La plupart des gens considèrent que le béton est imperméable – après tout, il est HHl utilisé pour fabriquer des piscines et des éviers de cuisine. Et la plupart des bétons sont, en effet, presque étanches. Mais un nouveau type de béton, qui permet à l’eau de s’écouler pratiquement sans entrave, gagne en popularité. Le béton drainant est surtout utilisé pour la construction de parkings, mais aussi pour les trottoirs, les pistes cyclables, les terrains de jeux et la lutte contre l’érosion. Le revêtement en béton drainant n’est toutefois pas adapté aux zones soumises à des volumes ou des vitesses de circulation élevés.

Le mélange est tout

Le béton drainant est un matériau assez simple – typiquement du gravier de pois, du ciment portland et de l’eau (lourd sur le ciment, léger sur l’eau, et pas de granulat fin). Une verge cube typique de béton drainant contient 2 650 livres de gravier no 89, 600 livres de ciment portland et un rapport eau-ciment d’environ 0,30. Ce mélange offrira une résistance à la compression d’environ 2500 psi et un taux de vide effectif de 20%. Cela permettra à l’eau de s’écouler dans la couche de base à des taux de 2 à 18 gallons par minute par pied carré – 275 à 400 pouces de pluie par heure – beaucoup plus que ce que vous êtes susceptible de connaître.

Sur un chantier, cependant, les choses sont rarement aussi simples. Divers adjuvants sont utilisés en fonction du granulat et des conditions environnementales. « Nous utilisons des agents d’entraînement de l’air, des réducteurs d’eau, certains retardateurs et parfois un modificateur de viscosité », explique Dale Fisher, PCI Systems, Alpharetta, Ga, un entrepreneur spécialisé dans les chaussées en béton drainant. « La conception du mélange est essentielle. Nous devons souvent l’ajuster un peu sur le terrain. Nous spécifions le béton par poids unitaire, ce qui nous indique la structure des vides. Nous utilisons 15 à 20 % de vides pour les parkings. Mais sur un arrêt de bus récent, avec des charges plus lourdes, nous avons opté pour un poids unitaire plus élevé et des vides d’environ 12 % pour une meilleure résistance. » L’utilisation d’une petite quantité de fines est un moyen courant d’augmenter la résistance à la compression, mais cela réduit le taux de drainage. Les fines sont souvent des cendres volantes ou du ciment de laitier. « Nous effectuons des tests de poids unitaire parce qu’ils nous indiquent ce qui se passe avec le mélange », dit Fisher. « S’il est lourd, cela peut signifier qu’il y a plus de fines, et nous modifions alors le mélange pour qu’il soit un peu plus sec. S’il est léger, alors nous pouvons le verser légèrement plus humide. »

Le béton drainant est généralement produit dans une usine de béton prêt à l’emploi et livré avec des camions-malaxeurs, mais il n’est pas pompable. Ohio Concrete, publié par l’Ohio Ready Mixed Concrete Association, a récemment parrainé un travail de démonstration de revêtement perméable qui a été installé par Ball Brothers Foundations, Monroe, Ohio. Moraine Materials a fourni le béton. Ohio Concrete rapporte que, « pour le dosage d’une charge maximale de 8 verges cubes, ils ont ajouté des adjuvants entraîneur d’air à l’avance avec la moitié de l’eau, puis le granulat grossier, puis le ciment, et enfin le reste de l’eau. » Cela a produit un mélange réussi.

Une chaussée perméable, cependant, n’est pas seulement la chaussée mais plutôt un système de sol, de sous-base et de chaussée (voir encadré). Chaque partie du système est essentielle au succès.

Conception et construction

Un exemple de spécification est disponible sur le site Web de Charger Enterprises, un entrepreneur en béton de Seminole, Fla. (www.chargerconcrete.com). Les chaussées perméables sont utilisées en Floride depuis de nombreuses années, et Charger a acquis beaucoup d’expérience. Il a noté qu’une première considération importante est le sol sous la sous-base – certains peuvent être inadaptés car le sol doit être capable de supporter la sous-base, la chaussée et les charges qui seront appliquées. Faites appel à un ingénieur géotechnique pour évaluer le sol.

La première couche contre le sol est généralement un tissu géotextile non tissé (un tissu qui se draine facilement). Celle-ci est surmontée d’une sous-fondation construite avec un minimum de 6 pouces de pierre n° 57, bien compactée de sorte qu’elle  » ne sera pas orniérée par un camion prêt à l’emploi entièrement chargé « , selon le site Web de Charger.

L’épaisseur du revêtement variera en fonction de sa charge de conception et de la quantité d’eau que le revêtement et la sous-fondation sont censés stocker, mais 6 pouces est une épaisseur typique pour les parcs de stationnement. L’entrepreneur règle les rails de la chape ou les coffrages latéraux, en les calant souvent pendant le décoffrage ½ à ¾ de pouce plus haut que l’élévation de la surface finale pour permettre le compactage ultérieur avec des rouleaux.

Lors d’un récent projet PCI de construction d’un parking Safeway à Denver (voir encadré), un ouvrier a dirigé la goulotte et a poussé le béton à affaissement quasi nul vers le bas avec sa main. D’autres ont mis le béton en place à l’aide de pinces. Lorsqu’un nouveau camion arrivait, les ouvriers arrosaient d’eau le joint froid de 15 minutes. Une fois le béton en place et grossièrement décapé, la surface a été compactée et finie à l’aide d’une chape en treillis, puis d’un rouleau manuel en tube d’acier, régulièrement aspergé d’huile de décoffrage pour éviter l’adhérence. Enfin, les ouvriers ont tracé des lignes à la craie et coupé des joints de contraction à un espacement standard à l’aide d’un rouleau à ailettes de 1½ pouce. Les bords ont ensuite été outillés, et la truelle finale a été complétée.

La vibration n’est pas efficace pour le béton drainant.  » Lorsque la vibration entre en contact avec le béton normal, celui-ci  » fond « , ou s’enfonce dans une masse consolidée causée à la fois par la poussée et la traction de l’énergie vibratoire « , explique David Mitchell de Bunyan. « Dans le pervers, l’énergie délivrée par la vibration n’a que la poussée et construit une masse effritée au lieu de la consolider. Une chape à rouleau* utilise un cisaillement appliqué à la surface par la face d’un tube rotatif. Celui-ci comprime le matériau, le consolidant au fur et à mesure qu’il avance sur la surface. Le tube rotatif se déplace facilement dans les deux sens, ce qui permet aux opérateurs d’ensemencer davantage de matériau sur la surface et de le frapper à nouveau. »

* Fisher utilise un Bunyan Striker.

Le profil de la surface n’est pas critique avec le béton drainant – vous n’allez pas obtenir de bains d’oiseaux – et une spécification typique demandera une déviation maximale de 3/8 de pouce sur 10 pieds. « La planéité est plus importante pour le fond de la sous-base que pour la chaussée », fait remarquer M. Fisher. « Plus le sol est plat, plus la chaussée et la sous-fondation retiendront l’eau. Même une pente de 2 % permettrait à l’eau de s’écouler assez rapidement et irait à l’encontre de l’objectif recherché. » Sur les sites en pente, la surface du sol est parfois aménagée en terrasses pour aider le système à retenir l’eau. Lors d’un récent projet de parking pour la bibliothèque municipale d’Atlanta, PCI a installé un « bassin » de 4000 pieds cubes dans la sous-couche (un système de tuyaux en PVC pleins et fendus). L’eau stockée dans ce système sera utilisée pour l’irrigation de l’aménagement paysager de la bibliothèque.

En raison du très faible rapport eau-ciment et de la matrice ouverte qui permet le mouvement de l’air à travers la matrice de béton, le béton drainant peut sécher très rapidement. Le durcissement est donc essentiel. « J’ai vu du béton drainant mal durci que l’on pouvait extraire avec les mains », déclare M. Fisher. Un durcissement inadéquat est peut-être la cause la plus fréquente des défaillances du béton drainant. Charger recommande que la cure commence dans les 20 minutes suivant la mise en place du béton. Le durcissement humide standard, tel qu’avec des arroseurs, n’est pas une option, car tout excès d’eau s’écoulerait à travers, lessivant la pâte jusqu’au fond de la chaussée et détruisant la perméabilité. Par conséquent, la chaussée est simplement recouverte d’une feuille de polyéthylène de 6 millimètres que l’on scelle hermétiquement, parfois précédée d’une légère brumisation par temps sec.

Durabilité en service

Il y a eu des installations perméables qui n’ont pas donné les résultats escomptés en raison d’un manque d’expérience dans la conception, les matériaux ou la construction. S’il y a trop de fines et trop d’eau, la pâte peut se déposer et former une couche imperméable au fond de la chaussée. Si le mélange est trop sec, il peut être impossible à travailler. Si l’entrepreneur effectue une finition excessive de la surface, une couche imperméable peut se former. Si le durcissement n’est pas effectué correctement, le béton ne gagnera pas en résistance. Mais tous ces problèmes sont facilement surmontés avec l’expérience.

Les objections généralement soulevées à propos du béton drainant en service sont qu’il sera détruit par l’action du gel et du dégel ou qu’il se colmatera avec la saleté. La National Ready Mixed Concrete Association (www.nrmca.org) a produit une excellente brochure sur le béton drainant qui répond à ces accusations. L’essentiel sur le gel/dégel est qu’il y a eu de nombreux revêtements perméables réussis dans les climats froids. Le NRMCA affirme que ces chaussées « ont deux caractéristiques de conception communes – la pâte de ciment est entraînée par l’air et le béton drainant est placé sur 6 à 12 pouces de base de granulat drainable. »

Le colmatage n’est pas non plus vraiment un problème, tant que le sol ne s’érode pas réellement sur la surface de la chaussée. « Le colmatage ne devrait pas être un problème avec un bon revêtement perméable », dit Fisher. « Vous pouvez le laver au jet et l’aspirer si nécessaire, et cela rétablira 90 % du drainage d’origine. S’il ne s’écoule pas, il est plus probable que le revêtement soit mauvais que bouché. »

Le revêtement en béton drainant est en passe d’arriver dans un parking près de chez vous. « Il n’y a pas trop de bons entrepreneurs en béton drainant en ce moment », dit Fisher, « simplement parce qu’ils n’ont pas l’expérience. Cela viendra au fur et à mesure de la mise en place. La NRMCA est en train de créer une certification d’artisan pour le perméable qui devrait beaucoup aider. »

Pour des informations sur PCI Systems, rendez-vous sur www.pervious.com : pour des informations sur Bunyan, rendez-vous sur www.bunyanusa.com.

Avantages du béton drainant

• Retenir les eaux pluviales de sorte que les bassins de rétention ne sont pas nécessaires pour les parcs de stationnement.
• Permet aux eaux pluviales de s’infiltrer dans le sol pour réalimenter les aquifères souterrains.
• Garde les surfaces de la chaussée au sec même dans des situations humides comme les serres.
• Permet aux parcs de stationnement d’être exempts de glace dans les zones de gel/dégel puisque la fonte des neiges s’écoule immédiatement sur la surface.
• Permet à l’eau et à l’air d’atteindre les racines des arbres dans une aire de stationnement.
• Les bactéries aérobies qui se développent dans la matrice de la chaussée peuvent décomposer l’huile et éliminer d’autres polluants de l’eau qui est lavée à la surface.
• La réflectivité de la lumière plus élevée qu’avec les surfaces en asphalte réduit l’effet d’îlot de chaleur et économise le coût de l’éclairage.
• Permet à un projet de revendiquer des points LEED.
• Peut recueillir et retenir l’eau pour l’utiliser pour l’irrigation.

Stationnement perméable

En décembre 2004, PCI Systems a installé un stationnement en béton perméable qui fera date dans un magasin Safeway de Denver. « Le parking était un remplacement, et le béton drainant a été utilisé à la demande de la ville pour compenser le besoin d’un système de rétention des eaux de pluie », a déclaré Dan Huffman, expert en béton drainant de la NRMCA. Avec le temps froid, le durcissement a été suivi par des couvertures isolantes. Ce terrain sera le test ultime de la durabilité au gel/dégel car, avec les journées ensoleillées et les nuits froides de Denver, il sera fréquemment soumis à des conditions humides. L’un des premiers tests majeurs de cette chaussée a été une tempête de neige fin avril. Dès l’après-midi suivant, les avantages du béton perméable étaient évidents.

Conception d’un revêtement perméable

• La pente du sol ne doit généralement pas dépasser 5%.
• Ne pas utiliser dans des zones de contamination potentielle (par exemple, les stations-service).
• La nappe phréatique doit être à un minimum de 3 pieds sous la base.
• La roche-mère doit être à un minimum de 2 pieds sous la base.

Sol

• Le sol doit être non compacté et de niveau.
• La perméabilité du sol sous-jacent doit être testée et jugée acceptable.
• Il ne doit pas y avoir de matière organique qui pourrait se dégrader et permettre un tassement.
• Les argiles expansives ne conviennent pas.
• Avec des sols à faible percolation, le système peut être conçu pour retenir toutes les eaux de pluie.
• Avec des sols très sableux, le béton perméable peut être placé directement sur le sable.

Tissu géotextile

• La plate-forme et les côtés de l’excavation doivent être recouverts d’un tissu géotextile non tissé ; le Pennsylvania Stormwater Management Manual énumère Mirafi 140N, Amoco 4547 et Geotex 451 comme types acceptables.

Sous-fondation en agrégat

• La profondeur de la sous-fondation dépend du volume de ruissellement que l’on veut retenir.
• Assurer un espace vide de 40%.
• La pierre suggérée est de 6 à 12 pouces de pierre #57.

Béton perméable

• Mélange avec de la pierre lavée #89, 600 livres de ciment portland par verge cube, un rapport w/c de 0,30, mais pas de sable.
• Typiquement, il y a 20 à 25 % de vides.
• Construit pour permettre un taux d’infiltration d’eau de 20 pouces par heure.
• Est d’une profondeur de six pouces ou plus.
• Décapée à l’aide d’une table vibrante et roulée à l’aide d’un rouleau à tubes d’acier, ou grossièrement décapée et compactée à l’aide d’une table à rouleaux.
• Couverte de plastique et durcie pendant un minimum de sept jours.

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