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Solution constructive n o 44Le gauchissement des dallesde fondation en bétonN. Mailvaganam, J. Springfield, W. Repette et D. TaylorCet article passe en revue les causes du gauchissement des dalles de fondationen béton et présente les méthodes de réparation pour différentes conditionsenvironnementales.Les dalles de fondation en béton tendance portée et les autres équipements spécialisésà se soulever aux joints et long de leur puissent circuler sans danger et fonctionnerpérimètre, ce qui entraîne parfois une perte avec précision. Le simple fait pour unde contact entre la dalle et matériau de chariot élévateur de franchir un jointfondation. Dans les immeubles à vocation gauchi peut faire que sa fourche va racler industrielle, comme les usines et les plancher. De plus, les bords de la dalleentrepôts, les planchers de béton doivent peuvent s’écailler ou se fracturer si soutiendemeurer lisses et plats pour que les chariots apporté par la fondation s’est érodé. Dansélévateurs à fourche, les gerbeurs de grande ces conditions, les planchers peuvent sedétériorer rapidement, occasionnant desproblèmes de sécurité qui nécessiterontune réparation.Le gauchissement s’observe surtout auxjoints de construction, mais il peut égalementse produire aux fissures ou aux jointsde (figure 1). Aux coins de la dalle,soulèvement peut atteindre jusqu’à25 mm, même si dans la plupart des casnécessitant une réparation, les bords se sontsoulevés de 5 à 10 mm par rapport au planoriginal 1 . Dans cas des joints de constructionqui n’ont pas de mécanisme detransfert de charge, gauchissement occasionnegénéralement une perte de contactavec la fondation sur plus de 20 % environde la longueur de la dalle entre les joints(figure 2), soit double de la perte aux joints1. Gauchissement au joint de contrôlede contrôle ou aux joints goujonnés.CauseLa principale cause du gauchissementd’une dalle est le retrait différentiel qui seproduit lorsque la surface exposée serétracte par rapport au noyau qui ne bougepas. Ce retrait est généralement attribuable2. Gauchissement du bord d’une dalle occasionnant une perteFigure de20 % du contact avec la fondation au séchage, mais il peut également être

causé par la carbonatation de la surface dubéton ou, dans le cas d’un mélange de bétonriche en ciment à haute résistance, par unassèchement interne (retrait autogène) seproduisant pendant l’hydratation de la pâtede ciment.À l’instar de nombreux matériaux deconstruction, les dimensions du bétonvarient en fonction de sa teneur en eau.À mesure qu’une dalle neuve sèche, depuisla surface vers le bas, le gradient d’humiditéva entraîner un retrait différentiel. Lacarbonatation augmente le retrait en surface,mais on peut réduire ce phénomèneen appliquant un revêtement de surface, unenduit protecteur ou une cire 2 . Si lestechniques de finition utilisées favorisent laconcentration de la pâte de ciment et dugranulat fin à la surface, le retrait différentielpeut en être aggravé. Dans le cas d’unmélange riche en ciment, la chaleur dégagéependant le durcissement du béton peutégalement accroître le retrait différentiel. Leschapes de béton liaisonnées ou monolithiques,installées sur une nouvelle constructionou pour une réparation, favorisent legauchissement car elles se rétractent pendantla prise par rapport à la dalle de fondation.FacteursLes facteurs influençant l’ampleur dugauchissement d’une dalle sont ceux quidéterminent le gradient d’humidité relativeà l’intérieur de la dalle. Il s’agit descaractéristiques du matériau de fondationet du mélange de béton, de la manutentiondu béton et des conditions d’utilisationaprès la construction.FondationEn règle générale, la fondation sous une dalleest constituée de l’un des trois matériauxsuivants : de la pierre concassée lavée de20 mm, de la pierre concassée calibréecombinée à une quantité limitée de fines oudu gravier tout-venant. Ces trois types dematériaux permettent le drainage del’excédent d’eau s’écoulant du mélange debéton. La pierre concassée lavée forme unebarrière capillaire, alors que la pierreconcassée calibrée et le gravier tout-venantpermettent la remontée par capillarité del’eau souterraine jusqu’à la face inférieurede la dalle. En raison de ce mouvement d’eausouterraine, il est devenu pratique courantede déposer une feuille de polyéthylèneimperméable sur le matériau de fondationavant de mettre en place la dalle de béton. Parcontre, si la feuille de polyéthylène empêchel’eau de remonter jusqu’à la dalle, elleempêche également l’eau de gâchage excédentairede s’échapper du béton frais, ce quifavorise le gauchissement de l’ouvrage. Mêmelorsque l’on perfore la feuille pour faciliterle drainage, celle-ci réduit la friction entrela fondation et la dalle, de sorte que le retraitglobal de cette dernière tend à augmenter.Mélange de bétonLes caractéristiques du mélange de béton,telles que le rapport eau-ciment (E/C), letype de ciment, le type de granulat, lestypes d’adjuvants, la teneur en ciment et latempérature, vont influencer l’ampleur duretrait du béton.Rapport E/C. Un mélange de béton contenantune grande quantité de ciment et un rapporteau-ciment (E/C) très faible (moins de 0,3),sera plus enclin à un retrait autogène 3important. Si le rapport E/C est trop élevé,il en résulte une quantité excessive d’eaulibre dans le béton, qui augmente la porositéet entraîne un important retrait global.Type de ciment. L’utilisation d’un cimentcomportant des caractéristiques de retraitélevé (comme celui de type 30) peutaccroître le retrait global de 25 % 2 .Granulat. La contamination du granulat oul’utilisation d’un granulat vulnérable àl’expansion et au retrait peut occasionnerde graves problèmes de retrait dans tousles mélanges de béton. Il est importantd’incorporer le plus de gros granulatspossible afin de réduire au minimum laproportion de pâte de ciment dans le mélange,tout en conservant une maniabilité acceptablepour faciliter la mise en place.Autres caractéristiques du mélange. Lesmélanges de béton riches en ciment présententun fort taux de retrait, et l’utilisationd’un mélange à affaissement élevé peutaccroître le retrait de 10 %. Dans le cas desmélanges riches en ciment, la chaleurdégagée pendant l’hydratation du ciment vaégalement favoriser le gauchissement enraison de l’écart de température existantentre la surface et le noyau de la dalle. Lasurface de la dalle va se rétracter à mesurequ’elle refroidit et durcit, tandis quel’intérieur demeure chaud et dilaté. Latempérature élevée d’un mélange pendantdes travaux par temps froid peut également2

En réduisant et en contrôlant le retrait de ladalle, on peut en diminuer la déformation.Un bon dosage du mélange, une mise enplace et une manutention soignée, enparticulier pendant la cure, et l’utilisationd’adjuvants réduisant le retrait oud’adjuvants à retrait compensé peuventégalement être utiles.Mélange de bétonLe contrôle du retrait et du gauchissementsera influencé par la teneur en eau, latempérature, le type et la teneur en cimentainsi que la proportion de granulat dans lemélange de béton. Il faut réduire au minimumFigure 3. Fissuration et perte d’adhérence ultérieure la teneur en eau dans le béton frais, tout enaux joints de contrôle pratiqués tardivement conservant sa maniabilité. Un faible rapportE/C, l’ajout d’adjuvants à fortes propriétésaccroître ce phénomène. En outre, certains fluidifiantes, un granulat du calibre le plusadjuvants fluidifiants vont en fait accroître gros possible et une quantité maximale dele retrait.gros granulats calibrés par unité de volumede béton vont permettre de conserver unefaible teneur en eau. Il faut également contrôlerla température maximale du mélangedu béton au cours de sa mise en place, depréférence à moins de 10 °C. Si les exigencesd’utilisation le permettent, la formulationManutentionL’évaporation rapide à la surface de mélangesà affaissement élevé encourage le retraitdifférentiel. Un travail excessif de la surfacepar truellage répété afin de produire unesurface dense et résistante à l’abrasion peutfaire remonter la pâte de ciment et s’enfoncerles grosses particules de granulat, ce quioccasionnera un gauchissement de la dalleen raison du taux de retrait plus élevé à lasurface. Une cure de mauvaise qualitéaugmente le retrait différentiel si on laissela surface sécher trop rapidement. Si l’onattend trop avant de rainurer les joints à lascie, il peut se produire une fissuration aufond de la rainure, suivie d’une perted’adhérence (figure 3) 4 .Conditions d’utilisationAu cours des hivers canadiens rigoureux,l’environnement intérieur très sec desimmeubles a pour effet d’accroître le gradientd’humidité des dalles nouvellement construiteset de favoriser leur gauchissement.Les appareils de chauffage par rayonnementinstallés au-dessus des portes des plateformesde chargement assèchent rapidement lasurface de la dalle, surtout au cours dupremier hiver, ce qui va aggraver toutetendance au gauchissement.Prévention du gauchissementBien que, dans la plupart des cas, il soitpossible de réparer une dalle présentant ungauchissement, la prévention est préférable 4 .Solution constructive n o 44devrait être basée sur une résistance de 60ou de 90 jours, afin de pouvoir diminuer laquantité de pâte de ciment dans le mélange.On peut remplacer une partie de cimentPortland par un laitier de haut fourneau oudes cendres volantes, ce qui permettra delimiter la chaleur produite par l’hydratationdu ciment. On a couramment recours à untaux de remplacement de 25 %, chiffre quipeut même atteindre 50 % par temps chaudsou dans les régions tropicales. Il faut éviterd’utiliser un granulat possédant des caractéristiquesinhérentes de retrait élevé.ManutentionUne manutention de qualité est essentiellesi l’on veut réduire le gauchissement desdalles de béton. Omettre d’utiliser unefeuille de polyéthylène sur la fondationpeut contribuer à réduire le retrait et legauchissement. Il faut éviter par tous lesmoyens de mettre en place une dalle defondation de grande qualité avant que letoit de l’immeuble ne soit installé. Il estégalement préférable que les murs soientérigés afin de protéger la dalle de l’effetasséchant du vent. Il faut se garder d’unfaçonnement excessif ou de toute pratiqueayant pour résultat de faire s’enfoncer legros granulat et de concentrer la pâte de3

ciment et les particules fines à la surface.Avant de le laisser sécher, le béton doitavoir fait l’objet d’une cure de qualité.Limiter le gauchissementComme un certain gauchissement de ladalle est inévitable, on peut diminuer lesbesoins de réparation en pratiquant desjoints de contrôle adéquats. Ces joints doiventêtre espacés conformément aux directivesde l’Association Canadienne du Ciment(antérieurement Association canadienne duciment Portland) et avoir une profondeurd’au moins le quart de l’épaisseur de ladalle 5 . On utilise une scie à faible révolutiondès que les ouvriers peuvent accéder à ladalle, les joints ainsi pratiqués semblentpermettre un contact et un transfert del’effort de cisaillement de part et d’autredes fissures formées au bas de la dalle.Beaucoup d’ingénieurs pensent qu’armerla couche supérieure de la dalle peut contrerle gauchissement, mais l’importance del’armature nécessaire rend cette option peuéconomique. En outre, la mise en place dubéton au moyen d’une finisseuse à lissoir aulaser a rendu non souhaitable l’installationpréalable d’un treillis d’armature.Prévention des dommages surles dalles gauchiesLorsqu’une dalle a subi un gauchissement,il est possible d’éviter de réparer même sil’écart d’élévation à un joint donné atteint7 mm, à condition d’adopter de bonnespratiques pour la conduite des chariotsélévateurs. En transportant les palettes avecsoin, en maintenant la fourche en positionassez élevée au-dessus du plancher et enlimitant la vitesse du chariot et les chargestransportées, on pourra garder la dalle dansun état satisfaisant. Si l’on fait glisser lespalettes sur une dalle gauchie, cela risquede faire éclater les bords des joints, mêmesi la différence d’élévation est minime, et decréer des enfoncements inesthétiques auxjoints là où des têtes de clou font saillie.S’il y a perte du soutien assuré par lafondation, la dalle bougera au passage duchariot sur le joint, ce qui entraîneral’effritement et la détérioration des bords,suivis par l’apparition de fissures parallèlesau joint. Ce type de détérioration doitgénéralement être réparé.RéparationsOn décidera s’il faut réparer une dalle deplancher en fonction des performancesattendues du plancher et du rapport coûtefficacitéde la réparation. L’âge de la dalleet le mouvement mesuré du joint au passagedu chariot indiqueront s’il convientd’effectuer la réparation. Un mouvementinférieur à 2,5 mm sera jugé acceptable;s’il dépasse 5 mm, une réparation estnécessaire. Entre 2,5 et 5 mm, il s’agit d’une« zone grise » 1 . Dans ces circonstances, laréparation pourra améliorer la tenue duplancher, mais le rapport coût-efficacitésera faible. Si l’on ne répare pas, leplancher continuera vraisemblablementde se détériorer mais dans une mesureacceptable.Si l’on répare la dalle alors que legauchissement se poursuit, cela peut compliquerle problème. Le degré d’humiditéde la dalle passe d’un état saturé quand lebéton est frais à un assèchement contrôléen cours d’utilisation. Une fois que lecycle d’humidité de la dalle s’est stabilisé(généralement après 2 saisons dechauffage), on peut en mesurer le mouvementet choisir une méthode de réparation.Une variété d’options s’offrent à celui quidoit décider du sort d’une dalle gauchie :attendre, arroser la surface, pratiquer desjoints supplémentaires, rectifier la dalle à lameule, injecter du coulis et rectifier à lameule, faire une réparation locale ouinstaller des goujons.Attendre. Souvent le gauchissement vadiminuer sans intervention à mesure que ladalle va sécher et que sa teneur en eaudeviendra plus uniforme. Le fluage de ladalle sous son propre poids va égalementréduire le gauchissement. En mesurant eten suivant les mouvements de la dalle, onpourra déterminer si des réparations sontnécessaires.Arroser. Humidifier le dessus de la dalleva réduire ou inverser temporairement legauchissement. Une fois que la dalle està niveau après l’arrosage, on en profiteparfois pour rainurer des jointssupplémentaires.Pratiquer des joints supplémentaires. Onpeut réduire jusqu’à 50 % du gauchissementen pratiquant des joints additionnelsaux coins ou le long des lignes centrales de4 Solution constructive n o 44

Rectifier à la meule. Après la deuxièmesaison de chauffage, on peut meuler lesbords et les coins jusqu’à une distance de60 à 180 cm des côtés gauchis. Commecette méthode amincit la dalle, elle peut nepas convenir s’il y a circulation de chariotsélévateurs.Injecter du coulis et rectifier à la meule.On procède à une injection de coulis suivied’une rectification à la meule dans le cas deplanchers supportant une circulationfréquente ou lourde de chariots élévateurs.On perce des trous dans les coins et lesbords surélevés pour remplir de coulis lesvides sous la dalle. Après la prise ducoulis, on rectifie à la meule les bordsgauchis.Faire une réparation locale. Commeci-dessus, on remplit de coulis les videssous la dalle, puis on répare les sectionsFigure 4. Rainurage de joints additionnelsdiagonaux et transversaux 1surélevées en sciant le pourtour, en retirantle béton jusque sous le profil désiré et enremplissant ensuite cette cavité à la hauteurla dalle (figure 4) après la première saison de souhaitée (figure 5). Cette réparation localechauffage. Cette réparation ne convient pas avec injection de coulis convient auxs’il y a circulation de chariots élévateurs dalles supportant le passage de chariotssur la dalle.élévateurs.b)c)d)a)Figure 5. Étapes de la réparation d’un joint gauchi 1a) injection de coulis dans les vides b) coupe à la scie et remplissage au mortierc) nouvelle coupe et remplissage du joint d) état final : joint lisse et nivelé5

Installation de goujons. On peut utiliserdes goujons seuls ou en combinaison avecd’autres méthodes afin d’améliorer letransfert des charges et de réduire lesmouvements différentiels. En raison de soncoût, cette méthode convient mieux auxdalles d’au moins 150 cm d’épaisseursupportant une forte circulation et dont le solde fondation est trop mou pour permettrel’injection de coulis.RésuméLes dalles de fondation en béton ont tendanceà gauchir aux joints et au périmètre,ce qui crée des problèmes dans lesimmeubles industriels et commerciaux.Les planchers peuvent alors connaître unedétérioration rapide, qui est une source dedanger et qu’il faut réparer. Bien qu’il soitpossible de réparer la plupart des dalles, onpeut limiter le gauchissement en contrôlantsoigneusement le dosage et la manutentiondu mélange de béton. Les options deréparation qui s’offrent dépendent desconditions d’utilisation et de la gravitédu problème.Bibliographie1. Suprenant, B. A. et Malisch, R.W.« Repairing curled slabs », ConcreteConstruction, mai 1999, vol. 9, p. 58-65.2. ACI 302.R-89. Guide for concrete floorand slab construction. AmericanConcrete Institute.3. Tazawa, E. et Miyazawa, S. « Autogenousshrinkage of concrete and its importancein concrete technology, creep and shrinkageof concrete », comptes rendus de laconférence de la RILEM sur le béton àhautes performances, Sapporo, Japon,1993, p. 159-68.4. Springfield, J., Mailvaganam, N.P. etTaylor, D.A. « Curling in new andrepaired industrial floors: aspects ofCanadian practice », comptes rendus dela conférence de la Société Canadiennede génie civil, vol. 2b, 1996, p. 727-38.5. Association canadienne du cimentPortland (maintenant AssociationCanadienne du Ciment). Concrete slabsurface defects: Causes, prevention,repair (EB096.01D), 1997, p. 4-5.M. N.P. Mailvaganam est agent de rechercheprincipal au sein du programme Enveloppe etstructure du bâtiment de l’Institut de rechercheen construction du Conseil national derecherches du Canada.M. J. Springfield est ingénieur de structure àToronto.M. W. Repette, Ph.D., est chercheur au sein duprogramme Enveloppe et structure du bâtimentde l’Institut de recherche en construction duConseil national de recherches du Canada.M. D. Taylor, Ph. D., est directeur du programmeRéhabilitation des infrastructures urbaines àl’Institut de recherche en construction duConseil national de recherches du Canada.© 2000Conseil national de recherches du CanadaDécembre 2000ISSN 1206-1239« Solutions constructives » est une collection d’articles techniques renfermantde l’information pratique issue de récents travaux de recherche en construction.Pour obtenir de plus amples renseignements, communiquer avec l’Institut de recherche enconstruction, Conseil national de recherches du Canada, Ottawa K1A 0R6.Téléphone : (613) 993-2607 Télécopieur : (613) 952-7673 Internet : http://irc.nrc-cnrc.gc.ca