre d’être insuffisante lors de l’exécution des travaux, il est possible de procéder à un traitement du sol (guide pratique n° 2 du code de bonne pratique R74 du CRR) soit par l’ajout d’un produit d’amélioration adapté, soit en appliquant une géogrille.

Essai à la plaque

L’essai de chargement à la plaque consiste à appliquer sur la surface à tester une plaque d’acier rigide de forme circulaire d’un diamètre de 15,96 cm ou de 30,90 cm (surface de 200 cm2 ou de 750 cm2), à sélec- tionner en fonction de la granulométrie du sol testé (empierrement ou sol). Une charge définie est appliquée sur la plaque et le contrepoids est assuré par un camion, une grue, un bulldozer. Dès que la plaque est stabilisée, on mesure le tassement.

Le tassement est enregistré en fonction de la charge exercée. L’inclinaison de la courbe obtenue permet d’évaluer la portance du sol testé.
Δp : différence de pression entre deux paliers de chargement (MN/m2) ME = DΔp Δs : différence de tassement, en cm
Δs D : diamètre de la plaque, en cm
Cet essai fait également l’objet de la méthode d’essai 50.01, reprise dans le mode opératoire CRR MF 40/78.

(la suite voir le fichier PDF…)

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Nom du fichier : conception et exécution_pavés.pdf
Taille du fichier : 7.21 MB
Nombre de pages : 88 pages
Type du Document : PDF