Sous-couches et sous-couches pour dalles de béton

Une plate-forme bien compactée empêche la construction de pénétrer dans la boue et fournit un support uniforme de la dalle. Lippincott et Jacobs

Ce qui se trouve sous votre dalle de béton est essentiel à un travail réussi. Ce n'est pas différent de la fondation d'un bâtiment. Une dalle au sol (ou une dalle au sol) par définition n'est pas destinée à être autoportante. Le «système de support du sol» en dessous est là pour soutenir la dalle.

QU'EST-CE QU'UNE SOUS-BASE / SOUS-GRADE?

La terminologie utilisée pour les systèmes de support de sol n'est malheureusement pas tout à fait cohérente, alors suivons les définitions de l'American Concrete Institute, en partant du bas:

comment givrer un verre avec du sel

• Subgrade - il s'agit du sol natif (ou du sol amélioré), généralement compacté
• Sous-couche: il s'agit d'une couche de gravier au-dessus de la fondation
• Base (ou couche de base): il s'agit de la couche de matériau au-dessus de la sous-base et directement sous la dalle

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Une sous-base compactée garde les travailleurs hors de la boue. Réseau de bâtiments écoénergétiques

La seule couche qui est absolument nécessaire est la fondation - vous devez avoir du sol pour placer une dalle sur le sol au-dessus. Si le sol naturel est relativement propre et compactable, vous pouvez placer une dalle juste dessus sans aucune couche supplémentaire. Les problèmes avec cela sont que le sol peut ne pas bien se drainer et il peut être boueux pendant la construction s'il est mouillé, il peut ne pas se compacter bien et il peut être difficile de le mettre à plat et à la bonne qualité. En règle générale, le haut de la fondation doit être nivelé à plus ou moins 1,5 pouces de l'élévation spécifiée.

Une base et un cours de base, ou les deux, fournissent plusieurs bonnes choses. Plus la sous-base est épaisse, plus la dalle peut supporter de charge, donc s'il y a de lourdes charges sur la dalle, comme des camions ou des chariots élévateurs à fourche, le concepteur spécifiera probablement une sous-base épaisse. Une sous-base peut également agir comme une rupture capillaire, empêchant l'eau de s'échapper de la nappe phréatique et dans la dalle. Le matériau de la sous-couche est généralement un gravier raisonnablement bon marché sans beaucoup de fines.

Le béton concassé recyclé est une excellente source de matériau de sous-couche. Le producteur de béton

Une couche de base au-dessus de la sous-base facilite l'obtention de la bonne pente et la mise à plat. Si vous utilisez une sorte de tour de cou en matériau plus fin sur le dessus de la sous-base, il soutiendra votre personnel et votre équipement pendant la mise en place du béton. Cela gardera également l'épaisseur de votre dalle uniforme, ce qui vous permettra d'économiser de l'argent sur le béton, la partie la plus chère du système. Une couche de base plate permettra également à la dalle de glisser facilement à mesure qu'elle rétrécit, ce qui réduit la contrainte et le risque de fissures lorsque le béton se contracte après la mise en place (retrait au séchage).

L'ensemble de la sous-base et du système de base doit avoir au moins 4 pouces d'épaisseur - plus épais si l'ingénieur le juge nécessaire pour un support adéquat. Le matériau de la couche de base, selon ACI 302, «Construction de dalles et de sols en béton», doit être «compactable, facile à découper, remblai granulaire qui restera stable et soutiendra le trafic de construction». ACI 302 recommande des matériaux avec 10 à 30% de fines (passant le tamis n ° 100) sans argile, limon ou matières organiques. L'agrégat manufacturé fonctionne bien - l'agrégat de béton recyclé concassé peut également bien fonctionner. Les tolérances sur la couche de base sont de +0 pouces et moins 1 pouce pour les étages de classe 1 à 3 (sols à faible tolérance typiques) ou +0 pouces et moins ¾ pouces pour les sols à tolérance plus élevée.

QU'EN EST-IL DU SOL?

Une couche de base en sable est facile à comprimer, mais peut facilement rider pendant la construction. Église réformée libre de Southern River

Le poids de la dalle et de tout ce qui se trouve dessus sera éventuellement supporté par le sol. Lorsqu'un chantier est excavé, le sol est généralement déplacé: les zones hautes sont coupées et les zones basses sont remplies. Tout doit alors être compacté avant de placer le béton, la sous-base et la base.

Le type de sol détermine ce qui doit se passer avant de placer une dalle. Il existe trois types de sol de base et voici ce que vous devez savoir sur chacun d'eux:

• Sols organiques , ce que vous pourriez appeler les sols superficiels, sont excellents dans votre jardin, mais affreux sous une dalle. Les sols organiques ne peuvent pas être compactés et doivent être enlevés et remplacés par un remblai compressible.
• Sols granulaires sont du sable ou du gravier. Vous pouvez facilement voir les particules individuelles et l'eau s'en écoule assez facilement. Tout comme à la plage quand vous construisez un château de sable, si vous prenez une poignée de terre granulaire humide et faites une boule, dès qu'elle sèche, elle s'effondrera. Les sols granulaires ont la plus haute résistance portante et se compactent facilement.
• Sols cohésifs sont des argiles. Si vous en prenez une poignée humide, vous pouvez la rouler en ficelle comme avec de la pâte à modeler. Il a une sensation de gras et de douceur entre vos doigts et les particules individuelles sont trop petites pour être vues. Les sols cohésifs sont souvent difficiles à compacter et prennent une consistance dure comme la roche lorsqu'ils sont secs, mais ils ont une résistance portante inférieure à celle des sols granulaires. Certaines argiles se dilatent lorsqu'elles sont mouillées et rétrécissent lorsqu'elles sont sèches, ce qui les rend particulièrement difficiles comme matériaux de fondation. La meilleure façon de contrer ce problème est d'abord avec un bon compactage, puis de ne pas les laisser se mouiller (en assurant un drainage). Mais à mesure que le sol sous la dalle sèche avec le temps, il rétrécira et la dalle coulera. Ce n'est pas un gros problème tant que la dalle est isolée des semelles et des colonnes et de tous les tuyaux qui pénètrent dans la dalle afin qu'elle puisse se tasser un peu et s'installer uniformément. Souvent, avec des argiles expansives, la meilleure approche est une dalle structurelle qui ne porte pas du tout sur le sol ou une dalle post-tendue qui flotte sur le sol mais ne compte pas sur elle pour le soutien structurel.

La post-tension est souvent la meilleure solution pour une dalle sur un sol pauvre. Le béton de J.C. Escamilla

La plupart des sols naturels, bien sûr, sont un mélange et se caractérisent donc par le type de matériau prédominant. La quantité de poids que le sol peut supporter avant de tomber en panne est sa capacité portante, généralement exprimée en livres par pied carré. La conception, cependant, est basée sur la pression du sol admissible, ce qui ajoute un facteur de sécurité à la capacité portante ultime.

Examinons le poids que le sol de fondation devra généralement supporter. Une dalle de 6 pouces d'épaisseur pèse environ 75 livres par pied carré. Selon le Code résidentiel international, la charge vive (tout ce qui ne fait pas partie du bâtiment lui-même) varie d'environ 20 à environ 60 livres par pied carré - 50 livres par pied carré dans un garage. Cela nous donne 125 livres par pied carré pour le sol à supporter. Un sol sablonneux propre peut avoir une pression de sol admissible aussi élevée que 2000 livres par pied carré. Même un sol pauvre - limon ou argile molle - peut avoir une pression de sol admissible de 400 livres par pied carré.

On voit alors que la pression du sol admissible pour une dalle est rarement un problème. Cependant, il faut un support uniforme, car si une partie de la dalle se dépose plus qu'une autre, c'est à ce moment-là que nous nous plions dans la dalle - et potentiellement des fissures et un tassement différentiel. Il est important de savoir quelles zones ont été coupées et lesquelles ont été remplies - assurez-vous que les zones de remplissage ont été bien compactées. En fait, tout sol perturbé lors de l'excavation doit être compacté.

SOUTIEN UNIFORME

La clé du système de support du sol est un support uniforme plutôt qu'un support solide. Bien sûr, il doit être capable de supporter la dalle, et sur la plupart des sols, ce n'est pas un gros problème, du moins au milieu de la dalle, car la charge est répartie sur tellement de surface. Un bon support solide sur les bords et à tous les joints peut être une autre affaire - pour éviter les fissures et l'écaillage des joints, nous devons soutenir la dalle aux endroits où elle peut se comporter comme un porte-à-faux et se plier dans la sous-base. Mais avec une bonne sous-base, ce n'est pas non plus un gros problème.

Qu'arrive-t-il à une dalle de béton si le support n'est pas uniforme?

Le béton est très résistant en compression et moins résistant en tension. Dans une dalle, la tension est souvent créée par flexion. Lorsqu'un morceau de béton se plie, il est en compression d'un côté et en tension de l'autre côté. Une dalle de béton peut se plier de manière concave (comme un sourire) si la fondation a un point faible au milieu, mettant le fond en tension. Il peut se plier (comme un froncement de sourcils) sur les bords libres ou au niveau des articulations, mettant le dessus en tension. Donc, si toute votre dalle de béton n'est pas soutenue par le bas, par le «système de support du sol», elle se pliera plus facilement et se fissurera probablement.

Pourquoi la fondation et la sous-couche permettent-elles au béton de bouger du tout, ne devrait-il pas être complètement rigide?

Le fait est que toute couche de base en terre ou en gravier va se comprimer si la charge est suffisamment élevée, à moins que la dalle ne soit placée sur de la roche solide. Et à certains égards, c'est bien, car les dalles s'enroulent et si la base peut se déformer un peu, elle peut continuer à fournir un support pour la dalle même lorsqu'elle s'enroule. Mais si elle ne fournit pas un support uniforme, si la dalle doit franchir des points faibles, la dalle se fissurera probablement. Il n'est même pas nécessaire d'avoir beaucoup de charge sur la dalle - son propre poids est généralement suffisant car une dalle sur le sol n'est généralement pas conçue pour même supporter la charge permanente. Et quand elle se fissure, cette fissure va traverser la dalle. Si le support sous la dalle est suffisamment mauvais, vous pouvez alors obtenir un tassement différentiel à travers la fissure qui laisse une bosse très malheureuse et un propriétaire très malheureux.

Après compactage, la densité du sol peut être testée avec un équipement d'essais nucléaires. Bechtel

COMMENT LE SOUS-GRADE / BASE AFFECTE-T-IL LA CONCEPTION DE LA DALLE?

Nous déployons tous ces efforts pour obtenir le système de soutien du sol approprié et nous obtenons une valeur d'entrée unique pour la conception de la dalle. La valeur la plus couramment utilisée est le module de réaction du sol, à . Cette valeur n'est pas directement liée à la capacité portante et à n'indique pas au concepteur s'il y a un sol compressible ou expansif. Il indique la rigidité de la sous-couche / de la plate-forme sur de petites déformations (environ 0,05 pouce).

Voyons maintenant pourquoi nous devons savoir à quel point la plate-forme est flexible. Pour commencer, il est important de comprendre qu'une dalle au sol est conçue comme du béton «ordinaire». Cela signifie que nous ne comptons pas sur l'acier d'armature pour supporter la charge. Mais attendez, dites-vous, il y a de l'acier dans la dalle - treillis et barres d'armature. Oui, mais cet acier n'est là que pour le contrôle des fissures - pour maintenir les fissures étroitement ensemble. Il ne s'étend normalement pas à travers les joints - au niveau des joints, nous voulons uniquement transférer les forces de cisaillement, pas les moments de flexion et certainement pas la contrainte latérale. C'est à cela que sert le joint en premier lieu, pour permettre un retrait latéral de la dalle.

Si la fondation s'installe sous le milieu de la dalle ou sur les bords, la partie non supportée peut entraîner des fissures ou une rupture de la dalle.

Donc, si nous ne comptons pas sur l'acier pour supporter une charge, alors le béton doit être suffisamment solide pour supporter la flexion. Et le soutien qu'il reçoit d'en bas détermine à quel point il se pliera. Comme nous l'avons déjà mentionné, le béton n'est pas si fort en tension, et comme la moitié de la flexion est une tension, il n'est pas si fort en flexion. Ce qui le rend plus résistant en flexion, cependant, c'est une dalle plus épaisse.

Une fondation mal compactée ou une charge supérieure à celle que la dalle a été conçue pour supporter peut entraîner des fissures au niveau des joints. Bill Palmer

Plus la plate-forme est faible ou plus les charges sont lourdes, plus la dalle doit être épaisse. La résistance du béton entre également en jeu, mais la plupart des dalles de béton sont comprises entre 3000 et 4000 psi, ce n'est donc pas un facteur majeur. La résistance à la traction du béton est généralement considérée comme 10 à 15% de la résistance à la compression, donc seulement environ 400 ou 500 psi. Comparez cela à la résistance à la traction des barres d'armature de grade 60, qui est de 60 000 psi.

La chose à retenir ici est qu'une dalle de béton est destinée à être rigide, mais nous ne nous attendons pas à ce que la base soit infiniment rigide. Une dalle se tassera un peu et c'est bien du point de vue de la conception - encore une fois, tant que le tassement est uniforme. Le danger, cependant, se situe aux bords de la dalle ou au niveau des joints suffisamment larges pour laisser la dalle de chaque côté se déposer indépendamment. Au niveau de ces bords libres, le poids que la dalle peut supporter dépend de la rigidité de la base et de la résistance à la flexion de la dalle, qui est principalement fonction de l'épaisseur de la dalle.

Lis Prévenir les fissures dans le béton pour plus d'informations.

COMMENT AMÉLIORER LA SOUS-GRADE?

La plupart des améliorations de la plate-forme sont accomplies en compactant le sol. Dans des situations extrêmes, lorsque le sol est particulièrement mauvais ou les charges élevées, la stabilisation du sol peut être utilisée. Dans ce processus, du ciment Portland, du chlorure de calcium ou de la chaux sont mélangés au sol, puis compactés. Le sol de fondation peut également être excavé et mélangé avec du gravier puis compacté.

Pour certains sols difficiles, la sous-base peut être placée au-dessus d'une couche de géogrille.

Le compactage du sol consiste à évacuer autant d'air et d'humidité que possible pour pousser les particules solides du sol ensemble - cela rend le sol plus dense et généralement plus la densité du sol est élevée, plus sa capacité portante est élevée. Les sols bien compactés ne permettent pas non plus à l'humidité d'entrer et de sortir aussi facilement.

Ainsi, le compactage accomplit ce qui suit:

• Réduit la quantité que le sol se comprime (se dépose) lorsque la dalle est dessus
• Augmente la quantité de poids que nous pouvons mettre dessus (capacité de charge)
• Empêche les dommages dus au gel (soulèvement) si le sol sous la dalle gèle
• Réduit l'enflure et la contraction

La quantité de sol qui peut être compactée est mesurée par un ingénieur géotechnique (ou des sols) en plaçant le sol dans un cylindre et en le frappant - sérieusement. Les tests Proctor standard ou modifiés (chacun utilise des poids différents pour comprimer le sol) déterminent la relation entre la densité et l'humidité du sol et nous indiquent la densité maximale raisonnable du sol qui peut être obtenue sur le terrain.

Ce que nous essayons de déterminer avec le test Proctor, c'est la teneur en humidité du sol qui facilitera le compactage et donnera la densité la plus élevée - rappelez-vous que la densité est directement liée au compactage. Trop peu d'humidité et le sol est sec et ne comprime pas facilement trop d'humidité et vous ne pouvez pas facilement évacuer l'eau. Pour obtenir le meilleur compactage, la teneur en humidité optimale sera généralement comprise entre 10% et 20%. Ainsi, lorsque vous entendez que selon les spécifications, le sol doit être à 95% de la densité maximale modifiée du Proctor, vous saurez que vous avez besoin que la teneur en humidité soit à peu près correcte pour atteindre ce niveau de compactage.

Une courbe densité-humidité du sol définit la teneur en humidité optimale et la densité maximale réalisable sur le terrain.

Si vous n'allez pas faire les tests Proctor, il existe quelques tests simples sur le terrain pour avoir une idée approximative de la capacité portante et de la teneur en humidité:

• Pour la teneur en humidité, utilisez le test manuel. Pressez une boule de terre dans votre main. S'il est poudreux et ne tient pas la forme, il est trop sec s'il se moule en boule puis se brise en quelques morceaux lorsqu'il est laissé tomber, c'est à peu près correct s'il laisse de l'humidité sur votre main et ne se brise pas lorsqu'il est tombé, c'est aussi humide.
• L'argile dans laquelle vous pouvez pousser votre pouce de quelques centimètres avec un effort modéré a une résistance portante de l'ordre de 1000 à 2500 lb / pi2
• Le sable en vrac dans lequel vous pouvez à peine pousser une barre d'armature n ° 4 à la main a une capacité de charge de 1000 à 3000 lb / pi2
• Le sable que vous pouvez enfoncer une barre d'armature n ° 4 sur environ 1 pied avec un marteau de 5 livres a une capacité de charge de plus de 2000 lb / pi2

N'oubliez pas non plus que ce n'est pas seulement le sol (la fondation) qui doit être compacté. Toutes les sous-couches ou couches de base, qui seront généralement des matériaux granulaires, doivent également être bien compactées dans les épaisseurs de levage appropriées.

En savoir plus sur construire des dalles de haute qualité sur le sol .

Vidéo du compacteur à plaque
Temps: 02:18
Fonctionnement et utilisation appropriés de l'outil de compactage à plaque vibrante pour préparer la fondation en béton avant la mise en place du béton

ÉQUIPEMENT DE COMPACTAGE

Il existe deux façons de compacter le sol ou la plate-forme: la force statique ou la force vibratoire. La force statique est simplement le poids de la machine. La force vibratoire utilise une sorte de mécanisme pour faire vibrer le sol, ce qui réduit le frottement entre les particules de sol, leur permettant de se serrer plus facilement.

Le type de sol (ou matériau de fondation) détermine le type d'équipement nécessaire au compactage:

• Sols cohésifs doivent être cisaillés pour obtenir le compactage, vous avez donc besoin d'une machine qui a une force d'impact élevée. Un pilon est le meilleur choix, ou pour les travaux plus importants, un rouleau à patin (similaire à un rouleau à pied de mouton). Les ascenseurs pour le compactage des sols cohésifs ne doivent pas être plus épais que 6 pouces.
• Sols granulaires il suffit que les particules vibrent pour les rapprocher. Les plaques vibrantes ou les rouleaux sont le meilleur choix. Les ascenseurs pour le gravier peuvent être aussi épais que 12 pouces 10 pouces pour le sable.

Pour les gros travaux, tels que les autoroutes ou les grandes dalles, de gros rouleaux vibrants autoportés, avec des rouleaux lisses ou des rouleaux en pied de mouton, sont utilisés pour le compactage. Les rouleaux à conducteur marchant, soit avec des rouleaux rembourrés qui pétrissent le sol, soit avec des rouleaux vibrants lisses, conviennent aux travaux de taille moyenne. Pour les petits travaux, les deux types d'équipement de compactage les plus courants sont compacteurs à plaque vibrante (unidirectionnel ou réversible) et pilonneuses .

Voici quelques détails sur chacun des types d'équipement:

• Pilonneuses , parfois appelés jumping jacks, varient en poids d'environ 130 livres à 185 livres. Ces outils sont parfaits pour le compactage du sol dans une tranchée de semelle ou pour des argiles cohésives dans des zones plus petites car ils fournissent une force d'impact élevée (amplitude élevée, fréquence plus basse). Ils ne sont pas bons pour le compactage de matériaux granulaires tels que les couches de base.
• Plaques vibrantes sont idéales pour le compactage des sols granulaires et des sous-couches. Disponible en poids de 100 à 250 livres avec une taille de plaque de 1 à 1,5 pieds sur 2 pieds. La vibration est à une amplitude inférieure mais à une fréquence plus élevée qu'avec une pilonneuse et est équilibrée pour faire avancer la machine.
• Plaques vibrantes réversibles fonctionnent bien sur des sols granulaires ou avec des mélanges granulaires cohésifs. Avec deux poids excentriques, la vibration peut être inversée pour faire avancer ou reculer la machine ou s'arrêter pour comprimer un seul point mou. Pour le prix, ce sont de bonnes machines en raison de leur polyvalence.

En savoir plus sur exigences de compactage pour les pavés en béton .

PLACER LE BÉTON

Nous avons donc finalement compacté la plate-forme et la base et la couche de base placées et compactées. Mais que se passe-t-il s'il y a un délai à ce stade avant la mise en place du béton? Si la sous-base est pluvieuse ou gelée avant la mise en place du béton, elle peut passer du stade prêt à être trop mou.

Pour la plupart des dalles intérieures, le pare-vapeur doit être placé au-dessus de la sous-base avant de placer le béton.

La meilleure façon de savoir si la sous-base est correctement compactée et prête pour la dalle est de procéder au laminage d'épreuves, qui fait passer un camion lourdement chargé (comme un camion de béton entièrement chargé) sur la sous-base immédiatement avant de placer le béton pour voir s'il y en a. les zones sombrent plus que d’autres. Cela doit être fait sur une sorte de grille et les pneus ne doivent pas s'enfoncer dans la surface de plus de ½ pouce. S'il y a du rut ou du pompage de l'eau dans n'importe quelle partie de la sous-couche ou de la plate-forme, alors cette zone a besoin de plus de compactage ou d'ajout de matériaux granulaires - ou tout simplement d'être autorisée à sécher. Dans le pire des cas, des tranchées ou des puisards peuvent être creusés et l'eau pompée.

Juste avant de placer le béton, vous voudrez peut-être également placer une barrière contre l'humidité. Pour les sols intérieurs, le meilleur emplacement se situe généralement entre la couche de base et le béton. Pour en savoir plus, voir Pare-vapeur pour dalles de béton .

En savoir plus sur la préparation appropriée de la fondation pour planchers commerciaux et allées .

Dernière mise à jour: 31 juillet 2018