Qu'est-ce qu'un mastic d'étanchéité pour joints ?

Un mastic d’étanchéité pour joints est un matériau souple placé dans les joints d’une chaussée en béton pour empêcher l’eau et les matériaux incompressibles d’entrer dans le joint.

Les joints contrôlent la fissuration et laissent les dalles se dilater et se contracter. Les équipes scient normalement les joints, puis les scellent ou les remplissent. Un joint ouvert ou endommagé laisse entrer le sol, les pierres et l’eau. Le mastic se place dans un réservoir, c’est-à-dire la cavité du joint. Un cordon de support est une tige compressible qui fixe la profondeur du mastic (FHWA-HIF-18-019).

Pourquoi le scellement est important

La FAA définit la dégradation du mastic de joint comme toute condition qui laisse entrer l’eau dans les joints. Elle couvre aussi toute condition qui laisse le sol, les cailloux ou un autre matériau incompressible s’accumuler dans les joints. Le matériau accumulé empêche les dalles de se dilater. Il peut provoquer un flambement, une fracturation ou une épaufrure. L’eau qui traverse le joint peut provoquer un pompage ou la détérioration de la couche de base (AC 150/5380-6C, para 3.2.2.b).

La FHWA ajoute d’autres effets. Un mastic qui fonctionne limite l’eau qui pénètre dans le système de chaussée. Cela limite le pompage, l’érosion et la fissuration en D. Il limite aussi les produits de déglaçage qui pénètrent dans le joint.

La FHWA indique aussi que le besoin de scellement des joints dépend probablement du projet. Il dépend du type d’installation, de la conception de la chaussée, de l’environnement local, du trafic et du niveau de service requis. L’efficacité économique du scellement fait débat depuis les années 1970 au moins.

Types de scellements de joints

La FHWA classe les scellements de joints en scellements formés en place et en scellements préformés. Un scellement formé en place est un liquide qui durcit et adhère aux deux côtés du joint. Il est coulé à chaud ou à froid. Un scellement préformé est un élément solide que les équipes compriment dans le joint. Il tient en place par son contact avec les parois latérales. La FHWA décrit aussi les matériaux de remplissage, qui comblent le joint sans assurer d’étanchéité à l’eau.

Les types de l’ASTM D6690 se distinguent par l’allongement qu’ils doivent atteindre par temps froid. Dans le tableau de la FHWA, le type I s’allonge de 50 % à 0 °F (-18 °C) et le type II de 50 % à -20 °F (-29 °C). Le type IV s’allonge de 200 % à -20 °F (-29 °C) pour les climats très froids.

Pour le carburéacteur et le souffle des réacteurs, le tableau de la FHWA liste aussi des mastics polymères à deux composants conformes à la spécification fédérale SS-S-200E. Lorsqu’une résistance au carburéacteur ou au souffle thermique est requise, l’article P-604 de la FAA ajoute la spécification CRD C548 du Corps of Engineers à l’ASTM D2628.

La FHWA donne les durées de vie typiques d’après l’ACPA. Les mastics coulés à chaud durent 3 à 8 ans, le silicone 8 à 10 ans et les joints préformés jusqu’à 20 ans. Les joints préformés coûtent le plus cher, et les mastics coulés à chaud le moins.

La FHWA-HIF-10-020 présente un résultat distinct pour trois projets routiers au Michigan. Le scellement des joints a prolongé la durée de vie de la chaussée de 4 ans (tableau 21). Ce sont des données routières, non aéroportuaires.

Choisir un mastic

La FHWA énumère ces facteurs :

• Le type de joint et le mouvement attendu du joint.
• Le climat, qui fixe l’allongement dont le mastic a besoin.
• La compatibilité d’adhérence avec les surfaces, par exemple béton seul ou béton et asphalte.
• La compatibilité chimique. Certains mastics silicone réagissent avec les granulats calcaires.
• Le besoin d’un durcissement rapide.
• Le besoin de résistance aux déversements de carburant ou au souffle des réacteurs.
• Le coût du matériau et de la pose, et la durée de vie attendue.

L’AC 150/5380-6C indique que le matériau de scellement doit satisfaire à la norme ASTM correspondant au type de chaussée et au service. Un mastic silicone conforme à l’ASTM D5893 peut sceller les joints de rive entre une chaussée souple et une chaussée rigide. Le silicone ne doit pas sceller un joint entre deux chaussées souples.

Réservoir et facteur de forme

La largeur du réservoir dépend du mouvement du joint. La FHWA indique que les mouvements typiques vont de 0,10 à 0,25 in (2,5 à 6 mm). Un mastic coulé à chaud avec une extensibilité de 50 % a besoin d’un réservoir au moins deux fois plus large que le mouvement. Pour un mouvement de 0,25 in (6 mm), cela correspond à une largeur de joint d’au moins 0,50 in (13 mm).

Le facteur de forme est le rapport entre la profondeur du mastic et la largeur du joint. L’article P-605 de la FAA donne un facteur de forme de 1. Il indique qu’un silicone ASTM D5893 nécessite parfois un facteur de forme de 0,5, soit un rapport largeur sur profondeur de 2:1. La FHWA donne les mêmes rapports. Prenons un joint large de 0,50 in (13 mm). Un scellement coulé à chaud a 0,50 in (13 mm) de profondeur. Un scellement silicone a 0,25 in (6 mm) de profondeur.

Le cordon de support fixe la profondeur. Le P-605 indique que son diamètre est supérieur de 25 %, plus ou moins 5 %, à la largeur du joint. La FHWA recommande un cordon à cellules fermées et non absorbant, et déconseille le cordon à cellules ouvertes parce qu’il retient l’humidité. Lorsque le joint est trop peu profond pour un cordon, ou que le matériau de remplissage contient du bitume, le P-605 exige un ruban anti-adhérence. Le ruban empêche l’adhérence du mastic sur trois faces.

Comment les équipes scellent un joint

L’article P-605 exige un joint sec, exempt d’écaillures, de saleté, de poussière, de produit de cure et d’ancien mastic. L’entrepreneur le nettoie par sablage, fraisage, sciage ou hydrodécapage, selon les indications de l’ingénieur. L’entrepreneur souffle ensuite le joint à l’air comprimé. Les faces du joint doivent être sèches en surface au moment de la pose du scellement (P-605-3.3).

L’entrepreneur remplit le joint du fond vers le haut. La surface du mastic se termine à 1/8 ou 1/4 in (3 ou 6 mm), plus ou moins 1/16 in (2 mm), sous la surface de la chaussée. La spécification interdit les méthodes par gravité et les pots de coulée (P-605-3.4). Lorsque le fabricant recommande un apprêt, les équipes l’appliquent d’abord sur les faces du joint.

L’article P-605 désigne aussi le matériel, et l’ingénieur retient les éléments adaptés au projet (P-605-3.2) :

• Un outil de fraisage monté sur tracteur qui retire l’ancien mastic. Les outils en V et les dispositifs de fraisage rotatifs à percussion ne sont pas autorisés.
• Une scie à béton automotrice avec des lames diamantées ou abrasives refroidies à l’eau.
• Matériel de sablage ou d’hydrodécapage que l’entrepreneur présente au RPR sur le chantier. Le sablage peut être interdit. Les brosses métalliques peuvent nettoyer de petites zones, mais elles nettoient moins bien.
• Pour le mastic coulé à chaud, un applicateur mobile avec une cuve à double enveloppe, à agitateur. Il comporte aussi un dispositif d’extrusion sous pression avec une buse, des commandes de température et un thermomètre enregistreur.
• Pour le silicone appliqué à froid, une pompe d’extrusion, un compresseur d’air, une plaque suiveuse, des tuyaux et une buse. La buse doit atteindre le fond du joint.
• Outils à main, lorsqu’ils sont approuvés, pour retirer le mastic défectueux d’une fissure. L’ingénieur vérifie d’abord que les outils à main ne provoquent pas d’épaufrure.

Les limites de température diffèrent selon la source :

• Le P-605 fixe une température de chaussée de 50 °F (10 °C) et en hausse pour le mastic coulé. Il interdit le mastic si de l’humidité se trouve dans le joint.
• La FHWA recommande une température ambiante minimale de 40 °F (4 °C) pour le mastic coulé à chaud. La FHWA indique que les équipes chauffent le mastic à 350 °F (177 °C) et plus, sans le surchauffer.
• Le P-604 fixe au moins 35 °F (2 °C) et en hausse pour un joint de compression. La spécification indique que la machine ne doit pas étirer ni comprimer le joint de plus de 2,0 % sur sa longueur.

Avant de sceller tout le projet, le P-604 exige une pose d’essai d’au moins 200 ft de long. L’article P-605 demande à l’entrepreneur d’inspecter le mastic durci pour l’adhérence aux parois du joint, la séparation cohésive, l’air emprisonné et les vides. Le mastic défectueux est retiré et remplacé (P-605-3.5).

Dégradation du mastic de joint

Les dégradations typiques du mastic de joint sont un mastic arraché, un mastic extrudé, un matériau de remplissage durci (oxydé) ou une perte d’adhérence aux bords des dalles. Elles comprennent aussi un mastic absent du joint. Le manuel PAVER ajoute la croissance de mauvaises herbes. La FAA cite ces causes : une largeur de joint inadaptée, un mauvais type de mastic, une application incorrecte, un joint non nettoyé avant le scellement et le vieillissement.

La FHWA décrit deux défaillances principales. Dans une défaillance d’adhérence, le mastic perd son adhérence à une face du joint et laisse un vide pour l’eau et les débris. Dans une défaillance de cohésion, le mastic se fend à l’intérieur de lui-même. Un mastic trop peu profond ou surchauffé peut défaillir de cette manière.

Cotation de l’état

La dégradation du mastic de joint est une dégradation relevée dans le relevé de l’indice de l’état de la chaussée (PCI) pour les chaussées en béton à joints. Le manuel PAVER la cote en sévérité faible, moyenne ou élevée pour l’unité d’échantillonnage entière.

• La sévérité faible correspond à un mastic généralement en bon état, avec des dégâts mineurs. Quelques joints peuvent avoir un mastic décollé qui touche encore le bord du joint.
• La sévérité moyenne correspond à un mastic généralement en état passable qui doit être remplacé dans les 2 ans. Ses signes comprennent une ouverture visible allant jusqu’à 3 mm (1/8 de pouce) au bord du joint et des débris expulsés par pompage au niveau du joint. Les autres signes sont un mastic oxydé sans souplesse et une végétation évidente dans le joint.
• La sévérité élevée correspond à un mastic généralement en mauvais état qui doit être remplacé immédiatement. Elle s’applique lorsque 10 % ou plus du mastic dépasse les limites ou est absent.

Le manuel demande de coter le mastic oxydé sur sa résilience et non sur son aspect. Une surface terne qui recouvre un bon matériau est satisfaisante. Un joint préformé doit être élastique, fermement pressé contre les parois du joint et placé sous le bord du joint.

Vérification d’un joint

La FHWA indique d’insérer légèrement une fine lame métallique au bord du mastic et de la face du joint pour vérifier la perte d’adhérence. Les inspecteurs regardent la partie défaillante du scellement pour y trouver de la poussière et du sable. Ils inspectent de près les joints présentant une dénivellation ou une épaufrure. Voir l’épaufrure des joints pour la façon dont cette dégradation est cotée.

Rescellement d’un joint

L’article P-605 permet des adaptations pour un projet de rescellement. L’AC 150/5380-6C, tableau 6-2, donne la réparation sous la forme suivante : retirer l’ancien mastic, nettoyer les joints et les resceller.

La FHWA indique que le rescellement concerne une chaussée où les dégradations du mastic sont généralisées et non locales. La chaussée doit par ailleurs bien se comporter. Les équipes retirent d’abord l’ancien mastic avec une charrue à joints ou une scie à lame diamantée. Elles refont ensuite la face du joint. La FHWA indique que le refaçonnage ne doit pas élargir le réservoir de plus de 0,08 in (2 mm). L’article P-101 pour les aérodromes permet à la scie d’enlever au plus 1/16 in (2 mm) de chaque face du joint (P-101-3.8.1). Les étapes suivent ensuite le nouveau processus de scellement.

Les joints de compression préformés ne sont pas typiques pour le rescellement. Les anciens joints ont souvent des largeurs inégales et des épaufrures auxquelles un joint préformé s’adapte mal.

Inspection de l’aérodrome

Les aéroports soumis à des obligations fédérales doivent réaliser une inspection détaillée de leurs chaussées aéroportuaires au moins une fois par an, dans le cadre du programme de gestion des chaussées. Un relevé PCI selon l’ASTM D5340 peut porter cet intervalle à trois ans (AC 150/5380-7B). La dégradation du mastic de joint fait partie des dégradations que le relevé enregistre. Pour un relevé par drone, TarmacView planifie le vol et prend aujourd’hui les photos de la chaussée. La détection des fissures et la cotation ASTM D5340 sont en cours de développement.