Résistance à l'usure des sols en béton

          Depuis l'an 2000, les échanges entre les acteurs du secteur et leurs homologues étrangers se sont intensifiés. L'importation d'un grand nombre d'équipements, de matériaux et de techniques de construction de pointe a donné naissance à plusieurs marques nationales très compétitives, ce qui a considérablement stimulé le développement du secteur national des sols en béton.

          Au cours des cinq dernières années, sous l'impulsion des associations professionnelles et des entreprises de premier plan, le secteur a commencé à accorder une importance accrue à l'étude, à l'élaboration et à l'application des normes relatives à la conception et au contrôle des sols en béton. Le prix « Jin Ruan Dao », organisé avec succès depuis plusieurs années, en est un excellent exemple. Ce prix s'appuie sur la norme F-Number de l'ACI (American Concrete Institute)et évalue de manière classifiée la régularité (planéité et nivellement) des sols à circulation dirigée (Fmin) et à circulation libre (FF/FL) selon différents procédés de construction. La création de ce prix a considérablement amélioré la compréhension correcte, au sein du secteur, de la planéité et du nivellement, qui constituent les indicateurs d'aptitude à l'emploi les plus importants pour les sols en béton. Le présent article ne s'attardera pas sur les indicateurs de planéité et de nivellement,mais nous présenterons en détail la résistance à l'usure, un autre indicateur d'aptitude à l'emploi extrêmement important pour les sols en béton.

Critères d'évaluation de la résistance à l'usure des sols en béton

         Comme son nom l'indique, la résistance à l'usure désigne la capacité à résister à l'usure. L'usure est le processus par lequel des particules ou des débris se détachent de la surface d'un revêtement de sol, c'est-à-dire l'altération du matériau de surface. Les frottements, le roulement, l'abrasion et les chocs sur la surface du revêtement de sol peuvent tous provoquer de l'usure ; de plus, dans certaines conditions environnementales, ces facteurs peuvent se combiner, ce qui rend le mécanisme de l'usure assez complexe.

         Comment déterminer de manière appropriée le niveau de résistance à l'usure d'un sol en béton ? Il faut bien sûr tenir compte de l'environnement d'utilisation du sol. La norme BS 8204-2: 2003 « Screeds, bases and in situ floorings – Concrete wearing surfaces – Code of practice » (Chapes, couches de base et revêtements de sol coulés sur place – Surfaces d'usure en béton – Code de bonnes pratiques) fournit les bases nécessaires. Voici deux tableaux pertinents extraits de cette norme à titre d'illustration :

Tableau3: Classification de la résistance à l'usure et limites de profondeur d'usure lors des essais : recommandé pour les sols en béton lissé à la pâte fraîche

Tableau4: Classification de la résistance à l'usure et limites de profondeur d'usure lors des essais : recommandé pour les chapes en béton résilientes à saupoudrage à sec et les couches de ragréage en mortier résilient

          Hormis la différence au niveau de la couche de finition, ces deux tableaux sont pratiquement identiques. On constate ainsi que la définition des classes de résistance à l'abrasion repose principalement sur l'environnement d'utilisation du sol et les exigences spécifiques du client, dans le but de garantir les performances d'abrasion du revêtement. À cette fin, les tableaux fournissent également les critères permettant de déterminer si le sol fini est conforme à la classe de résistance à l'abrasion correspondante, à savoir les limites de profondeur d'abrasion fixées par les essais de résistance à l'abrasion. Afin de mieux comprendre ces limites de profondeur d'abrasion, nous proposons ci-après une brève présentation de la norme EN 13892-4:2002.

Procédure d'essai de la résistance à l'abrasion des sols en béton

         Les sols en béton étant réalisés sur place, leur résistance à l'abrasion dépend de nombreux facteurs, tels que la qualité du béton, son classe de résistance et la composition de la mélange, les techniques de mise en œuvre, le niveau de savoir-faire et les conditions environnementales, ainsi que le choix des matériaux anti-abrasifs et l'entretien ultérieur. Par conséquent, la seule méthode permettant de déterminer la résistance réelle à l'abrasion d'un sol sur chantier consiste à effectuer des essais d'abrasion in situ.

          La norme EN BS 13892-4:2002 « Méthodes d'essai pour les matériaux de chape – Détermination de la résistance à l'usure – BCA » est la norme d'essai la plus couramment utilisée pour évaluer la résistance à l'usure des sols en béton finis. Son principe est le suivant :trois roues en acier dur effectuent un certain nombre de tours sur la surface du sol sous une charge standard, provoquant une usure spécifique sur une bande circulaire. La résistance à l'usure de la surface du sol est évaluée en mesurant la profondeur moyenne de l'usure. En général, un point est testé tous les 4 000 m², avec au moins trois points.

          Les appareils de mesure sont illustrés ci-dessous :

• Appareil de test BCA (figure a) :

  - La tête de meulage est composée de trois meules en acier dur, montées tangentiellement sur un disque circulaire en acier, à intervalles réguliers (figure b) ; les meules peuvent rouler et tourner librement sur une trajectoire annulaire d'un diamètre moyen nominal de (225 ± 1) mm

  - Disque circulaire en acier sur lequel est fixé un contrepoids ; la charge totale supportée par la roue en acier est de (65,0 ± 0,5) kg

  - Le moteur et le réducteur sont reliés à la tête de broyage par un arbre d'entraînement, qui fait tourner celle-ci à la vitesse de rotation définie (180 ± 15) tr/min

• Gabarit de marquage (figure c) : comporte 24 emplacements, regroupés par trois pour correspondre aux trois pieds du profondimètre

• Jauge de profondeur : 3 pieds, avec une sonde au centre, précision de 0,1 mm

  

  Brève description du processus de contrôle :

  1 - Placez le gabarit de marquage sur le sol et tracez des repères à l'aide d'un marqueur dans les 24 trous. Marquez l'emplacement des goupilles de positionnement. Retirez le gabarit de marquage, puis numérotez au marqueur les groupes de trois trous (correspondant aux trois pieds du profondimètre), soit 8 groupes au total.

  2 - Placez le profondimètre avec précision, l'un après l'autre, aux huit points de mesure indiqués sur le sol, puis notez les huit lectures initiales avec une précision de 0,1 mm.

  3 - Percer un trou au niveau des repères des goupilles de positionnement, puis fixer l'appareil de contrôle BCA à l'aide de ces goupilles.

  4 - Le moteur démarre et entraîne la tête de meulage en rotation à (2850 ± 10) tours ; une fois ce nombre de tours atteint, le moteur s'arrête automatiquement.

  5 - Répétez l'étape 2 pour obtenir à nouveau 8 mesures.

  6 - Il suffit de calculer la différence entre les deux mesures effectuées au même point, puis d'en calculer la moyenne pour obtenir le résultat du test.

  
  
  

Comment garantir la résistance à l'usure d'un sol en béton une fois posé

        Comme mentionné précédemment, de nombreux facteurs influent sur la résistance à l'usure des revêtements de sol. Avec le développement constant du secteur, les pratiques relatives au choix des matériaux résistants à l'usure, à la mise en œuvre et au contrôle des conditions environnementales lors de l'entretien ont atteint un certain degré de maturité ; les techniques et le niveau de réalisation ont également considérablement progressé. Cependant, le secteur ne dispose pas encore d'une vision claire des facteurs clés qui influencent la résistance à l'usure – le béton, manquent encore de moyens de contrôle efficaces. L'expérience passée montre que si le béton présente des défauts, la résistance à l'usure du sol ne sera généralement pas conforme aux normes.

        Le béton destiné aux chapes, en particulier celui devant recevoir un revêtement abrasif par épandage à sec, doit faire l'objet d'une formulation spécifique, et des essais de mélange ainsi que la réalisation et le contrôle d'échantillons doivent être effectués avant la mise en œuvre. Lors de la mise en œuvre, il convient également de surveiller en permanence les paramètres tels que la teneur en air, l'affaissement, la température et la vitesse d'évaporation du béton. Si l'épandage manuel du matériau abrasif est nécessaire, il faut en outre surveiller de près le blanchiment et le temps de prise du béton.Ce n'est qu'ainsi que l'on pourra garantir, au niveau du béton lui-même, que le sol atteindra le niveau de résistance à l'abrasion prévu.