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Economie

Routes en béton: essais et tests satisfaisants

Par L'Economiste | Edition N°:14 Le 30/01/1992 | Partager

De nouvelles techniques de construction de route, au moyen d'un genre nouveau de béton, ouvrent des perspectives d'importants chantiers routiers. Déjà six tronçons de route en béton de ciment ont été expérimentés au Maroc. Le plus long couvre 18,6 km entre El Gara et Settat. Le Centre National d'Etudes et de Recherches Routières (CNER) conduit des recherches appliquées pour adapter ces techniques au climat et aux matériaux locaux, et pour fixer les normes. Ces routes en béton ont fait leurs preuves. Elles sont plus solides, elles durent plus longtemps, et ne coûtent pas beaucoup plus chères que leurs rivales goudronnées classiques. Les résultats obtenus sont qualifiés de «très encourageants«.


DES routes en béton de ciment seront bientôt construites au Maroc. «C'est uniquement une question de temps«, disent les ingénieurs. Car ces techniques relativement nouvelles même pour les Européens, nécessitent expérimentation et adaptation pour bien maîtriser tous leurs paramètres. Mais aujourd'hui le stade expérimental de ces techniques est pratiquement achevé. Si on continue à construire des chaussées goudronnées, c'est presque par habitude. Les routes en béton ont prouvé leur supériorité. Et les professionnels des B.T.P attendent de l'Administration concernée qu'elle prenne les décisions en conformité avec les résultats des recherches scientifiques, en optant pour l'emploi de ces nouvelles techniques.
A l'étranger, vers les années 50, les italiens ont déjà essayé un béton de faible dosage dans les constructions de certaines routes. Ils ont utilisé la technique du «béton de ciment pervibré«. Et depuis les années 70, des pays comme la Belgique, la Hollande, l'Allemagne, les Etats Unis d'Amérique, etc ... ont commencé à construire certaines de leurs routes avec des dalles d'un genre particulier de béton de ciment.

Des techniques variées de béton de chaussée


Trois variantes de techniques de construction de route en béton ont été mises au point:
1) La technique du «béton de ciment pervibré«; elle utilise un béton presque classique. Plusieurs chantiers pilotes ont été édifiés au Maroc selon cette technique. Elle est employée pour les routes à trafic fort, et aussi pour les routes secondaires où les chemins tertiaires. Mais elle est à éviter dans les régions comme le Gharb et le Rif, à cause des sols «tirs« et des glissements de terrain.
2) La technique du «béton compacté«; elle se situe entre la «grave-ciment« et la chaussée en «béton de ciment pervibré«. Elle est utilisée pour assise de chaussée, avec un fort dosage en liant hydraulique, une faible teneur en eau. Elle est recouverte par un enduit bicouche, ou un monocouche double-gravillonage.
3) La technique de la «grave ciment«. Elle est à base de grave traitée au ciment, et sert à faire une assise de chaussée recouverte d'un tapis d'enrobé ou d'un enduit superficiel. Comme le «béton compacté au rouleau« utilisé dans la construction des barrages(1), elle est compactée, et le dosage de ciment y est aussi faible (3 à 5 %).
Ces différentes techniques diffèrent essentiellement par le dosage de ciment, la granulométrie des matériaux employés, leurs formes, leurs préparations, le matériel utilisé, et les protections apportées au béton frais.

Composition et dosage du béton de chaussée


Trois paramètres déterminent la structure et la composition de la chaussée en béton: la zone climatique, la nature du sol, et l'importance du trafic.
Le béton de chaussée est composé de sable (environ 40%), et de grave concassée ou gravillons (environ 60%). La granulométrie varie de 0 à 25 millimètres (contre 0 à 80 millimètres dans le cas du béton compacté de barrage).
Les liants hydrauliques utilisés pour produire le béton de chaussée sont: le ciment (CPA à 4 %), des ajouts particuliers tels que les «retardateurs«, des cendres volantes silico-alumineuses, ou des éléments de chaux. Les dosages courants en liants hydrauliques varient de 10 à 14 % du poids des matériaux secs, ceux du ciment de 6 à 8% (au lieu de 10% environ dans le béton compacté des barrages). En d'autres unités, ce dosage de ciment varie comme dans le béton classique de 330 à 350 kilogrammes de ciment par mètre cube de béton (contre 100 kg/m3 dans le cas du B.C.R, et 350 kg/m3 pour le béton de construction de bâtiments et d'ouvrages d'art).
Le dosage des cendres volantes varie de 5 à 6%. La teneur en eau est déterminée par le Laboratoire qui la fixe en fonction des matériaux, de la saison climatique et de la longueur du transport du béton. Ce dosage est de l'ordre de 5 à 7%.

Fabrication et mise en oeuvre du béton de chaussée


La fabrication du béton de route se fait dans une «centrale malaxeuse« de campagne à gros débit de béton, pour soigner l'homogénéité de sa composition. Le constructeur situe cette «centrale« au milieu du tronçon de route à construire, pour réduire le trajet de transport. Pour écourter le temps de vidage, on préfère utiliser le camion à bennes pour transporter de grandes quantités de béton sous couverture de bâche (pour ne pas abaisser la teneur en eau) jusqu'au lieu de construction des dalles.
On fabrique sur le sol des dalles de béton de 16 à 25 mètres carrés, séparées par des joints transversaux et longitudinaux. Si le sol est suffisamment résistant, et si le trafic de la route concernée est faible, la dalle de béton est posée directement sur ce sol. Par contre si le trafic trafic est important (avec des véhicules «poids lourds«), ou si la résistance du sol est insuffisante, une couche de matériaux non traités (gravettes) est d'abord préparée et compacté (comme pour recevoir une chaussée bitumée classique) avant la pose de la dalle de béton.
Les phases de mise en forme sont: répandage du béton, mise en coffrage, nivelage, pervibration, réalisation des joints, et traitement de surface.
Des engins étalent le béton dans un coffrage de dalle, tout en le faisant vibrer. Cette opération est exécutée par différentes machines (la «niveleuse« et le «finisseur«, ou le «slipform«);
On réalise une couche de béton d'épaisseur constante tout le long de la route, mais pouvant varier selon les routes de 16 à 26 centimètre (la piste de l'Aéroport International d'Agadir atteint 30 centimètres). Et la largeur des dalles varie de 4 à 7 mètres.

L'engin compacteur vibrant pèse de 8 à 25 tonnes, exécute 5 à 15 passes en allant et revenant au dessus du béton à compacter.
La route en béton est parfois couverte par un «revêtement d'usure« ou «enduit superficiel«. C'est une fine couche composée de gravettes et d'un liant hydraucarboné, qui assure à la route son étanchéité et sa rugosité. Il joue un rôle important dans la maintenance de la route. Le CNER en étudie différentes techniques pour les introduire et les adapter au Maroc.
Le «béton compacté au rouleau« dans la construction des barrages est suffisamment massif pour supporter certaines irrégularités modérées dans le dosage où la densification du béton. Par contre, le béton de ciment de chaussée (qui est sous forme d'une couche mince et longue) doit être encore plus soigné pour avoir un grand degré d'homogénéité dans les dosages, les densités, le compactage, et dans la portance du sol. Sinon, les irrégularités peuvent évoluer en un début de détérioration locale de la chaussée. Ainsi peuvent apparaître des «arrachements«, des fissurations, des «nids de poule«, des dénivellations d'accotements, etc ...

Supériorité de la résistance mécanique du béton de chaussée


Sur le plan de la résistance des matériaux, on explique la supériorité de la chaussée en béton sur la chaussée goudronnée classique par la «loi de fatigue des matériaux«.
La résistance à la flexion du béton de ciment atteint généralement 20 kilogrammes par centimètre carré à 2 jours, 35 kg/cm2 à 28 jours, et 55 kg/cm2 à 90 jours. Il faut donc que la résistance mécanique à 2 jours soit suffisante pour pouvoir livrer la chaussée à la circulation le plus tôt possible.
Les ingénieurs considèrent que l'usage de la technique du béton de ciment pour route pose encore quelques petits problèmes, tels que: la maîtrise des effets du climat local relativement chaud et sec, un meilleur emploi des matériaux locaux, le comportement à long terme du béton de ciment.
Les chaussées à couche de béton compacté inférieure à 20 centimètres présente au cours de la première année quelques fissures longitudinales, espacées de 8 à 10 mètres, mais qui ne portent pas atteinte à la tenue de la chaussée.
Les problèmes les plus courants sont: la ségrégation du béton, l'uni superficiel, les faibles densités en fond de couche, le sous-compactage en rives non buttées.
La route goudronnée classique ne dure au maximum que 15 ans. Si la résistance du sol est faible, elle dure à peine 5 ans. Après cette durée, il devient obligatoire de l'entretenir et de la renforcer à grands frais. Par contre, la durée de vie d'une route en béton de ciment est généralement de 30 ans. Certaines atteignent aisément 45 ans d'âge. La route en béton surpasse donc nettement sa rivale goudronnée.

Maintenance et entretien des routes


La route se dégrade en permanence. Sa maintenance exige des entretient appropriés. L'érosion causée par le ruissellement des eaux est le facteur principal responsable des dégats de la route. Les drainages des eaux doivent donc être étudiés et traités convenablement.
L'auscultation des routes est faite tous les 2 ou 5 ans avec des appareils qui évaluent leurs caractéristiques superficielles et structurelles. Les entretiens courants font: le renouvellement de la couche de roulement, le rechargement des accotements, ou le renforcement de la chaussée.
Le défaut majeur des chaussées goudronnées est leur besoin de réparations répétées et onéreuses. Ce problème de maintenance des routes classiques demeure jusqu'à présent au Maroc un problème préoccupant et coûteux. Les statistiques officielles montrent que 44% des routes sont dans un état «mauvais« ou «très mauvais«.
Depuis des années, on ne construit plus de nouvelles routes importantes au Maroc, car l'essentiel des moyens financiers des Administrations Routières est réservé à la maintenance du réseau routier déjà existant (à l'exception des routes de Safi-Essaouira, d'Errachidia, et d'El Jebha dans le Nord).
Par contre les routes en béton ne requièrent souvent aucune maintenance. «Ce sont des routes que l'on construit et que l'on oublie pour 30 ou 50 ans«, disent les ingénieurs belges qui ont construit un réseau important de routes en béton de ciment pervibré. Quant aux Américains, ils les appellent: «la technique zéro maintenance«. Cet aspect de l'entretien devrait faire pencher le choix stratégique en faveur de la route en béton de ciment.

Avantages et inconvénients de la route en béton


Les avantages de la route en béton sont: son coût raisonnable, sa facilité de mise en oeuvre, la possibilité d'utiliser des matériaux locaux (entre autres le ciment qui est produit localement remplacera le bitume importé), l'usage de matériel courant de construction de route, l'ouverture presque immédiate de la route au trafic, sa longue durée de vie dans le temps, et son entretien quasiment nul.
Ces techniques de route en béton permettent de faire des économies d'énergie, de devises, de coûts des travaux, et des gains en quantités de matériaux à utiliser.
Le défaut principal de la chaussée en béton est l'importance relative des investissements initiaux.
Les chaussées en béton sont très recommandées surtout pour:
1) les routes à trafic important et agressif,
2) les routes à sol peu résistant,
3) les plate-formes de ports maritimes,
4) les terminaux ou les routes empruntées par des camions transportant des conteneurs,
5) les pistes d'aéroports,
6) les plate-formes industrielles.
Elles peuvent aussi être profitablement utilisées pour les routes secondaires et les chemins de province.
Le bilan économique des routes en béton est unanimement considéré comme «très satisfaisant«, même si l'évaluation de leurs coûts restent un peu controversée.
Une estimation (non exhaustive) a été faite au Maroc en 1987 sur une expérimentation de route en béton vibré. Son coût est d'environ 700 DH au mètre linéaire. Une route équivalente goudronnée coûterait environ 400 DH le mètre linéaire (selon la communication d'un ingénieur du CNER, présentée au 2ème Congrès National de la Route en Juin 1987 à Mohammeda). Et selon un industriel (de la CNPC), dans la zone concernée (sol tirs), et dans des conditions identiques, une route en béton de ciment coûte autant que son équivalente en chaussée goudronnée.
Mais cette comparaison de coût de construction ne suffit pas seule pour conclurr. Car il faut aussi tenir compte des coûts «actualisés« de la maintenance à travers le temps.


ABSTRACT

La technique de construction de route goudronnée ne suffit plus. Depuis plusieurs années, des routes en béton de ciment sont construites en Amérique et en Europe. Trois techniques au moins ont été mises au point. Le Centre National d'Etudes et de Recherches Routières (CNER) a été chargé d'adapter ces techniques aux conditions locales. Le climat régional, la résistance du sol et l'importance du trafic déterminent la structure et la composition de la route en béton. Le bilan économique global de ces routes est très satisfaisant, surtout dans les cas de route à trafic fort, ou à sol peu résistant. La route en béton est supérieure à la chaussée goudronnée par sa durée de vie et par sa maintenance quasi-nulle sur 30 ans au moins. Mais elle nécessite un investissement initial un peu plus grand. Le choix d'une stratégie routière est non seulement économique, mais aussi politique.
A.N.
(1) Voir: «la construction de barrage en béton compacté au rouleau«, dans l'Economiste n°12, du 16 Janvier 1992.


Le choix entre la route en béton et la route
goudronnée par l'actualisation


IL est difficile de comparer les coûts et les avantages à long terme entre la route goudronnée classique et la route en béton. Pour faire cette comparaison, et pour décider lequel des deux investissements est meilleur, il faut tenir compte des coûts des entretiens sur une période d'environ 30 ans, mais «actualisés«. C'est-à-dire ramenés au moment actuel de la prise de la décision. Car les réparations sont, dans le cas de la route goudronnée, énormes, particulièrement après 10 ou 15 ans d'âge.
L'investissement dans la route en béton est plus coûteux au début. Mais ses revenus ou ses apports deviennent rapidement positifs et supérieurs. Et l'investissement dans la route goudronnée est moins coûteux du commencement, mais il est grevé de coûts de réparation répétés et onéreux.
La méthode du «bilan économique actualisé« permet de calculer le meilleur choix. Dans ce calcul, le taux d'actualisation est égal au taux d'intérêt sur le marché financier, mais ce calcul fausse la comparaison, et donne l'avantage à la chaussée bitumée, parce que les investisseurs et les financiers accordent généralement la priorité à l'argent actuel, et non à l'argent dans 25 ou 30 ans. Dans le cadre de cette optique, les investissements initiaux légers sont préférables aux investissements lourds, même si ces derniers ne nécessitent pas de dépenses ultérieures d'entretien.

Dans le cadre d'une vision purement financière, ce taux d'actualisation est décisif dans le choix de la stratégie d'investissements dit «progressifs«, et privilégie l'option pour une stratégie de routes goudronnées classiques au détriment de celles qui en béton. C'est la tendance suivie dans les pays où le souci principal est la gestion d'équilibres budgétaires. Cependant, cette méthode du «bilan économique actualisé« est approchée, et ne prend en compte que les rentabilités financières, mais ne peut tenir compte des aspects sociaux, politiques et de développement économique, qui sont par nature non quantifiables.
En Belgique par exemple, même si le taux d'actualisation est de l'ordre de 3%, les constructeurs de route utilisent la technique du «béton de ciment armé continu«. Cette technique coûte deux fois plus cher que celle du «béton de ciment pervibré«, parce qu'elle utilise une armature de fer continue sur toute la longueur de la route. Pour les Belges, «c'est plus convenable d'investir une fois pour toutes«! Et ces routes durent facilement 50 ou même 100 ans!.
Au Maroc, les autorités routières privilégient jusqu'à présent les investissements progressifs à cause des impératifs budgetaires. Ainsi on préfère par exemple construire une route pas très performante, mais bon marché, quitte à revenir au cours des années suivantes pour la réparer ou la renforcer. Cette stratégie d'investissements progressifs convient mal à la technique de route en béton qui requiert des investissements initiaux relativement importants. Le passage d'une stratégie à une autre, demanderait donc de «l'audace« économique et financière.
A.N.


Confort de circulation des véhicules


QUAND la qualité des joints transversaux séparant les dalles n'est pas bien soignée, la route en béton peut causer aux véhicules de petites secousses perceptibles.
C'est pourquoi les constructeurs de routes commencent à abandonner la technique des «joints vibrés dans le béton frais«, responsable de ces petites dénivellations qui attèrent le confort de la circulation, pour la remplacer par la technique des «joints sciés dans le béton durci«.
Contrairement à ce qu'on pourrait croire, la chaussée en béton n'use pas nécessairement les pneux plus que la route goudronnée. Selon la qualité des enduits superficiels, la chaussée en béton peut même être moins usante. Et si les dalles sont bien conçues et bien faites, et si les joints transversaux sont de bonne qualité, la chaussée en béton devient meilleure pour le confort et la maintenance des véhicules.

L'importance des routes dans l'économie, et la variété des environnements, nécessitent la maîtrise de techniques de construction de routes qui soient aussi variées et adaptées
Le béton de ciment est relativement aisé à mettre en oeuvre dans la construction des routes. Sa résistance mécanique est supérieure à celle de la chaussée goudronnée classique.
Certains aspects de la technique de béton de ciment restent encore à approfondir. Mais dans le cas de route à trafic fort, ou sur le plan de la maintenance à travers le temps, la route en béton de ciment est nettement meilleure sur la route goudronnée classique.
Mais si on se limite à une optique financière, la route classique est meilleure, parce qu'elle nécessite un investissement initial plus léger.
Ces techniques de route en béton peuvent contribuer à étendre le réseau routier, à améliorer ses qualités, et à susciter des évolutions économiques et sociales bénéfiques.






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