Les bétons spéciaux : Béton de dallage

1 Juillet 2019
 

Introduction

Le béton de dallage est employé pour la réalisation, à l’extérieur comme à l’intérieur, de dalles en béton horizontales en une seule couche et avec une surface finie prête à l’emploi. Les champs d’application sont non seulement des surfaces de roulement, mais aussi des dalles en béton dans le bâtiment, notamment pour les logements, les constructions industrielles et les surfaces commerciales. La surface du béton est, après la mise en place, le compactage et l’arasage, traitée en plus à la main ou à la machine.

Pour les dallages intérieurs, le lissage à la machine est exécuté à l’aide de lisseuses mécaniques spéciales à hélices (fig 3.1.1 et 3.1.2) quelques heures seulement après la mise en place, lorsque la surface du béton est suffisamment ferme, mais encore humide et mate. La zone superficielle lissée d’une épaisseur d’environ 3 mm devient plane et lisse, mais aussi très dure et résistante. Elle peut dès lors résister par elle-même, sans couche de protection complémentaire, à toutes sortes de sollicitations.

Pour les dallages extérieurs, la mise en œuvre et la finition se rapprochent des techniques utilisées pour les bétons routiers et sont reprises au chapitre 3.5.

Un revêtement extérieur est soumis à d’autres contraintes qu’un sol intérieur, et plus particulièrement aux conditions climatiques. Les principaux facteurs sont les conditions de durcissement du béton frais, les différences de retrait et de dilatation suite aux variations de températures quotidiennes et saisonnières ainsi que l’influence du gel et de l’utilisation de sels de déverglaçage. Cela implique des différences essentielles au niveau de la conception, de la composition du béton et de l’exécution. Un même concept ne peut donc pas être appliqué à l’intérieur et à l’extérieur d’un bâtiment.
 

Exigences normatives

Le béton sera spécifié en tenant compte de sa destination et des charges à supporter, de la portance du sol et des exigences supplémentaires éventuelles. Les conditions de mise en oeuvre et de finition de la surface seront également prise en compte. Le béton pourra être spécifié selon la norme NBN EN 206.

La NIT 204 du CSTC rassemble les bonnes pratiques pour l’exécution d’un sol intérieur en béton. L’auteur du projet peut s’en inspirer pour la spécification du béton (exigences complémentaires).
Le code de bonne pratique du CRR, référence R82/11, donne des recommandations pour l’exécution des revêtements industriels extérieurs en béton.

La classe de résistance du béton sera de :

  • C25/30 : pour les bâtiments résidentiels, sociaux, commerciaux et administratifs et les sols intérieurs légèrement à modérément sollicités dans des aires de stockage et des locaux industriels
  • C30/37 : pour les sols lourdement sollicités dans des aires de stockage et des locaux industriels, pour les sols extérieurs non soumis aux sels de déverglaçage
  • C35/45 : pour les situations particulières nécessitant de meilleures performances en raison de charges spécifiques élevées, pour les sols extérieurs soumis aux sels de déverglaçage.

La classe d’environnement EE3 ou EE4 sera choisie pour le dallage extérieur. A l’intérieur, la classe EI s’applique uniquement si l’environnement est très sec. En cas d’humidité, il faudra choisir entre EE1 (pas de gel possible) ou EE3 (gel possible).
 

Formulation du béton

Ciment
es types de ciment les plus utilisés pour les bétons destinés aux dallages sont les ciments CEM III/A, classe de résistance 42,5 N. Un ciment CEM I 52,5 (N ou R) peut aussi être utilisé, par exemple lorsqu’un durcissement rapide à basse température est nécessaire. L’utilisation de ciments de la classe de résistance 32,5 doit être évitée. Ils présentent l’inconvénient d’avoir un temps de durcissement beaucoup plus long, ce qui rend le béton beaucoup plus sensible au retrait plastique. Ces ciments peuvent néanmoins être utilisés lorsque les températures extérieures sont élevées.

En utilisant un ciment LA selon la NBN B12-109, ayant une teneur limitée en alcali (Na2 O et K2 O), le risque de dégradations suite à une réaction alcali-silice est limité en cas de dallages soumis à des conditions humides. Alternativement, un bilan des alcalis devra être effectué afin de limiter les risques de ce type de réaction (voir chapitre 4.9).

Dans le cas d’agressions chimiques liées à la présence de sulfates, un ciment SR selon la NBN EN 197-1 ou HSR selon la NBN B12-108 seront utilisés.

La teneur minimale en ciment sera de 320 kg/m³.

Granulats et teneur en particules fines
Pour les dallages intérieurs, afin d’éviter tout problème de ségrégation, de ressuage et de retrait, il convient d’utiliser un mélange de béton stable dont le squelette inerte présente une granulométrie continue.

Il est conseillé d’avoir une teneurtotale en particules fines (≤ 0,250 mm) suffisamment élevée (tab 1.3.4) pour garantir la stabilité et la pompabilité du béton.

Parallèlement, la teneur totale en particules fines ne peut toutefois pas être beaucoup plus élevée, car elle entraînerait :

  • un besoin accru en eau du béton
  • un retrait plus important
  • un dosage plus élevé en superplastifiant et un aspect visqueux ou collant accru du béton
  • un risque augmenté de délamination de la couche superficielle
  • un manque d’eau de ressuage favorable à un début de cure et/ou nécessaire au durcissement du mélange du ciment et des fines de la couche d’usure éventuellement appliqué par après.


Pour les dallages extérieurs soumis à des lourdes charges ou à circulation, on portera une attention particulière à la qualité intrinsèque des granulats. Des gravillons présentant une bonne résistance à la fragmentation, à l’abrasion et au polissage seront choisis.
Ces bétons étant de consistance ferme (S1), on privilégiera un sable (ou mélange de sables) ayant une granularité étendue et on veillera à limiter la teneur en particules ≤ 0,063 mm du squelette inerte à 3%, ceci afin d’éviter une demande en eau trop importante. 
 

Eau et adjuvants
Une teneur minimale en eau efficace de 180 l/m3 et une teneur minimale en ciment de 320 kg/m3 , généralement supérieure pour respecter les exigences de E/C, permettent d’avoir une fraction de mortier suffisante pour obtenir une finition correcte de la surface de la dalle en béton et éviter des hauts dosages en superplastifiants. Un dosage élevé de certains superplastifiants peut en effet avoir des effets secondaires néfastes : entraînement d’air, retard dans le raidissement du béton, viscosité élevée favorisant l’apparition d’une croûte sur la surface fraîche du béton faisant croire à son durcissement tandis que le béton au cœur de la dalle est encore mou (appelé "effet matelas" ou "peau d’éléphant").

Pour les dallages intérieurs lissés, la teneur en air maximale du béton sera de 3% et l’utilisation d’agents entraîneurs d’air sera proscrite. En effet, si après le lissage final du béton des bulles d’air venaient à remonter à la surface, elles seraient bloquées par la couche d’usure. La formation de "loupes" d’air pourrait alors être à l’origine de décollements ultérieurs de la couche d’usure.

A contrario, dans le cas des dallages extérieurs soumis au gel et aux sels de déverglaçage, une quantité minimale d’air peut être spécifiée. L’utilisation d’un agent entraîneur d’air sera alors prévue.

Consistance
La consistance choisie pour le béton dépendra de l’application. Pour les dallages intérieurs lissés à l’hélicoptère, on optera habituellement pour un béton de consistance fluide (S4). Plus la consistance est raide, plus tôt le lissage peut être commencé. Pour les bétonnages en pente, une classe de consistance S3 est généralement spécifiée.

Pour les dalles extérieures, mises en œuvre selon les techniques routières, la consistance du béton sera plutôt ferme, type S1 (éventuellement S2 ou S3 pour des zones mises en œuvre manuellement).


Recommandations pour l’exécution des dallages en béton

Conditions météorologiques
Le temps nécessaire au raidissement du béton avant la finition de surface dépend, outre de la composition du béton, de la température extérieure. La température idéale de mise en œuvre du béton de dallage se situe entre 10°C et 25°C.
En deçà d’une température de 10°C, le niveau de raidissement du béton est atteint plus tard qu’à 20°C. La quantité d’eau ressuée est presque doublée alors que l’eau évaporée diminue de moitié. A l’inverse, à une température de 30°C, la résistance au passage d’une personne est atteinte plus tôt, la quantité d’eau ressuée est diminuée de moitié etl’évaporation est presque doublée. Une exposition variable au soleil et à l’ombre de la surface du béton peut conduire à un comportement irrégulier du béton lors du lissage.

Cadence de mise en œuvre
La planification d’une cadence non réaliste de mise en œuvre provoque des temps d’attente des véhicules de livraison ou des délais trop longs entre l’arrivée sur chantier des différents camions et peut avoir des effets négatifs sur la qualité du béton. Les équipes et le matériel de mise en œuvre pour la pose et le lissage du béton seront adaptés à la cadence souhaitée mais également au béton commandé (délai de maintien d’ouvrabilité).
Afin de garantir une vitesse de raidissement uniforme de la dalle, une attention particulière est nécessaire dans le cas de livraison depuis plusieurs centrales.

Lissage - Finition de surface

Cas des dallages intérieurs
La finition de surface consiste à donner au béton une surface dure et lisse.
Pour le traitement mécanique on utilise une polisseuse mécanique appelée également"hélicoptère"(fig3.1.1 et 3.1.2).
 

Terminologie

On appelle "béton lissé", un béton dont la finition est réalisée par passage d’une lisseuse manuelle (talochage) ou mécanique (hélicoptère) à la surface du béton frais commençant sa prise. Le nombre de passages et l’incorporation éventuelle d’un mélange spécifique pour couche d’usure détermineront le niveau de brillance et de dureté.
Ce béton est parfois désigné dans le langage courant comme "béton poli", terme qui dans la littérature technique est réservé au béton obtenu par fraisage éventuel puis par passages successifs de meules abrasives (ponçage puis polissage) à la surface du béton durci (voir chapitre 3.4).

 

Le lissage à la machine doit se faire pendant un intervalle de temps bien défini. Au moment du lissage, une hydratation avancée accompagnée de la formation d’une structure solide ne doit pas encore s’être développée dans le béton. Le lissage doit avoir lieu juste avant le début de prise et se terminer avant la fin de la prise. Cet intervalle de temps est déterminé par le temps nécessaire au raidissement du béton en surface.

Le bon moment du début de lissage est atteint lorsque la surface est suffisamment ferme pour qu’on puisse marcher dessus et est caractérisé par son état d’humidité. L’empreinte d’une chaussure doit être visible et s’enfoncer de quelques millimètres, tandis que la surface du béton doit être humide et mate (fig 3.1.4).

Lorsque la température extérieure est proche de 20°C, le lissage peut commencer environ 3 heures après la mise en place, le compactage et l’arasage.Ce délai est variable en fonction de la température et du type de béton.

En cas de lissage prématuré, la lisseuse s’enfonce dans le béton et affecte la planéité, tandis qu’un lissage trop tardif perturbe l’adhérence de la zone de surface avec le béton sous-jacent.

Cette période de temps d’attente est donc critique pour le béton. Pendant l’intervalle de temps entre l’arasage de la surface de béton et le lissage, la surface du béton ne doit pas se dessécher. Dans le cas de bâtiment déjà fermé, on veillera à fermer toutes les ouvertures pour éviter les courants d’air qui pourraient accentuer l’évaporation d’eau. S’il y a un risque de dessèchement (bâtiment non fermé, vent fort ou soleil), une cure intermédiaire s’avère nécessaire. Les mesures adéquates de cures intermédiaires consistent à vaporiser de l’eau ou un produit de cure adapté.

Il est possible d’améliorer les propriétés de la couche d’usure du béton par l'application de mélanges spécifiques de granulés durs , tels que p. ex. le quartz, le corindon, le carbure de silicium, généralement mélangés avec du ciment, à des dosages de 2 à 5 kg/m2 . Les granulés durs doivent être dispersés dès que la surface est praticable à pied, soit avec un équipement de saupoudrage piloté mécaniquement pour les grandes surfaces, soit à la main avec un chariot de saupoudrage. Le mélange sera incorporé dans la couche de surface lors de la phase de lissage final, à l’hélicoptère ou manuel.

Cas des dallages extérieurs
Pour les sols extérieurs, soumis aux intempéries, on souhaitera généralement une surface rugueuse,afin d’éviter qu’elle soit glissante. Un brossage ou striage de surface permettront de rendre les surfaces adhérentes. En plus, ce type de finition offre une meilleure résistance au gel et sels de déverglaçage que la finition à l'hélicoptère (même brute) que l'on rencontre encore régulièrement dans la pratique. Un talochage poussé (aspect brillant) n'est pas autorisé pour des dallages extérieurs.

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Fig 3.1.4 Temps de lissage typique d’un dallage


Cure
Dès la fin des opérations de finition de surface, le béton sera protégé contre la dessiccation. Les différentes techniques de cure sont décrites au chapitre 2.8 consacré à la cure du béton. Une cure performante et soutenue aidera également à minimiser le risque de "cintrage", dû au retrait différentiel (retrait plus important en surface qu'en partie basse).

Joints
Par un choix et un placement correct des joints (fig 4.2.1), les contraintes dans le dallage en béton peuvent être limitées et on peut maitriser la déformation et la fissuration du béton. Le schéma des joints doit être établi par le bureau d’études chargé de la conception de la dalle en béton avant de commencer l’exécution des travaux.

On distingue trois catégories de joints qui peuvent être appliqués lors de l’exécution de dalles en béton :

  • les joints de retrait (voir chapitre 4.2), sciés dès que possible mais sans arrachement des bords (fig 3.1.5)
  • les joints de désolidarisation
  • les joints de structure et de dilatation.


En outre des joints de reprises peuvent être exécutés pour obtenir des raccords nets et propres entre des différentes phases d’exécution de la dalle.

Les joints provoquent des discontinuités dans le dallage. Lepassagede rouespeut donnerlieu à des chocs (surtout dans le cas de roues dures de petit diamètre), ce qui peut occasionner des dégâts au matériel roulant et au joint proprement dit (en particulier en cas de trafic intensif). Des charges concentrées exercées à proximité des joints peuvent par ailleurs entraîner des affaissements qui accentueront encore ce phénomène. Les joints constituent donc des points faibles, qui se révèlent parfois plus néfastes que des fissures. Il est dès lors conseillé de ne pas prévoir plus de joints que ceux nécessaires.

 
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Fig 3.1.1 Finition à l'hélicoptère

 

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Fig 3.1.2 Afwerking met een "helikopter

 

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Fig 3.1.3 Dallage en cours de réalisation

 

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Fig 3.1.5 Sciage des joints de retrait