La surface de friction d'une assemblure à boulons à haute résistance est la zone de contact entre deux tôles d'acier serrées l'une contre l'autre, par laquelle l'effort tranchant se transmet par adhérence ; on parle de surface de friction revêtue lorsque cette interface a été grenaillée puis recouverte, selon les pièces de marché, d'une peinture antirouille (le plus souvent un silicate de zinc inorganique ou une peinture zinée antidérapante). Son paramètre de calcul est le coefficient de glissement mu, rapport entre l'effort qui provoque le glissement de la surface de friction et la somme des efforts de pré-serrage appliqués normalement à cette surface.
En bref : trois conclusions
- Par défaut, on ne peint pas. L'article 6.3.7 de GB 50205-2020 interdit la peinture des surfaces de friction sauf exigence de calcul et proscrit tout autant traces d'huile, rouille pulvérulente, bavures et projections de soudure.
- On ne revêt que si le calcul l'écrit et que le coefficient est issu d'un tableau normalisé ou d'un essai. Seuls les primaires inorganiques zinés bénéficient de valeurs directes (JGJ 82-2011 : après grenaillage et silicate de zinc inorganique, mu = 0,35 pour un Q235 et 0,40 pour Q355 et au-delà). Pour un polyuréthane ziné ou un minium alkydique, le commentaire de GB 50205-2020 donne des moyennes expérimentales voisines de 0,2 et une valeur de calcul de 0,15.
- Dès qu'il y a revêtement, l'essai est à refaire. Les éprouvettes partagent la nuance, le lot, le procédé de traitement, l'état de surface, la série de boulons et les conditions de stockage des pièces représentées ; elles sont revêtues avant d'être essayées, à raison de trois jeux par procédé pour chaque lot de 50 000 assemblages, et la valeur mesurée ne peut être inférieure à la valeur de calcul.
1. Chiffres clés
- Coefficients de glissement mu (tableau 3.2.4 de JGJ 82-2011) : grenaille ou sablage, 0,45 (Q235) / 0,50 (Q345, Q390, Q420) ; après grenaillage puis rouillage contrôlé, 0,45/0,50 ; grenaillage et silicate de zinc inorganique, 0,35/0,40 ; brossage métallique de la rouille non adhérente ou laminé propre non traité, 0,30/0,35.
- Comportement mesuré des surfaces revêtues (commentaire de l'article 6.3.2 de GB 50205-2020) : polyuréthane ziné et minium alkydique donnent des moyennes proches de 0,2, la valeur fiable de calcul étant 0,15 ; les primaires silicate de zinc type ZINGA peuvent justifier 0,45 ; les peintures antidérapantes au silicate de zinc ont une longue référence sur les ponts ferroviaires.
- Résistance au cisaillement d'un boulon en assemblure à glissement : Nvb = 0,9 x nf x mu x P, où nf est le nombre de plans de friction (1 en cisaillement simple, 2 en double cisaillement) et P l'effort de pré-serrage de calcul.
- Efforts de pré-serrage, classe 10.9S : M16 = 100 kN, M20 = 155 kN, M22 = 190 kN, M24 = 225 kN.
- Préparation de surface : le degré de décapage d'une surface de friction revêtue suit le calcul ; en pratique on spécifie Sa 2 1/2 selon ISO 8501-1, avec un profil de surface Rz couramment compris entre 40 et 75 micromètres.
- Épaisseur de film : l'épaisseur minimale du revêtement d'une surface de friction est fixée par le calcul. Pour la charpente environnante, en l'absence d'exigence contraire, l'article 7.3.1 de GB 55006-2021 impose une épaisseur sèche totale de 150 micromètres en extérieur et 125 micromètres en intérieur, avec une tolérance de moins 25 micromètres.
- Lots de contrôle : un lot correspond à 50 000 assemblages (un nombre moindre forme néanmoins un lot) ; lorsque plusieurs traitements de surface coexistent, y compris des surfaces revêtues, chacun est contrôlé séparément, trois jeux d'éprouvettes par lot (annexe B.0.7 de GB 50205-2020).
- Chargement et précision des instruments : appliquer d'abord 10 % de l'effort de glissement de calcul et maintenir 1 min, puis charger régulièrement à 3 à 5 kN/s jusqu'au glissement ; la machine doit être précise à 1 % près, les boulons instrumentés, capteurs et jauges à 2 % près.
- Conditions d'application : hygrométrie inférieure à 85 % pendant le décapage et l'application, température de l'acier supérieure d'au moins 3 °C au point de rosée.
- Abattement en température : entre 100 °C et 150 °C en service, la résistance des assemblures à boulons HR est réduite de 10 % (article 3.1.4 de JGJ 82-2011).
2. Pourquoi une interface peinte perd de l'adhérence
2.1 Assemblures à glissement et assemblures à contact serré tolérant
L'assemblure à glissement transmet l'effort par pression de serrage et prend le glissement relatif comme état limite de résistance. L'assemblure de type résistant au contact admet le glissement et travaille en cisaillement du fût et en pression sur la paroi du trou ; elle est interdite là où la fatigue sous charges répéties gouverne. L'article 4.2.1 de JGJ 82-2011 demande simplement, pour ce second type, de garder le contact propre ou revêtu selon le calcul, sans exiger de coefficient de glissement ; pour une assemblure à glissement, mu décide seul de la capacité de l'assemblure à reprendre son effort tranchant de calcul. Deux nœuds d'un même portique peuvent donc avoir des exigences de surface très différentes.
2.2 Trois mécanismes par lesquels un film modifie mu
- Substitution de l'interface : au contact rugueux acier sur acier succède une interface revêtement sur revêtement, et le glissement se produit dans la couche résinée, la plus faible.
- Comblement de l'ancre : un profil de grenaillage Rz 40 à 75 micromètres, une fois comblé par une peinture fluide, perd l'essentiel de son accrochage mécanique ; la surface qui glisse reproduit la forme du film, non celle de l'acier.
- Écrasement et polissage du film : le pré-serrage (155 kN pour un M20 classe 10.9S) chasse la peinture dans les creux, puis les sollicitations répéties polissent et écrasent le film en bord de trous et de tôles ; l'effort de glissement recule.
Revêtir une surface de friction n'est donc jamais une simple couche de finition anticorrosion : c'est un arbitrage délibéré entre capacité de friction et durabilité, qui doit être justifié par une valeur normalisée ou par essai sur l'ouvrage.
3. La frontière réglementaire : pas de peinture sauf prescription
3.1 La règle par défaut
L'article 6.3.7 de GB 50205-2020 impose des surfaces de friction sèches et propres, sans bavures, arêtes vives, projections ni scories de soudage, ni calamine, ni salissures, et interdit toute peinture sauf exigence du calcul. Le terme couvre toutes les couches du système, y compris l'atelier, le primaire, l'intercouche et la finition.
3.2 Où se trouve aujourd'hui l'obligation
L'article 6.3.1 de GB 50205-2020, qui obligeait le fabricant et le monteur à réaliser séparément essai et contre-essai de glissement sur les surfaces de friction, y compris revêtues, et un essai distinct pour les surfaces traitées sur chantier, était une disposition obligatoire. Depuis le 1er janvier 2022, le code intégral à caractère obligatoire GB 55006-2021 a supersédé cette liste : l'exigence est portée par son article 7.1.3, selon lequel le procédé de traitement et le degré de décapage au droit des boulons HR doivent être conformes aux pièces de marché, et les surfaces de friction des assemblures à glissement doivent faire l'objet d'un essai et d'un contre-essai séparés, dont les résultats atteignent l'objectif de coefficient fixé par le calcul. Les articles 3.1.7, 4.3.1, 6.1.2, 6.2.6, 6.4.5 et 6.4.8 de JGJ 82-2011 ont été supersédés de la même manière. En pratique : le code obligatoire fixe le plancher, les plans fixent la cible.
3.3 Une éprouvette revêtue s'essaie après revêtement
L'article 6.3.2 de GB 50205-2020 exige que le décapage et l'épaisseur minimale du revêtement d'une surface de friction soient conformes au calcul. Son commentaire précise que la projection d'aluminium, la galvanisation, la projection de zinc, les primaires organiques zingués et autres traitements doivent reposer sur des données fiables, et que seul le silicate de zinc inorganique peut prendre directement une valeur dans GB 50017. Concrètement : traiter, revêtir, sécher et stocker les éprouvettes avec les pièces représentées ; l'éprouvette doit reproduire l'état réel ; une éprouvette non peinte ou un panneau d'essai d'un autre lot ne remplace pas l'essai.
4. Coefficients admissibles sur surface de friction revêtue
| État de la surface de friction | mu, Q235 | mu, Q345 et au-delà | Origine de la valeur | Durabilité et vigilance chantier |
|---|---|---|---|---|
| Grenaille ou sablage, sans peinture | 0,45 | 0,50 | JGJ 82-2011, tableau 3.2.4 | Friction maximale, aucune protection : la suite se joue dans les 4 h, avec scellement des arêtes après montage |
| Grenaille puis rouillage contrôlé | 0,45 | 0,50 | JGJ 82-2011, tableau 3.2.4 | Valable seulement si la couche de rouille est uniforme ; une rouille picqueuse ou cloquée invalide la valeur |
| Grenaille et silicate de zinc inorganique | 0,35 | 0,40 | JGJ 82-2011, tableau 3.2.4 | Protection cathodique ajoutée ; maîtriser épaisseur et séchage complet ; application à la brosse interdite |
| Peinture antidérapante au silicate de zinc | Données fiables ou essai ; longue référence sur ponts ferroviaires | Commentaire 6.3.2, GB 50205-2020 | Produit dédié à la surface de friction, à assortir au prélassage et au scellement | |
| Primaire ziné silicate de zinc type ZINGA | 0,45 d'après les essais nationaux et étrangers | Commentaire 6.3.2, GB 50205-2020 | Particules de zinc fines ; l'application à la brosse est exclue | |
| Polyuréthane ziné / minium alkydique | Moyenne environ 0,2 ; valeur de calcul 0,15 | Commentaire 6.3.2, GB 50205-2020 | Perte de friction importante ; à exclure des surfaces de friction | |
| Métallisation aluminium, galvanisation à chaud | Procédé et mu à établir par essai | GB 50017 ; note du tableau 3.2.4 de JGJ 82-2011 | Point faible récurrent des systèmes duplex ; ne jamais hériter des données d'un primaire ziné | |
Précision utile : les valeurs ci-dessus sont des valeurs normatives utilisées pour le calcul et l'acceptation d'un lot. Quand deux nuances se font face, on retient la plus faible ; lorsque la rouille est enlevée à la brosse métallique, le brossage doit être perpendiculaire au sens de transmission de l'effort. Tout procédé absent des tableaux exige un essai sur l'ouvrage.
5. Ce que coûte 0,10 de mu en nombre de boulons
Prenons un assemblure M20 classe 10.9S (P = 155 kN) à deux plans de friction (nf = 2) en acier Q355 :
- grenaillé nu, mu = 0,50 : Nvb = 0,9 x 2 x 0,50 x 155 = 139,5 kN par boulon ;
- grenaillé et silicate de zinc inorganique, mu = 0,40 : Nvb = 0,9 x 2 x 0,40 x 155 = 111,6 kN par boulon ;
- revêtu par erreur d'un primaire organique courant, mu = 0,15 : Nvb = 0,9 x 2 x 0,15 x 155 = 41,9 kN par boulon.
Le calcul est sans appel : passer de mu = 0,50 à mu = 0,40 retire environ 20 % de résistance par boulon, soit environ 25 % de boulons supplémentaires pour le même effort tranchant (1 / 0,8 - 1), avec répercussion sur l'entraxe, les distances aux bords, le gabarit des tôles et le jeu nécessaire à la clé. A mu = 0,15, il faudrait environ 3,3 fois plus de boulons que dans le cas nu (0,50 / 0,15), ce qui est souvent matériellement impossible. Une passe de pistolet sur une surface de friction se paie en capacité de l'assemblure.
6. Quelles peintures peuvent aller sur une surface de friction
6.1 Silicate de zinc inorganique et antidérapant ziné
Les primaires au silicate d'éthyle ou au waterglass chargés en zinc tiennent leur film dans un liant minéral : le revêtement est dur, poreux et électriquement continu par contact zinc-zinc et zinc-acier. Il comble beaucoup moins l'ancre qu'un film organique classique, ce qui explique les valeurs normatives directes. Règles d'emploi : conduire l'épaisseur sèche à la valeur de calcul (l'épaisseur minimale d'une surface revêtue est un paramètre du projet), laisser le film atteindre un séchage à coeur complet avant montage et essai, et rappeler que la note du tableau 3.2.4 de JGJ 82-2011 interdit l'application à la brosse pour les antidérapants au silicate de zinc et les produits type ZINGA. Vérifier la compatibilité avec l'intercouche et la finition du système principal et protéger la surface de la rouille blanche pendant le stockage humide.
6.2 Epoxy ziné, minium alkydique, polyuréthane ziné
Ce sont des primaires lourds ordinaires, et sur une surface de friction ils coûtent de l'adhérence : le commentaire de GB 50205-2020 donne environ 0,2 de moyenne pour un polyuréthane ziné comme pour un minium alkydique. Tant que le calcul ne repose pas sur une valeur mesurée, aucun ne doit être projeté dans la zone de friction. La défaillance de chantier est précisément le réflexe « décaper toute la pièce, puis peindre toute la pièce », où la zone réservée n'a jamais été tracée.
6.3 Intercouches, finitions et primaires d'atelier
Les intercouches époxy micacées et les finitions polyuréthane ou polysiloxane sont des barrières épaisses et très fluides : elles n'ont rien à faire dans une surface de friction. Le sort d'un primaire d'atelier intact au droit de l'assemblure suit le calcul : le conserver fait généralement chuter mu, d'ou le masquage local au poste de grenaille ou l'élimination en reprise de surface.
6.4 Quand une protection incendie s'en mêle
L'article 3.1.4 de JGJ 82-2011 impose que, lorsqu'une pièce est protégée contre le feu par un revêtement, l'épaisseur au droit de l'assemblure à boulons HR ne soit pas inférieure à celle de la pièce adjacente. Cela ne contredit pas « ne pas peindre la surface de friction » : la protection incendie couvre la géométrie exposée du nœud et la surface de la pièce, tandis que l'interface qui transmet l'effort à l'intérieur du paquet de tôles reste conforme au plan. Les deux zones doivent être codées couleur sur les plans d'exécution.
7. Fenêtre d'application et de protection
| Étape | À maîtriser | Pratiques courantes et défauts typiques |
|---|---|---|
| Grenaille / sablage | Degré de décapage selon calcul, en pratique Sa 2 1/2 ; profil Rz 40 à 75 micromètres | Un abrasif humide ou épuisé sous-dimensionne le profil ; le sable marin est exclu ; sels solubles mesurés selon ISO 8502-9 et tenus sous 50 mg/m2 en NaCl |
| Application | Hygrométrie au plus 85 % ; acier à plus de 3 °C au-dessus du point de rosée | Le silicate de zinc cure mal par temps froid et humide, ce qui pénalise accroche et mu |
| Séchage et stockage | Ne monter ni essayer un film qui n'est pas sec à coeur et à l'épaisseur prévue | Le silicate de zinc demande un âge de cure long ; essayer trop tôt fausse les chiffres |
| Préparation des arêtes | Rayon d'au moins 2 mm, trois passes de meulage, ou traitement équivalent | Les arêtes vives écartent le film et cumulent concentration de contrainte et premier point de rouille |
| Protection chantier | Surface sèche et propre, sans huile, boue, pluie ni chocs | Adhésif de masquage sur zones réservées, gerbage séparé ; une surface revenue à la rouille se retravaille et s'essaie à part |
| Contre-essai avant montage | Le monteur réalise son propre contre-essai ; les surfaces traitées sur chantier sont prélevées séparément | Ne jamais reconduire le rapport d'atelier : transport et stockage ont déjà changé l'état de surface |
8. Essai et acceptation
L'annexe B.0.7 de GB 50205-2020 définit la procédure : cinq cohérences, un lot de trois jeux d'éprouvettes, une courbe effort-glissement.
- Cinq cohérences : l'éprouvette partage la nuance d'acier, le lot de fabrication, le procédé de traitement de la surface de friction, l'état de surface (revêtement compris), la même série et la même classe d'assemblages que les pièces représentées, et le même environnement de stockage.
- Géométrie : éprouvette à recouvrement double cisaillement à deux boulons ; les tôles de recouvrement ont au moins la moitié de l'épaisseur de la tôle centrale ; la section nette reste élastique avant glissement, et chaque éprouvette n'est essayée qu'une fois.
- Serrage : pré-serrage d'accrochage à environ 50 % de l'effort normalisé, puis serrage définitif avec mesure de chaque boulon entre 0,95P et 1,05P.
- Chargement : appliquer 10 % de l'effort de glissement de calcul, maintenir 1 min, puis charger à 3 à 5 kN/s jusqu'au glissement et relever Nv.
- Calcul : mu = Nv / (nf x somme des Pi), avec nf = 2 et les efforts mesurés des boulons du côté glissant ; arrondir à deux décimales et n'accepter que si la valeur mesurée atteint la valeur de calcul.
- En cas d'échec : vérifier d'abord la cohérence éprouvette/pièce, le pré-serrage et la propreté ; retravailler la surface et retester. En cas de nouvel échec, modifier le procédé ou faire réviser le calcul : une assemblure à glissement ne se reçoit jamais « à peu près ».
Deux bornes supplémentaires méritent d'être écrites dans un cahier d'essais : des conditions d'essai de 10 à 35 °C et une hygrométrie inférieure à 80 % ; et le constat des laboratoires indépendants selon lequel un film trop épais ou mal séché est la première cause de résultats bas, le glissement se produisant alors dans le revêtement plutôt qu'à l'interface acier.
9. Articulation avec le système anticorrosion principal
- Zoner les plans de nœud : qualifier chaque surface de friction de « non peinte » ou « revêtue », avec mu de calcul, produit, épaisseur et limites de la zone (généralement en retrait de l'axe des trous), afin que l'atelier ne pistole pas l'ensemble par habitude.
- Réserver puis sceller : après contrôle du serrage définitif, appliquer une peinture en bandes puis sceller têtes de boulons, rondelles, contours de tôles et joints. On ferme ainsi les entrées d'eau et de chlorures sans perturber le pré-serrage ni le chemin de friction.
- Les surfaces traitées sur chantier forment leur propre lot : meulage en hauteur ou grenaillage de reprise exigent leurs propres éprouvettes et leur propre acceptation, jamais un jugement fusionné avec celui de l'atelier.
- Deux relevés d'épaisseur : l'un pour le revêtement de surface de friction contre l'épaisseur minimale de calcul, l'autre pour le système principal contre l'article 7.3.1 de GB 55006-2021.
Questions fréquentes
Q1. L'atelier peint les pièces entières : la surface de friction peut-elle suivre ?
Non. L'article 6.3.7 de GB 50205-2020 l'interdit sauf prescription du calcul. Une fois revêtue, mu doit être redéterminé pour surface peinte — 0,15 à 0,2 tout au plus pour la plupart des systèmes organiques —, l'assemblure doit être recalculée et, le plus souvent, aucun procès-verbal correspondant n'existe.
Q2. La surface de friction a été peinte par erreur. Que faire ?
Consulter d'abord le calcul, puis choisir l'une des deux voies : déposer le revêtement jusqu'au degré de préparation prescrit (normalement Sa 2 1/2 selon ISO 8501-1), retravailler et retenter ; ou traiter la zone comme surface de friction revêtue, lancer un essai de glissement sur éprouvettes revêtues et laisser le calculateur confirmer la capacité. Les deux voies se terminent par une preuve d'essai, jamais par un avis visuel.
Q3. Pourquoi le silicate de zinc inorganique vaut 0,35/0,40 et pas l'époxy ziné ?
A cause du mode de ruine du film et des données dont dispose la norme. Le silicate minéral ziné est dur, poreux, garde un contact zinc-zinc et zinc-acier, et s'appuie sur un vaste corpus d'essais repris en tableau. L'époxy ziné forme un film organique continu et tenace dans lequel le glissement se produit en interne : les normes n'en donnent pas de valeur, qui ne peut venir que d'un essai projet.
Q4. Pour une surface revêtue, l'éprouvette est-elle peinte avant ou après l'essai ?
Avant. Les éprouvettes sont grenaillées, peintes, séchées et stockées avec les pièces représentées, amenées à l'épaisseur de calcul et à un séchage complet, puis montées, serrées et chargées. Substituer des éprouvettes non peintes ou un panneau d'un autre lot invalide la décision.
Q5. Galvanisation ou métallisation aluminium peuvent-elles hériter des chiffres du primaire ziné ?
Non. GB 50017 comme la note du tableau 3.2.4 de JGJ 82-2011 exigent que tout autre procédé voie son traitement et son coefficient établis par essai. Pour une pièce galvanisée en système duplex, il faut aussi tenir compte de l'état du zinc (rouille blanche, sels de zinc) et du profil de surface modifié.
Q6. Comment protéger le nœud après montage ?
Une fois le contrôle du serrage définitif validé, sceller têtes, rondelles, rives et joints : d'abord un cordon compatible qui ferme l'acier nu et les effets de capillarité, puis la reprise du système principal à l'épaisseur prescrite. Sur les ponts et les halls côtiers, ce travail de détail est le vrai point faible de la durabilité des nœuds, et la contrepartie du choix de laisser la surface de friction nue.
Q7. Coefficient de glissement et coefficient de serrage sont-ils la même grandeur ?
Non. Le coefficient de couple K d'un assemblage à tête hexagonale, ou l'effort de serrage d'un assemblage à tête cassée, qualifie le boulon ; le coefficient de glissement qualifie l'interface des tôles. Les deux doivent être conformes, et le contre-essai de boulonnerie est normalement validé avant de juger l'essai de glissement.
Références
- GB 55006-2021, code général des structures en acier, publié le 9 avril 2021, applicable au 1er janvier 2022 (articles 4.4.3, 7.1.2, 7.1.3, 7.3.1).
- GB 50205-2020, acceptation de la qualité d'exécution des structures en acier, articles 6.3.1, 6.3.2, 6.3.7 et annexes B.0.4, B.0.7.
- JGJ 82-2011, spécification technique des assemblages à boulons à haute résistance, articles 3.1.3, 3.1.4, 3.2.4, 4.1.1, 4.2.1.
- GB 50017-2017, standard de calcul des structures en acier — coefficients de glissement et calcul des assemblures.
- ISO 8501-1 (degrés de préparation), ISO 8502-9 (sels solubles), ISO 8503 (profil de surface).
- GB/T 1228, 1229, 1230, 1231 (assemblages à tête hexagonale) et GB/T 3632 (assemblages à tête cassée).
Dernière mise à jour : 2026-10-21 | Par l'équipe technique de Kexin New Materials (Guangdong) Co., Ltd. Les valeurs suivent l'édition en vigueur des codes cités, les pièces de marché du projet et les rapports d'essais. Pour une spécification de surface de friction, transmettez-nous la nuance d'acier, catégorie de corrosivité et coefficient de glissement de calcul : nous confirmerons le système avec vous.