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Jun 19, 2023

Les connaisseurs du béton peaufinent les mélanges et les méthodes pour les autoroutes et les ponts

Sur l'autoroute à péage Jane Addams Memorial dans l'Illinois, des camions coulent des mélanges de béton optimisés à teneur réduite en ciment Portland. PHOTOS AVEC L'AUTORITÉ DE L'AUTORITÉ DES AUTOROUTES À PÉAGE DE L'ÉTAT DE L'ILLINOIS

Sur l'autoroute à péage Jane Addams Memorial dans l'Illinois, des camions coulent des mélanges de béton optimisés à teneur réduite en ciment Portland.

PHOTOS AVEC L'AUTORITÉ DE L'AUTORITÉ À PÉAGE DE L'ÉTAT DE L'ILLINOIS

Du béton haute performance et de l'acier inoxydable sont utilisés sur un nouveau pont à péage.

PHOTOS AVEC L'AUTORITÉ DE L'AUTORITÉ À PÉAGE DE L'ÉTAT DE L'ILLINOIS

Le pavage sans fil est une tendance continue.

PHOTO AVEC L'AUTORISATION DE L'ACPA

Un ouvrier (à gauche) prépare un mélange qui gagne en résistance grâce à la carbonisation plutôt qu'à l'hydratation, mais qui est similaire au ciment Portland.

PHOTO AVEC L'AUTORISATION DE SOLIDIA

Les nouveaux ponts arborent de nouveaux ratios de mélange de béton.

PHOTO AVEC L'AUTORISATION DU GROUPE FIGG BRIDGE

Des équipes paient un tronçon de route à Saint-Louis, dans le Missouri, à l'aide d'un produit en béton italien « smogeating ».

PHOTO AVEC LA COURTOISIE D'ITALCEMENTI

Les chercheurs utilisent des tendons en plastique à mémoire de forme dans des tests de béton auto-cicatrisant.

PHOTO AVEC L'AUTORISATION DE L'UNIVERSITÉ DE CARDIFF

À l’instar des chefs modernes qui peaufinent les techniques classiques, les professionnels de l’industrie du béton expérimentent à nouveau des ingrédients – des additifs et des agrégats tels que des cendres volantes, des scories et des déchets de carrière – et le « placage », qui inclut des méthodes telles que le pavage en deux couches et la surveillance de la douceur en temps réel. Et comme de nombreux chefs qui mettent l'accent sur les aspects santé des aliments, les professionnels du béton recentrent leurs objectifs de la solidité du matériau vers sa longévité et sa durabilité.

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« Essentiellement, nous essayons de changer la base fondamentale sur laquelle nous concevons les chaussées en béton », explique Gerald Voigt, président et chef de la direction de l'American Concrete Pavement Association. "Nous essayons de concevoir de nouveaux mélanges et d'effectuer des tests de qualification basés sur la durabilité chimique, la résistance au gel, etc., plutôt que sur la résistance."

La volonté de créer des normes pour que le béton prenne plus rapidement et résiste aux conditions météorologiques et aux produits chimiques extrêmes découle en partie de considérations de résilience, explique Michelle Wilson, directrice des connaissances concrètes à la Portland Cement Association. « Les normes actuelles vous donnent des codes spécifiques, mais il n'y a pas de solution universelle », note-t-elle.

Les efforts de recherche à l'échelle nationale, notamment à la Federal Highway Administration (FHWA) et au National Concrete Technology Center (CP Tech Center) de l'Iowa State University, travaillent sur de nouvelles normes pour « identifier ce qui est critique, comment le mesurer et comment le spécifier ». Voigt ajoute. "Cela prend vraiment de l'ampleur et nous avons élaboré une stratégie sur la manière de procéder au cours des deux dernières années."

Peter Taylor, directeur du CP Tech Center, affirme que des paramètres critiques ont été développés. "La prochaine étape consiste à trouver des méthodes d'essai pour mesurer ces propriétés, et une grande partie de ce travail est terminée, y compris l'évaluation sur le terrain dans sept États l'été dernier", dit-il. "Vient ensuite la sélection des limites de réussite et d'échec pour les régions et les climats." L'équipe espère cet automne élaborer une spécification qui sera examinée par les responsables des transports de l'État, ajoute-t-il.

L'industrie réalise désormais que les bons mélanges n'ont pas besoin d'autant de matériaux cimentaires qu'on le pensait auparavant, explique Tom Van Dam, directeur du consultant en ingénierie NCE. "Les cendres volantes et les scories, qui ont des propriétés pouzzolaniques, peuvent rendre le béton plus durable lorsqu'elles sont utilisées correctement et réduire considérablement l'empreinte carbone."

À son tour, en raison du besoin moindre de matériaux cimentaires, le processus réduit les coûts, explique Steve Gillen, responsable des matériaux pour l'Illinois State Toll Highway Authority. « Nous utilisons de plus en plus de cendres volantes et de scories dans nos mélanges. Trente-cinq pour cent est notre minimum pour le remplacement du ciment Portland, mais cela peut aller jusqu'à 50 %.

Le programme d'investissement de 12 milliards de dollars sur 15 ans de l'autorité des autoroutes à péage sert de vitrine continue et d'essais sur le terrain pour une variété de recherches concrètes en collaboration avec le monde universitaire et l'industrie, explique Gillen. L'agence a testé un pavage à deux levées ; les agrégats de déchets de carrière, tels que les sables ultrafins en mélanges ; et des dalles d'approche en béton et préfabriquées résistantes aux fissures, qui réduisent les joints dans les tabliers. D'autres efforts incluent la réingénierie des chaussées en béton armé continu (CRCP), telles que l'optimisation de leurs quantités et de leurs applications. L'autorité utilise également un système automatisé de test de charge sur plaques capable de mesurer, en temps réel, les propriétés géotechniques de la couche de fondation de la chaussée (voir p. 27).