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---

C OLLECTION

G11

TECHNIQUE
C I M B É TO N

FICHES TECHNIQUES
TOME

2

Les bétons : formulation,
fabrication et mise en œuvre

FICHES TECHNIQUES
TOME

2

Les bétons : formulation,
fabrication et mise en œuvre

Avant-propos

Les Fiches techniques, tome II, ont été réalisées par les
experts de CIMBÉTON
...
Elles abordent
plus particulièrement :
– les mortiers et coulis ;
– les bétons courants ;
– les bétons à nouvelles performances
...
Il traitera également des applications du
béton dans le domaine du bâtiment, des travaux routiers et
du génie civil
...
Elles ont également pour objectif
de contribuer à mieux faire connaître les possibilités constructives des bétons en constante évolution
...


3

Sommaire
TOME

2

Les bétons : formulation,
fabrication et mise en œuvre

● 1 Les mortiers et les coulis

7

1
...
1
...
1
...
1
...
1
...
1
...
2 Les mortiers et coulis – généralités
1
...
1 - Qu’est-ce que le mortier ?
1
...
2 - Les mortiers de chantier et les mortiers prêts à l’emploi
1
...
3 - Les emplois des mortiers
1
...
4 - Les coulis
1
...
5 - Les techniques particulières de mise en œuvre

12
12
12
14
15
15

1
...
3
...
3
...
3
...
3
...
3
...
3
...
3
...
4 Les chapes
1
...
1 - Le rôle de la chape
1
...
2 - Les différents types de chapes
1
...
3 - La réalisation des chapes
1
...
4 - Les chapes pour sols industriels

22
22
22
23
25

1
...
5
...
5
...
5
...
5
...
5
...
6 Les mortiers et coulis de réparation
1
...
1 - Quand répare-t-on ?
1
...
2 - Les causes des dégradations
1
...
3 - La reconstitution du béton de surface
1
...
4 - Le traitement des fissures

30
30
30
31
32

4

8
8
8
9

● 2 Les bétons courants

35

2
...
1
...
1
...
1
...
1
...
1
...
2 Domaines d’emploi et fonctions du béton
2
...
1 - Les possibilités du béton
2
...
2 - Les domaines d’emploi du béton
2
...
3 - Le béton et ses fonctions dans le bâtiment
2
...
4 - Des bétons adaptés aux besoins
2
...
5 - Les deux filières de la réalisation d’un ouvrage en béton
2
...
6 - Le béton et la qualité

44
44
45
46
47
48
49

2
...
3
...
3
...
3
...
3
...
3
...
Dreux 52
2
...
6 - Exemples pratiques de composition
55
2
...
4
...
4
...
4
...
4
...
4
...
4
...
5 Les bétons : fabrication et transport
2
...
1 - La fabrication du béton
2
...
2 - L’approvisionnement et le stockage des constituants
2
...
3 - Le dosage des constituants
2
...
4 - Le malaxage des constituants
2
...
5 - Le transport du béton : l’approvisionnement du chantier
2
...
6 - Le transport du béton par benne, goulotte, tapis
2
...
7 - Le transport du béton par pompage
2
...
8 - Les règles à respecter lors du transport

66
66
66
67
68
69
69
70
70

2
...
6
...
6
...
6
...
6
...
6
...
6
...
6
...
6
...
6
...
7 Le bétonnage – par temps chaud – par temps froid
2
...
1 - Le bétonnage par temps chaud
2
...
2 - Le bétonnage par temps froid

78
78
81

2
...
8
...
8
...
8
...
8
...
8
...
9 La vibration du béton sur chantier
2
...
1 - Le rôle de la vibration
2
...
2 - Comment agit la vibration ?
2
...
3 - Les effets de la vibration
2
...
4 - Les paramètres de la vibration
2
...
5 - Les matériels de vibration
2
...
6 - Les règles de bonne pratique

G 3 - Les bétons aux nouvelles performances
3
...
2 Les Bétons à Hautes Performances – BHP
3
...
1 - Définition des BHP
3
...
2 - Formulation, constituants et essais
3
...
3 - Spécifications sur les constituants
3
...
4 - Avancées récentes
3
...
5 - Propriétés physico-chimiqueset mécaniques des BHP
3
...
6 - Performances des BHP
3
...
7 - Association de bétons et d’armatures à hautes performances
3
...
8 - Atouts des BHP
3
...
9 - Analyse économique
3
...
10 - Principaux domaines d’applications et principales références
3
...
11 - Documents de références

96
97
97
101
101
101
104
105
107
107
107
109

3
...
3
...
3
...
3
...
3
...
3
...
3
...
3
...
3
...
3
...
3
...
3
...
3
...
4 Les bétons fibrés
3
...
1 - Généralités
3
...
2 - Les différents types de fibres
3
...
3 - Les caractéristiques et les propriétés des fibres
3
...
4 - Le rôle des fibres
3
...
5 - Les atouts des fibres
3
...
6 - Les domaines d’application des bétons fibrés
3
...
7 - Les fibres polypropylène
3
...
8 - Les fibres métalliques
3
...
9 - Les fibres de verre
3
...
10 - Les techniques de mise en œuvre

120
120
120
120
121
121
122
122
123
124
124

3
...
5
...
5
...
5
...
5
...
5
...
5
...
5
...
5
...
5
...
5
...
5
...
5
...
5
...
1 Les chaux hydrauliques naturelles
1
...
3 Les enduits
1
...
5 Les scellements et les calages
1
...
1 Les chaux hydrauliques naturelles
– fabrication et utilisation dans le bâtiment
1
...
1 - Rappel historique

Les chaux sont utilisées depuis des millénaires
...
Plus près de nous, les Romains
puis nos ancêtres ont utilisé les mêmes procédés
pour construire des ouvrages et des bâtiments qui
font partie de notre patrimoine
...
1
...

Les chaux éteintes sont généralement broyées
...
C’est à cette propriété qu’elles doivent leur
désignation « chaux hydrauliques naturelles »
...


La chaux hydraulique naturelle est obtenue par calcination, à une température supérieure à 900 °C,
de roches calcaires qui contiennent des éléments
siliceux et alumineux
...


– des silicates et des aluminates de calcium provenant de la combinaison d’une partie de la chaux
vive avec les éléments siliceux et alumineux
...
1
...


La matière première

La roche calcaire est extraite de carrières à ciel
ouvert ou souterraines
...


Le broyage

Le matériau obtenu est généralement broyé, avec
ou sans addition d’autres constituants
...
La
matière descend lentement, en traversant d’abord
une zone de préchauffage, provoquant l’évaporation de l’eau libre et la déshydratation (vers
200 °C)
...

La zone de cuisson proprement dite, où se forment
les silicates et aluminates de calcium, se situe à une
température variant entre 1 000 °C et 1 200 °C
selon la qualité de chaux recherchée
...
1
...
Il
existe trois classes de résistance désignées par la
valeur minimale : 2, 3,5 et 5
...

Exigences sur la résistance mécanique normalisée
Type
de chaux

Classe de Résistance à la compression en MPa
résistance
7 jours
28 jours

NHL 2

2

–

≥2à≤7

NHL 3,5

3,5

–

≥ 3,5 à ≤ 10

NHL 5

5

≥2

≥ 5 à ≤ 15*

* Si NHL 5 a une masse volumique apparente inférieure à 0,90 kg/dm3,
il est permis d'avoir une résistance jusqu'à 20 MPa
...

• La finesse de mouture : refus aux tamis
– de 90 µm (0,09 mm) ≤ 15 %
– de 200 µm (0,2 mm) ≤ 5 %
...

• Stabilité : l’expansion ≤ 2 mm
...

• Pourcentage de chaux libre ≥ 8 %
...
Additionnée de pigments elle permet également de fabriquer des
mortiers présentant une vaste palette de teintes
éclatantes
...


≥8
≥6
≥3

Pour mémoire, la limite de teneur en SO3 est maintenue à moins de 3 %
...
Le temps de prise final doit être inférieur ou
égal à quinze heures
...


Enduits pour le bâti neuf

Les recommandations pour la composition des
mortiers à base de chaux hydrauliques naturelles
sont détaillées dans la norme NF P 15-201
« DTU 26
...
Travaux de bâtiment
...


Désignation

La désignation comprend les lettres NHL suivies
de la classe de résistance (exemple : NHL 3,5)
...


1
...
5 - Les emplois des chaux
hydrauliques naturelles

Les mortiers de chaux hydraulique naturelle trouvent leurs applications essentiellement dans le
bâtiment, où leurs qualités sont appréciées pour les
enduits, les menus ouvrages en maçonnerie, la
pose de carrelages anciens, le jointoiement et la
consolidation de murs, les badigeons et d’une
façon générale, pour les travaux de restauration
...
1 fait référence à la
norme NF P 15-310 de 1969 et à ses désignations
...


Mortiers de pose et de jointoiement

Grâce à ses qualités de plasticité et d’adhérence
aux supports, la chaux hydraulique naturelle est
bien adaptée au hourdage et au jointoiement de
blocs, briques et pierres
...


châteaux)
...

L’utilisation de la chaux hydraulique naturelle sur
les maçonneries anciennes permet de limiter les
risques de fissuration et les désordres divers
...


Les badigeons

Coulis de consolidation

Les chaux hydrauliques naturelles conviennent
bien pour la confection de laits de chaux ou badigeons, qui peuvent être colorés dans la masse
...
Au fil des ans celle-ci s’est délitée, tassée
ou a fui à travers les joints dégradés du parement
...


11

Chapitre

1

• Les mortiers et les coulis

1
...
Aujourd’hui, on
peut trouver dans les surfaces de bricolages des
mortiers répondant à tous les besoins non seulement par la nature du produit, mais aussi par son
conditionnement plus adapté : sacs de 5 à 25 kg
...
2
...
On doit alors effectuer des scellements ou divers travaux de reprise,
de bouchage, etc
...


1
...
2 - Les mortiers de chantier
et les mortiers prêts à l’emploi

Des compositions multiples de mortiers peuvent
être obtenues en jouant sur les différents paramètres : liant (type et dosage), adjuvants et ajouts,
dosage en eau
...


Les mortiers fabriqués sur le chantier

L’entreprise qui fabrique sur le chantier son mortier
doit choisir correctement le liant en fonction de son
type et de sa classe, le ou les sables, la teneur en
eau (pour obtenir la plasticité désirée) et les adjuvants adaptés à la destination du mortier
...
Les chaux apportent leur plasticité, les ciments apportent la résistance mécanique et un durcissement plus rapide
...

Les mortiers industriels se sont beaucoup développés ces dernières années, permettant d’éviter le
stockage et le mélange des constituants sur des
chantiers parfois exigus et difficiles d’accès : rénovation, travaux souterrains
...


Mortier de jointoiement
produit par silo mélangeur
...
Les dosages se feront en poids plutôt
qu’en volume comme c’est souvent le cas, afin
d’éviter les erreurs de dosage, par suite de l’augmentation de volume du sable humide (foisonnement)
...

Dans tous les cas des soins particuliers doivent être
pris afin d’obtenir des mortiers sans ressuage,
homogènes d’une gâchée à l’autre
...
Ils
peuvent également étudier des compositions de
mortier adaptées, donnant les performances optimales requises pour chaque usage
...
Ils sont conditionnés en sacs
...


Le dosage en liant, (ciment ou chaux, ou mélange
des deux) le plus généralement employé est de
300 à 400 kg/m3 de sable
...


Les mortiers frais retardés,
stabilisés, prêts à l’emploi

Depuis quelques années est apparue une nouvelle
génération de mortiers livrés par les centrales de
béton prêt à l’emploi : les mortiers frais retardés et
stabilisés
...
On peut les utiliser dans un délai allant
jusqu’à 24 heures sans avoir le souci de préparer
de nombreuses petites gâchées
...


Les mortiers industriels secs
prémélangés

Comme la plupart des produits industriels, ces
mortiers font l’objet de contrôles à tous les stades
de leur élaboration par le fabricant, ce qui constitue
pour l’utilisateur une sécurité
...


Les enduits

Ce domaine d’application, qui constitue l’un des
plus vastes débouchés des mortiers, fait l’objet du
chapitre I
...
Rappelons simplement qu’à côté des
enduits traditionnels en trois couches décrits dans
la norme NF P 15-201 (DTU 26
...
Ces produits font l’objet d’une
procédure d’Avis technique par le CSTB
...
Ils sont
en général livrés dans des auges ou des bacs non
absorbants, de 250 à 500 litres de capacité
...


Les mortiers de fibres

Les chapes

L’incorporation de fibres de verre ou de polypropylène permet d’obtenir des mortiers présentant
une cohésion supérieure et moins fissurables
...


Les chapes ont pour fonction d’assurer la mise à
niveau du dallage et la régularité de sa surface
...
Elles
peuvent aussi constituer le support d’un revêtement de sol
...

Adhérente ou flottante, la chape peut également

1
...
3 - Les emplois des mortiers

Les joints de maçonnerie

La construction réalisée en éléments maçonnés
(blocs de béton, pierres de taille, briques), nécessite leur assemblage avec un mortier qui doit présenter des caractéristiques mécaniques suffisantes
pour assurer la transmission des charges et une
compacité suffisante pour être étanche
...


Réglage d’une chape (le
mortier est ici coloré grâce
à des pigments minéraux)
...
C’est notamment le cas de la maçonnerie apparente
...
1
...
Parois
et murs
...


Serrage d’un enduit
à la spatule
...
Ces
ouvrages sont décrits dans la norme NF P 14-201
« DTU 26
...
Travaux de bâtiment
...
Le chapitre I
...


Les scellements et les calages

La multiplicité des problèmes de scellement et de
calage a conduit les producteurs de mortiers industriels à mettre au point des produits spécifiques
adaptés aux travaux à réaliser : scellements d’éléments de couverture, scellements d’éléments de
second œuvre, scellements de mobiliers urbains,
scellements de regards de visite, assemblage d’éléments préfabriqués… Ces applications sont
décrites dans le chapitre I
...


améliorant l’adhérence, des charges (silice, carbonate, etc
...

Projeté à l’aide de machines le plus souvent à air
comprimé, le mortier est plus compact, adhère
mieux au support et se prête bien à son application
sur des parties d’ouvrages difficiles d’accès et de
forme irrégulière
...


1
...
4 - Les coulis

Le coulis est un mélange fluide, à base de charges
fines inférieures à 0,3 mm, de liants hydrauliques et
d’adjuvants
...

Les charges sont constituées par des suspensions
d’argile, de bentonite (argile colloïdale)
...


L’injection de mortiers ou coulis

1
...
5 - Les techniques particulières
de mise en œuvre

L’injection de mortier n’intéresse que certains
types de travaux où les cavités à remplir sont suffisamment larges
...

S’il n’en était pas ainsi, il faudrait utiliser des coulis
d’injection
...
2, 4
...
4)
...


Comme dans le cas des coulis de ciment, le mortier d’injection doit être constitué de façon à être le
plus « injectable » possible : grande fluidité pour un
ressuage modéré (et, partant, une bonne stabilité,
peu de ségrégation)
...
L’injection est généralement pratiquée
pour certains travaux sous l’eau, avec des formules
de mortier étudiées pour éviter le délavage
...
3 Les enduits
Les enduits sont des ouvrages traditionnels qui
relèvent de la norme NF P 15-201 (DTU 26
...
Enduits aux mortiers de
ciments, de chaux et de mélange plâtre et chaux
aérienne »
...


1
...
1 - Rôle de l’enduit

Les enduits aux mortiers de liants hydrauliques
sont utilisés aussi bien pour les travaux neufs que
pour la réfection de façades
...

Les enduits habillent le gros œuvre en le protégeant
...


1
...
3 - La préparation du support

De la bonne préparation du support vont dépendre
l’adhérence de l’enduit et son aspect final
...
Certains supports permettent
une application directe, c’est le cas de la brique, des
blocs en béton, des maçonneries de pierre
...


1
...
2 - Les types d’enduits

Dans tous les cas, le support :
– doit être débarrassé des poussières et des sels
éventuels, être sans trace de plâtre (formation de
sulfo-aluminate de chaux expansif avec le ciment) ;
– s’il n’est pas assez rugueux, doit être brossé ou
piqué pour permettre un bon accrochage de l’enduit ;
– doit être suffisamment humidifié avant la projection de la première couche d’accrochage (parfois
plusieurs humidifications sont à prévoir un jour ou
quelques jours à l’avance)
...


Les enduits classiques à base de liants hydrauliques
ont une épaisseur de l’ordre de 2 à 3 cm
...
) ;
– leur mode d’application : en trois couches
manuelles ou en deux couches par projection
mécanique
...


16

En revanche, le support doit être « ressuyé » en surface lors de l’application de l’enduit
...


Supports neufs

Les travaux d’enduit ne doivent être commencés
que sur des maçonneries terminées depuis un délai
minimum d’un mois et après mise hors d’eau de la
construction
...
Pour les surfaces localisées présentant
des défauts de planimétrie, il faut prévoir de dresser la surface avec un mortier de composition analogue à celle du corps d’enduit, et éventuellement
de l’armer
...

Selon sa destination et les sollicitations qui en
découlent, le mortier doit présenter des performances adaptées, notamment pour la résistance à
la compression et l’absorption d’eau
...


Supports anciens

Le mur doit d’abord être débarrassé de toutes traces de revêtements anciens, friables ou non adhérents tels que : enduits dégradés, hydrofuges de
surface, peintures, etc
...
Les joints de maçonneries de briques ou
de moellons sont dégarnis sur 2 à 3 cm de profondeur et brossés
...
min0,5
c ≤ 0,2 kg/m2
...
3
...

Les mortiers pour enduits peuvent être soit dosés
et gâchés sur le chantier, soit prédosés en usine
(mortiers industriels) ne nécessitant alors qu’un
éventuel apport d’eau pour leur gâchage au
moment de l’emploi (« mortiers secs » prêts à
gâcher)
...


Les ciments Portland CEM I et Portland composés
CEM II conformes à la norme NF EN 197-1, les
ciments à maçonner (norme NF EN 413-1), les
chaux hydrauliques ou aériennes éteintes (norme
NF EN 459-1) peuvent être utilisés pour la réalisation des enduits
...

Le ciment prompt naturel peut être également utilisé seul ou en mélange avec de la chaux ou un
ciment Portland
...

Les chaux aériennes et les chaux hydrauliques
naturelles améliorent la capacité de rétention
d’eau
...

La préférence donnée aux mélanges de ciment
et de chaux n’exclut pas pour autant la possibilité
d’utiliser des ciments et des chaux hydrauliques
à l’état pur
...


poids du m3 de sable soit modifié ; c’est le phénomène bien connu du « foisonnement » du sable
...
À défaut, on prendra un coefficient de foisonnement forfaitaire de 25 %
...
Le sable doit être sain, siliceux,
silico-calcaire ou même calcaire à condition que les
grains ne soient pas friables
...

Le degré de propreté du sable est mesuré par
l’essai d’équivalent de sable (voir le chapitre 2
...
L’indice fourni par cet essai SE doit être
supérieur à 75
...
On utilise
alors un plastifiant ou un entraîneur d’air
...
Les adjuvants, éventuellement utilisés,
doivent être conformes à la norme NF EN 934-2
...
Les sables de carrière conviennent s’ils ne
renferment pas d’impuretés nocives
...
La granulométrie des
sables doit être limitée à 4 mm
...


En général, les dosages du mortier sont exprimés
en poids de liant par m3 de sable sec
...

Leur dosage sera inférieur à 3 % du poids du liant
...

Les résistances mécaniques du mortier de chacune
des couches constituant l’enduit doivent être
dégressives, la plus forte étant donnée au gobetis
...
Le gobetis
est toujours réalisé en mortier de ciment (ou de
chaux hydraulique naturelle pour les enduits sur
maçonneries anciennes)
...
La nature du liant est choisie selon la
nature du support
...


conditions ambiantes (vent, soleil), qui peuvent
conduire à protéger l’enduit frais contre la dessication par humidification, bâches de protection ou
produits de cure
...

Application mécanique

Les dosages des liants que l’on peut préconiser
pour des travaux courants sur maçonnerie ou sur
béton sont donnés au tableau suivant à titre indicatif : la norme NF P 15-201 (DTU 26
...
On
pourra s’y référer pour plus de précision
...
La première couche assure l’adhérence de l’enduit au
support et l’éventuel rattrapage des irrégularités,
elle a une épaisseur de 10 à 15 mm
...
Son
épaisseur est de 8 à 12 mm
...


Il faut veiller à la régularité des constituants et des
dosages
...
Ciment CEM I ou CEM II, classe 32,5 ou 42,5, liant à maçonner ou prompt naturel
...
Le dosage global en liant est compris entre 350 et 450 kg/m3 de sable sec
...
Le dosage global en liant est compris entre 250 et 350 kg/m3 de sable sec
...
Dosés avec des méthodes
industrialisées, les enduits monocouches présentent la sécurité d’une qualité constante et contrôlée
dans le cadre de la procédure d’Avis technique
...
Ces délais sont nécessaires pour
que le mortier ait effectué la plus grande partie de
son retrait
...

Ces enduits font l’objet du document élaboré par le
CSTB (Cahier N° 1777 de juin 1982)
...
Leurs performances sont spécifiées par la norme NF EN 998-1
...

L’utilisation de teintes foncées est déconseillée
dans tous les cas
...
L’application sur béton cellulaire est prévue pour certains enduits, elle est alors
mentionnée dans l’Avis technique
...
Les travaux courants sont généralement exécutés au jeté directement
...
Dans ce cas, des
repères sont d’abord placés aux extrémités haute
et basse des nus à réaliser
...


Application proprement dite

L’application est généralement effectuée en une ou
deux passes, de préférence espacées de quelques
heures, suivant le type de finition désirée
...
La première passe de l’enduit doit être serrée (dressage
à la règle ou à la taloche) mais non lissée, et il faut
respecter l’épaisseur indiquée par le fabricant
...
3
...
On peut obtenir des intensités
de coloration plus ou moins marquées selon le
dosage et la nature du ciment utilisé
...


1
...
7 - Adhérence de l’enduit :
les défauts à éviter

La bonne adhérence d’un enduit sur son support
est fondamentale
...
La nonadhérence entraîne la détérioration de l’enduit qui
se détachera par plaques
...


Mortiers isolants

Ces mortiers très légers, à base de polystyrène
expansé ou de liège, ont une densité 2 à 4 fois plus
faible que les mortiers classiques, ce qui leur permet d’assurer la fonction isolation thermique en
plus des fonctions d’imperméabilisation et d’esthétique
...
3
...

• Le gratté : l’enduit taloché est gratté à la lame
dentelée, en cours de prise, dans les deux ou trois
heures suivant l’application
...

• Le grésé : l’enduit taloché est grésé aux abrasifs
ou raboté au chemin de fer, en cours de durcissement, 2 à 8 jours après l’application
...

• Le lavé : les grains sont dégagés par lavage à la
brosse souple et au jet d’eau léger
...
C’est le cas d’une remontée d’eau du sol, ou
d’un enduit non protégé en partie haute
...
Sans précaution particulière, 5 °C est
une limite en dessous de laquelle il ne faut pas descendre
...
Sa
confection demande du soin, une main-d’œuvre
qualifiée, un matériel parfaitement adapté et des
mortiers performants
...
4 Les chapes
1
...
1 - Le rôle de la chape

Les chapes adhérentes

Les chapes incorporées
Elles sont constituées par un mortier fin appliqué
avant que le béton du support (dalle, massif) n’ait
fait sa prise
...


Le rôle de la chape est d’assurer la mise à niveau
de la dalle et la régularité de sa surface
...
Elle peut constituer le support d’un revêtement de sol ou d’un
revêtement d’étanchéité
...


Les chapes rapportées adhérentes
Il s’agit du cas le plus fréquent où le béton a déjà
fait sa prise
...
Pour les ouvrages anciens ou du fait des
contraintes de chantier, ce choix n’est malheureusement pas toujours possible
...


Lorsqu’elle n’est pas destinée à recevoir un revêtement, on peut y incorporer des produits spécifiques, destinés à améliorer ses caractéristiques
mécaniques ou son esthétique
...
2) « Travaux de
bâtiment
...


Les chapes flottantes
Il s’agit d’ouvrages totalement désolidarisés, aussi
bien du support que des parois verticales, par l’interposition d’une couche de désolidarisation et/ou
d’une couche isolante résiliente
...


Pour les bâtiments à caractère industriel, agricole
ou sportif, les chapes peuvent faire l’objet de prescriptions particulières
...
4
...


Principe de la constitution d’une chape flottante
sur couche d’isolation
...

Réalisation d’une couche isolante
en argile expansée pour la souscouche d’une chape flottante
...


La couche isolante permet d’apporter une isolation
thermique et/ou acoustique – règlementation RT
2005
...
L’amélioration de l’isolement aux bruits
d’impact obtenue à l’aide d’une chape flottante
peut être de l’ordre de 20 à 25 dB (A)
...
D’autres caractéristiques, non
obligatoires, peuvent être indiquées par le producteur : dureté de surface, temps de prise, retrait,
module d’élasticité…

1
...
3 - La réalisation des chapes

Les résistances à la compression sont désignées
par un C suivi de la classe de résistance allant de
5 à 80 N/mm2
...
Le marquage CE,
attestant la conformité du produit à la norme
NF EN 13 813, reprend ces deux caractéristiques
dans sa désignation
...


Les chapes adhérentes

Les chapes incorporées
Le support béton étant encore frais, il ne nécessite
pas de préparation particulière, si ce n’est de s’assurer qu’il présente une surface rugueuse ; dans le
cas contraire, il suffit d’un griffage pour obtenir ce
résultat
...


Le mortier utilisé pour réaliser la chape doit répondre aux spécifications de caractéristiques définies
par la norme NF EN 13 813 et faire l’objet d’un
marquage CE obligatoire
...


Les chapes rapportées adhérentes
Le béton ayant déjà fait sa prise, la préparation du
support doit être dans ce cas très soignée, afin que
la liaison avec la chape soit efficace
...
On peut également utiliser un

23

Chapitre

1

• Les mortiers et les coulis

chape
...
On applique en général
une première couche d’adhérence (« primaire »)
directement sur le support, puis le mortier dans
lequel sont incorporés des produits d’accrochage
...


Les enduits de lissage pour sols
intérieurs (enduits autolissants)

La surface de la chape peut être finie grâce à l’application d’enduits de lissage, à base de liants
hydrauliques, de charges minérales, de résines et
d’adjuvants spécifiques ; ils ont pour caractéristique
d’être autolissants
...


Le dosage en ciment des mortiers est au minimum
de 350 kg/m3
...


Les enduits de lissage sont conditionnés par le
fabricant, de façon à ne nécessiter que l’adjonction
d’eau de gâchage et éventuellement d’une résine
fournie avec l’enduit
...


Les finitions spéciales

Lorsqu’une résistance à l’usure est recherchée, on
peut incorporer à la surface de la chape des granulats durs (corindon, carborandum), ou des fibres
d’acier, qui améliorent la résistance à l’abrasion et
aux chocs
...
La mise en œuvre de la sous-couche
isolante fait l’objet de la norme NF P 61-203
...
La distance
entre les joints est au maximum de 8 m cependant
5 m sont préférables
...


La chape est réalisée au mortier dosé au minimum
à 350 kg/m3 de ciment de classe 32,5
...

L’armature utilisée est alors un treillis à petites
mailles de 50 x 50 mm (grillage) avec fils d’acier de
1 à 1,5 mm de diamètre, placé à mi-épaisseur
...


La cure du mortier

La cure est l’opération destinée à éviter la dessiccation du mortier par temps chaud ou sur des
chantiers exposés à d’importants courants d’air
...


24

1
...
4 - Les chapes pour sols
industriels

Les exigences d’un sol industriel peuvent être multiples :
– résistance mécanique aux chocs, aux poinçonnements, à l’abrasion ;
– résistance aux attaques chimiques : acides, sels
minéraux, corps gras, sucres ;
– résistance à des températures élevées
...

Les mortiers utilisés sont des mélanges prédosés
comprenant généralement un composant à base
de ciment et de charges spéciales minérales ou
métalliques et un composant qui est une résine
...

Une chape réalisée en mortier à base de ciment courant
à caractéristiques complémentaires normalisées PM ES
retenu pour sa résistance aux acides dans une laiterie
...

Pour la réalisation des chapes industrielles, compte
tenu de leur résistance à de nombreux agents chimiques et de leur résistance mécanique aux jeunes
âges, permettant une mise en service rapide, on
emploie des ciments de classe de résistance élevée
ainsi que le ciment prompt naturel et les aluminates de calcium
...

En milieu rural ou dans les industries agro-alimentaires, la réalisation de chapes résistant aux agressions chimiques nécessite l’emploi de liants
adaptés : ciment prompt naturel, aluminates de
calcium, CEM V, CEM III/C
...


25

Chapitre

1

• Les mortiers et les coulis

1
...
5
...
Un mortier classique peut en
effet prendre un retrait excessif et ne plus jouer son
rôle en se désolidarisant de l’entourage (décollement, apparition de fissures)
...


Il convient donc de prendre les précautions habituelles pour éviter le retrait du mortier au cours de
son durcissement – c’est-à-dire ne pas exagérer la
teneur en eau de gâchage et assurer la protection
du mortier frais contre la dessiccation (absorption
par le support ou évaporation)
...


Caractère expansif du mortier

Afin d’éviter les conséquences du retrait, les produits spéciaux de scellement et de calage sont
généralement réalisés à partir de matériaux expansifs : poudres métalliques (oxydes de fer, aluminium), oxydants (expansion après la prise due à la
rouille formée)
...


1
...
2 - Les exigences

Absence de retrait

Une autre technique couramment utilisée consiste
à provoquer une expansion cristalline par formation de sulfo-aluminate de chaux (ettringite)
...


La principale caractéristique de ces mortiers est de
présenter peu ou pas du tout de retrait, inacceptable pour les travaux de scellement ou de calage
...
Elle est
obtenue par une composition appropriée ; le liant
est généralement un ciment de classe R (durcissement rapide) ou un ciment spécial à durcissement
rapide : ciment prompt ou ciment alumineux
...


26

La longueur utile L du trou est
inversement proportionnelle à
son diamètre
...

On se tiendra aussi près que
possible de cette limite : on n’a
jamais intérêt à agrandir le
diamètre d’un trou de scellement
...

Le support devra comporter les armatures nécessaires à la reprise locale
des efforts, et à leur transmission aux parties
résistantes de la pièce
...


1
...
3 - La composition

Qu’ils soient prédosés ou fabriqués sur chantier, les
mortiers de scellement font appel à des constituants bien définis, qui doivent être d’une très
bonne qualité :
– ciments à forte résistance de classe 52,5 ou 42,5,
en général à durcissement rapide (classe R),
ciment prompt, aluminates de calcium ;
– sable très propre (roulé de préférence) d’un diamètre maximum de 2 ou 3 mm ;
– expansifs ;
– adjuvants divers (plastifiants, rétenteurs d’eau,
accélérateurs, résines) ; il existe des mortiers
comportant des fibres d’acier (de préférence
inoxydables) ou de polypropylène
...

Valeurs d’arrachement mesurées avec des barres scellées
dans du béton avec un mortier à retrait compensé
Diamètre des tiges (en mm)

12

16

Longueur de scellement (en mm)

200

300

Effort d’arrachement (kgf)*

4 500

9 000

20

25

400

600

15000 28 000

Scellement de regards

Les dosages en liant sont généralement élevés
(600 à 700 kg de ciment pour 1 m3 de sable)
...


Dans la voirie, le scellement de regards, grilles,
etc
...
Cette utilisation
demande, en plus des performances mécaniques
et de compensation du retrait nécessaires à tout
scellement de qualité, une montée rapide des
résistances, afin de rétablir la circulation dans les
délais les plus brefs
...
5
...
La profondeur et le diamètre du trou doivent tenir compte
de la longueur du scellement et du diamètre de la
barre, ainsi que de la granulométrie du mortier de
scellement
...


Injection d’un
mortier de
scellement
...
C’est une opération qui ressemble fort
à un scellement : on cherche en effet un bon remplissage des volumes avec néanmoins un blocage
efficace et une bonne adhérence
...
On utilise un mortier
à consistance plastique
...
5
...


cile)
...

La méthode utilisant des mortiers spéciaux permet
un positionnement plus rapide et un réglage plus
économique (vis de réglage et vérins récupérables)
...
L’adhérence est
excellente grâce à la liaison intime avec la fondation
...


Calage réparti avec un matériau à base de liant hydraulique
...
Malgré cette fluidité, il doit

Une méthode consiste à utiliser des cales très
diverses (empilement de cales, cales usinées,
coniques, cales à vérins, à vis de réglage…)
...

Les applications sont nombreuses :
– calages de plaques d’appui de toutes sortes, de
supports métalliques ;
– calages de rails de ponts roulants ;
– calages de socles de machines, tournantes ou
non, susceptibles de générer des vibrations (turbines, presses, machines-outils, laminoirs, alternateurs…) ;
– calages de haute précision ;
– ainsi que des blocages plus ou moins importants,
et parfois des réparations, des reprises en sousœuvre, des assemblages d’éléments (en génie
nucléaire), etc
...


Un calage est presque toujours associé à des scellements
...


Calage de machines
...
6 Les mortiers et coulis de réparation
1
...
1 - Quand répare-t-on ?

1
...
2 - Les causes des dégradations

Il arrive que, du fait de causes accidentelles, d’une
utilisation anormale, de défauts de mise en œuvre,
des désordres apparaissent dans les ouvrages en
béton
...


Les dégradations du béton trouvent leur origine
dans des phénomènes usuels et bien connus, tels
que la carbonatation ou les influences de la pluie,
de la chaleur ou du gel
...
Ces différentes causes peuvent être classées
suivant leur origine
...


Phénomènes purement chimiques

La carbonatation du béton est due à l’action du
gaz carbonique de l’air sur la chaux, produite par
l’hydratation du ciment
...


Les réparations envisagées dans cette Fiche technique concernent le reprofilage du béton au voisinage de sa surface pour reconstituer l’enrobage
des armatures, rétablir l’étanchéité ou remédier à
des défauts d’aspect, ainsi que le traitement des
fissures stabilisées
...
La carbonatation progresse lentement de
la surface vers le cœur du béton, d’autant moins
vite que le béton est moins poreux et mieux dosé
en ciment (au minimum 350 kg/m3)
...


Réparation par projection : le mortier adhère fortement
...


réparation et des conditions d’application ou d’environnement : température, délais, accessibilité
...
Ils doivent dans tous les cas
présenter des caractéristiques compatibles avec
celles du support, notamment du point de vue de
sa déformabilité, de sa dilatation et, bien entendu,
chimiquement
...
Ils doivent également permettre d’assurer une bonne
adhérence au support et apporter par leur faible
porosité une protection efficace aux armatures
...


Les mortiers à base de liants hydrauliques
Les liants utilisés dépendent des caractéristiques
attendues du mortier
...
Pour
améliorer les caractéristiques d’adhérence, de
résistance mécanique ou de rhéologie, on utilise
souvent des adjuvants, des résines à base de styrènes, d’esters de polyvinyles ou d’époxydes, ainsi
que des fibres de verre, de polypropylène ou d’acier
...


Phénomènes physico-chimiques

Ils sont inhérents au béton lui-même, comme ceux
liés aux phénomènes complexes du retrait, ou
aux réactions se développant à l’interface des
constituants
...


Mortiers à base de liants de synthèse
Ce sont des mortiers qui contiennent environ 50 %
de granulats (sables et fillers) et 10 % de résine
époxyde, polyuréthane ou polyester
...
Ces mortiers sont de préférence
prédosés et réservés à des réparations de faibles
dimensions
...
6
...
C’est le
cas courant des ragréages de parement, des réparations d’épaufrures ou de reconstitutions du béton
d’enrobage d’armatures ou d’appuis de balcons
...
Le béton est débarrassé des parties non adhérentes ou dégradées par piquage,
brossage et dépoussiérage
...


Le but de ces réparations est aussi bien esthétique
que technique
...


Lorsque l’épaisseur du béton d’enrobage est faible
ou en atmosphère agressive, on procède à un traitement de passivation des aciers avec des matériaux tels que les oxydes de zinc ou les
époxydes-zinc
...


L’avantage de la projection, surtout par voie sèche
(eau introduite au niveau de la lance de projection),
est lié à la vitesse à laquelle le matériau est projeté
sur le support (jusqu’à 100 m/s)
...
Dans le cas présent
cette phase est indispensable compte tenu du
faible enrobage des armatures
...
Lorsqu’une forte imperméabilisation est recherchée, une couche de protection
complémentaire est généralement appliquée sur le
mortier de réparation
...


1
...
4 - Le traitement des fissures

Les domaines d’application

La fissuration du béton, conséquence de phénomènes physico-chimiques ou mécaniques variés,
ne présente pas toujours un caractère justifiant sa
réparation, en particulier lorsqu’il s’agit de fines fissures de l’ordre du 1/10 mm qui n’affectent pas sa
pérennité
...


Mise en œuvre du mortier
Après mouillage de la surface ou application d’une
couche d’accrochage, le mortier est mis en œuvre,
soit manuellement avec ou sans coffrage selon les
dimensions de la réparation et la thixotropie du
mortier, soit par projection
...


Nature des produits de traitement selon le type
de fissures à traiter
Ouverture
des fissures

Type de mélange

Nature physique
et chimique

Supérieure
à 10 mm

Mortier : (sable + ciment
+ adjuvants éventuels)
Conditionnement possible
en mélange prêt à l’emploi

Consistance fluide
proche de celle
d’un coulis

Coulis de ciment pur

Suspension de ciment
dans l’eau

Coulis de ciment
+ bentonite

Suspension de ciment
et de bentonite dans l’eau

Coulis de ciment
à retrait compensé

Suspension de ciment
avec entraîneur d’air

Matériaux utilisés pour le traitement
des fissures
Le tableau ci-contre, tiré notamment des recommandations du STRRES*, résume la nature des produits de traitement selon le type de fissures à
traiter
...
Résine +
durcisseur + accélérateur

Coulis de ciment
avec minéralisateur

Suspension de ciment
et de minéralisateur (silicate)
dans l’eau

Époxydes

Polymère thermodurcissable :
résine + durcisseur

Acryliques

Inférieure
0,5 mm

Polymère thermodurcissable :
résine + durcisseur

Époxydes

Le matériel utilisé pour injecter les résines (pots
d’injection, pompes et injecteurs) n’est pas développé ici
...
Si nécessaire, les fissures
sont nettoyées à l’air comprimé ou sous jet d’eau
...
Il faut remarquer que ces traitements
s’appliquent essentiellement à des fissures
« passives » (fissures stabilisées)
...
Les mortiers préconisés pour les fissures
supérieures à 10 mm sont dosés à au
moins 400 kg de ciment/m3 et font fréquemment appel à des adjuvants : plastifiants ou hydrofuges
...
Résine +
durcisseur + accélérateur

* Syndicat d’entrepreneurs spécialisés dans les travaux
de réparation : STRRES, 3, rue de Berri, 75008 Paris
...


Polymère thermodurcissable :
solution à deux ou trois
composants

Chapitre

2

Les bétons courants

2
...
2 Domaines d’emploi et fonctions du béton
2
...
4 Le béton prêt à l’emploi – BPE
2
...
6 Mise en œuvre du béton sur chantier
2
...
8 Les coffrages de chantier
2
...
1 Le béton : connaissance du matériau
2
...
1 - Historique

Au xxe siècle, le béton se développera considérablement et, parallèlement, l’évolution de ses techniques : usage croissant des adjuvants, béton prêt
à l’emploi, matériel de mise en œuvre, mise au
point du béton précontraint par Freyssinet
...


L’ingénieur Bélidor, auteur de L’architecture hydraulique (1737) étudia la composition du béton et
introduisit le mot béton dans son sens actuel
...
Les premières cimenteries se développent
en France entre 1850 et 1860, dans le Boulonnais
avec la Société des Ciments Français
...
1
...
Le premier exemple est la barque
de Lambot (1848), le plus significatif, l’immeuble
Hennebique à Paris (1898)
...


65 ans séparent le nouveau pont sur l’Élorn du pont Albert Louppe conçu et réalisé par Freyssinet en 1928
...
Il a
mérité sa place par ses caractéristiques de résistance, ses propriétés en matière thermique, sa
résistance au feu, son isolation phonique, sa durabilité, ainsi que par la diversité qu’il permet dans
les formes, les teintes et les textures
...
) aussi bien que dans les
constructions liées à l’activité professionnelle (usines, ateliers, commerces, bureaux) ou dans des
réalisations diverses (socio-culturelles, sportives ou
de loisir, etc
...
Le béton n’est plus une « pierre
artificielle », mais un matériau adapté aux formes
élancées, propres aux ouvrages d’art, au même
titre qu’aux exigences des réalisations actuelles
des architectes
...
Grâce à la précontrainte, le béton a pu améliorer ses performances et rend possible les très longues portées
...

Le béton est dans les routes
...
Dans
les villes, les dalles et les pavés en béton apportent
leur esthétique particulière, en harmonie avec le
mobilier urbain
...
1
...
L’objectif est de remplir les
vides existants entre les grains
...


Le béton varie en fonction de la nature des granulats, des adjuvants, des colorants, des traitements
de surface, et peut ainsi s’adapter aux exigences
de chaque réalisation, par ses performances et par
son aspect
...
Ils
présentent une masse volumique de 2 500 kg/m3
environ
...

• Les bétons lourds, dont les masses volumiques
peuvent atteindre 6 000 kg/m3 servent, entre autres, pour la protection contre les rayons radioactifs
...

• Les bétons cellulaires peuvent répondre aux problèmes d’isolation dans le bâtiment
...

• Les BHP, les BAP, les BFUP (voir G11, chapitre 3
les nouvelles performances des bétons)
...


Le ciment

Le choix du type de ciment et son dosage dépendent à la fois des performances recherchées (résistance mécanique, résistance aux agents agressifs) et
de la nature des autres composants
...

• Pour un béton courant, on utilise des ciments de
type CEM I, CEM II, CEM III, CEM III/C, ou CEM V,
alors que le ciment à maçonner et la chaux hydraulique sont réservés à la préparation de mortiers
pour maçonneries
...

•Pour des travaux en ambiance agressive, on utilise
des ciments pour travaux à la mer PM, norme
NF P 15-317, ou des ciments pour travaux en eaux
à haute teneur en sulfates ES, norme NF P 15-319
...

• La classe R est utilisée chaque fois que l’on cherche des résistances élevées au jeune âge : préfabrication avec cycle de démoulage court, bétonnage
par temps froid
...
Ils peuvent être également teintés à l’aide de pigments minéraux
...
1
...
Les
composants sont très différents : leurs masses volumiques vont, dans les bétons courants, de 1 (eau)
à 3 (ciment) t/m3 ; les dimensions de leurs grains
s’échelonnent de 0,5 µm (grains les plus fins du
ciment) à 25 mm (gravillons)
...
De même les granulats très légers ont des masses volumiques inférieures à 100 kg/m3
...


Le dosage en ciment dépend de plusieurs critères
tels que le type de béton, la destination de l’ouvrage, la résistance requise, les actions environnementales auxquelles le béton est soumis
...
La norme NF EN 206-1 fournit
les dosages minimaux à respecter selon les classes
d’exposition des bétons, en fonction des actions
environnementales (humidité, milieu marin, agressions chimiques, cycles gel-dégel)
...


Dosage en ciment et résistances mécaniques
Le dosage en ciment a une influence directe sur les
résistances mécaniques du béton
...


Les granulats utilisés pour réaliser un béton doivent
permettre d’une part de remplir correctement et
en totalité le moule ou le coffrage et, d’autre part,
d’assurer un enrobage correct des armatures
...


L’eau

Nécessaire à l’hydratation du ciment, elle facilite
aussi la mise en œuvre du béton (effet lubrifiant)
dans la mesure où on n’abuse pas de cette
influence par un excès d’eau qui diminue les résistances et la durabilité du béton
...
L’eau potable
convient toujours
...
La quantité
d’eau varie avec un très grand nombre de facteurs
(dosage en ciment, granulats, consistance recherchée du béton frais) ; elle est en général comprise
entre 140 et 200 l/m3
...
Il est souvent
utile de contrôler la plasticité à l’aide d’essais simples connus
...


Fuseaux granulométriques

Les granulats

On peut distinguer les granulats naturels (roulés ou
concassés) et artificiels (voir le chapitre 2 du tome 1)
...
Il ne faut cependant pas
considérer que le dosage en eau peut être augmenté au-delà d’une certaine valeur dans le seul
but d’améliorer l’ouvrabilité
...
Les autres conséquences d’une trop forte teneur en eau
sont :
– la diminution de la compacité et, corrélativement, des résistances ;
– une porosité accrue ;
– un risque de ségrégation des constituants du béton;
– un retrait augmenté ;
– un état de surface défectueux se traduisant
notamment par du bullage
...


Les adjuvants (norme NF EN 934-2)

Les adjuvants sont de plus en plus utilisés
...
2, tome 1)
...
Les accélérateurs de prise facilitent
le bétonnage par temps froid, tandis que les retardateurs de prise sont utiles pour le bétonnage par
temps chaud
...
1
...
Matériau composite, mis en œuvre
de multiples manières, il répond à un grand nombre de spécifications : résistance mécanique,
notamment à la compression, isolation thermique
et phonique, étanchéité, aspect, durabilité, sécurité
incendie
...


Pour utiliser au mieux le béton, il faut bien connaître ses propriétés : d’une part à l’état frais, alors
qu’il est plastique et qu’on peut le travailler ; d’autre part, à l’état durci, alors que sa forme ne peut
plus être modifiée mais que ses caractéristiques
continuent à évoluer durant de nombreux mois,
voire des années
...
L’ouvrabilité
caractérise l’aptitude d’un béton à remplir les coffrages et à enrober convenablement les armatures
...


150 litres d’air ou d’eau, constitués notamment par
des canaux extrêmement fins, répartis dans la pâte
de ciment durcie (capillaires) ;
– l’augmentation du dosage en ciment et le choix
de son type ont une influence favorable sur la
diminution de la porosité ; les hydrates formés par
l’hydratation du ciment ont un rôle essentiel de
colmatage des capillaires
...

La faible porosité d’un béton présente de nombreux avantages déterminants pour sa durabilité
...

• Dans le cas du béton armé, une faible porosité est
indispensable, pour protéger les armatures contre
les risques de corrosion
...
Les études de Féret (début du
xxe siècle) avaient déjà établi le lien entre la porosité du béton et sa résistance
...
C’est donc un facteur déterminant de la durabilité du béton
...
En revanche, si
cette chaux est mise en contact avec le gaz carbonique de l’air, elle se carbonate pour former du carbonate de calcium CaCO3 de pH acide
...


La recherche d’une porosité minimale doit nécessairement passer par :
– l’augmentation de la compacité du béton frais
grâce à une bonne composition du béton et à des
moyens de mise en œuvre adaptés ; les compacités réellement atteintes sur chantier ne dépassent
guère 0,850 : dans 1 m3 de béton très bien préparé
et vibré par des moyens puissants, il existe encore

41

Chapitre

2

• Les bétons courants

Les résistances mécaniques

• Lors des essais destructifs, la résistance à la compression peut être mesurée en laboratoire sur des
éprouvettes généralement cylindriques ; la plus
courante en France est l’éprouvette de diamètre
16 cm, hauteur 32 cm ; confectionnées avec le
béton destiné à l’ouvrage à contrôler
...
Cette résistance est généralement caractérisée par la valeur mesurée à vingt-huit jours
...


• Les essais non destructifs peuvent utiliser le scléromètre, appareil basé sur le rebondissement
d’une bille d’acier sur la surface à tester, ou des
instruments de mesure de la vitesse du son au travers du béton (4 000 m/s pour un béton courant)
...

R=k

(C + C + V)
E

2

R = résistance du béton
k = coefficient dépendant de la classe de ciment,
du type de granulats et du mode de mise en
œuvre
C = dosage en ciment
E = dosage en eau
V = volume d’air subsistant
Cette formule montre l’intérêt que présente la
diminution de la quantité d’eau de gâchage et de
l’air, ce qui réduit la porosité et par conséquent
augmente la résistance
...


42

Ces deux causes additionnent parfois leurs effets
...

L’ordre de grandeur du retrait total est de 200 à
300 µm/m pour un béton usuel
...

Le module d’élasticité instantané Ei au jour j d’un
béton courant est lié à sa résistance en compression au même âge par une relation empirique telle
que :
Ei = 11 000 3VRcj (en MPa)
(règles BAEL 91)
...


Variations volumiques

Au cours de son évolution, le béton est l’objet de
modifications physico-chimiques qui entraînent
des variations dimensionnelles
...


Le retrait hydraulique avant prise
et en cours de prise
Déformations sous charge
de longue durée : le fluage

Il est dû à un départ rapide d’une partie de l’eau de
gâchage, soit par évaporation (rapport élevé surface/volume des pièces, en atmosphère sèche, par
temps chaud ou vent violent), soit par absorption
(coffrage, granulats poreux)
...
Ce retrait sera limité par une bonne
compacité du béton ou par un traitement de cure
(film freinant l’évaporation)
...
Après suppression de la charge, il subsiste une déformation résiduelle permanente, c’est
ce qu’on appelle le phénomène du fluage
...


Le retrait hydraulique à long terme
Il est dû à un départ lent de l’eau en atmosphère
sèche
...


(1)

∆l = R
E
I

Le retrait thermique
Il est dû à des baisses rapides de température provenant :
– soit du ciment lui-même lors de son hydratation
aux premiers âges, qui provoque une élévation de
température, suivie de son refroidissement ;
– soit des variations climatiques du milieu
...


43

Chapitre

2

• Les bétons courants

2
...
À toutes ces exigences, le béton peut
apporter une réponse en jouant sur sa composition
et la conception des éléments
...
2
...


Le béton est un matériau qui sait adapter ses performances selon son utilisation : on pourra développer des hautes résistances mécaniques, ou
chercher des gains de poids ou des solutions plus
économiques
...


La durabilité : le béton résiste très longtemps aux
sollicitations physico-chimiques liées aux conditions d’emploi, aussi bien qu’à l’environnement
...


Le béton est aussi moulable et donc capable d’épouser toutes les formes, des plus massives aux
plus délicates
...
2
...

Ceux-ci sont posés à l’avancement de la machine à
forer – le tunnelier
...


Le béton tient une place essentielle dans l’urbanisme moderne
...


Les routes
La chaussée béton prend une part de plus en plus
importante dans les grandes voiries routières et
autoroutières, grâce au développement de techniques modernes : béton armé continu, dalle
épaisse, traitement de surface
...


Le béton s’est également largement imposé dans
les autres secteurs de la construction : bureaux,
hôpitaux, locaux scolaires, ainsi que dans les
grands édifices publics et les bâtiments industriels
...


Les ponts
Les progrès techniques, et en particulier l’évolution
des caractéristiques du béton, permettent de réaliser des portées atteignant plusieurs centaines de
mètres
...
2
...
D’autres exigences indispensables
pour cette fonction sont également satisfaites,
notamment la durabilité et la tenue au feu, mais
aussi l’aspect qui fournit à l’architecte une grande
liberté d’expression
...

Le béton apporte dans ces quatre fonctions une
réponse très largement positive à la satisfaction
des exigences qu’est en droit d’avoir l’utilisateur
...
Outre ses qualités
mécaniques ou de sécurité en cas d’incendie, il
apporte par sa masse l’isolation acoustique
indispensable entre logements ou bureaux, ainsi
qu’un confort dû à son inertie thermique, aussi bien
l’hiver que l’été
...


La fonction structure

La structure, que l’architecte Claude Parent définit
comme « l’organisation de la matière destinée à
recevoir et à transmettre les efforts », est particulièrement bien assumée par le béton, armé ou précontraint
...

Le béton apporte une réponse à cette fonction sous
des formes multiples :
– béton banché coulé en place ;
– panneaux préfabriqués à isolation intégrée ou
rapportée ;
– éléments maçonnés constitués par des blocs aux
caractéristiques variées (blocs creux ou pleins,
blocs à bancher, blocs isolants, blocs de parement);
c’est la formule traditionnelle de la construction
individuelle ou du petit collectif
...


Tous les ouvrages réalisés aujourd’hui en béton,
armé ou non, bénéficient de bétons formulés pour
répondre aux contraintes du chantier, et mis en
œuvre grâce à des techniques en évolution constante : vibration, traitements thermiques, traitements de surface
...
Les tuiles en béton teinté dans la masse
sont de plus en plus employées
...


Les bétons apparents

Les propriétés architecturales du béton permettent
de jouer sur les trois facteurs de l’apparence :
– la teinte est apportée par le choix des composants (ciments, sables, gravillons et éventuellement pigments) ;
– l’aspect résulte de la variété des matériaux et de
leur traitement, qui donnent à la surface du béton
une texture plus ou moins lisse, des reliefs qui
font jouer la lumière ;
– la forme a pu se développer dans toute sa variété
grâce à la plasticité du béton et à l’emploi de coffrages ou de matrices qui permettent de mouler
le béton au gré de l’imagination du concepteur
...
2
...


Les bétons légers

L’intérêt des bétons légers réside dans le gain
important qu’on peut réaliser sur le poids propre de
l’ouvrage
...
Cette
qualité est également recherchée dans les bétons

47

Chapitre

2

• Les bétons courants

isolants thermiques, la conductivité variant dans le
même sens que la densité
...

On peut également créer des vides par une réaction provoquant un dégagement gazeux ; c’est le
cas du béton cellulaire
...
Ils ont des compositions granulométriques
fortement chargées en éléments fins
...


Les bétons lourds

2
...
5 - Les deux filières de la
réalisation d’un ouvrage
en béton

À l’inverse, l’emploi de granulats très denses (barytine, magnétite) permet la réalisation de bétons de
masse volumique dépassant 3 000 kg/m3
...


Un ouvrage en béton est soit coulé en place sur le
chantier, soit réalisé à partir d’éléments préfabriqués en usine
...
Leur très forte compacité leur confère une
très grande durabilité qui, jointe aux résistances
élevées, les privilégie pour les ouvrages très sollicités – à court et à long terme – ou en ambiance
agressive
...
La qualité du béton s’en trouve améliorée, ainsi que sa finition
...


Le bétonnage sur chantier est prépondérant :
– pour les ouvrages de volume important, impossibles à réaliser par d’autres moyens : fondations,
poutres de forte section, massifs ;
– pour les ouvrages courants dont la réalisation sur
chantier est d’un moindre coût (murs banchés,
dalles pleines, poteaux) ou d’ouvrages comportant peu d’éléments répétitifs ;
– pour les liaisons et la solidarisation en bétons de
produits préfabriqués
...
Leurs caractéristiques et leurs performances sont détaillées au chapitre 3
...


Les ciments font l’objet de normes (pour les plus
courants, norme NF EN 197-1) et bénéficient de la
marque de qualité CE + NF
...
1 et 2
...


La qualité du béton ou des éléments
préfabriqués

Le BPE et les usines produisant des éléments préfabriqués soit font l’objet d’une certification de la
centrale ou de l’usine, soit produisent des matériaux eux-mêmes assujettis à des marques de qualité
...


Cette spécialisation, allant dans le sens de la qualité, a permis à ces produits d’être plus compétitifs
dans un marché concurrentiel
...
2
...


Les entreprises mettent en place sur les chantiers,
des plans qualité qui impliquent l’emploi de matériaux conformes aux normes et leur mise en œuvre
conformément aux textes officiels
...
3 Formulation des bétons courants
2
...
1 - Objet

moyens de mise en œuvre sur chantier : un béton
de consistance très ferme nécessite des moyens de
vibration appropriés
...
Les paramètres sont en effet nombreux :
– les données du projet : caractéristiques mécaniques, dimensions de l’ouvrage, ferraillage…
– les données du chantier : matériel de mise en
œuvre, conditions climatiques…
– les données liées aux propriétés du béton :
maniabilité, compacité, durabilité, aspect…
On mesure donc l’importance de l’étude de la formulation du béton, d’autant plus nécessaire que
les caractéristiques requises sont élevées
...

• La résistance mécanique est un critère souvent
déterminant, surtout la résistance à la compression
...
) et aux sollicitations mécaniques de l’ouvrage
...
3
...
1
peuvent être rappelées
...


2
...
3 - Comment déterminer
la composition du béton ?

Dans le béton armé, elle doit permettre d’assurer
la compacité du béton dans l’ouvrage, et le bon
enrobage des armatures
...
C’est la

50

raison pour laquelle la démarche retenue comporte
le plus souvent deux phases
...
Il faut noter que le
développement dans le temps des hydrates du
ciment colmate progressivement les capillaires,
contribue à diminuer la porosité d’ensemble du
béton et améliore notablement sa durabilité
...
Il faut préciser que ces différentes
méthodes sont basées sur la recherche d’une compacité maximale conformément aux théories de
Caquot sur la composition granulaire des mélanges, que les connaissances actuelles sur le béton
ont confirmées pour l’essentiel
...
Dreux, exposées au paragraphe
suivant, reposent sur cette approche qui privilégie
la « fonction liant », donc la résistance
...

Rb 28 = résistance à la compression du béton
à 28 jours
...

G = coefficient compris entre 0,35 et 0,65
...


Il faut cependant rappeler que la « fonction filler »
conduit à un dosage en ciment supérieur aux
valeurs habituellement fixées par les cahiers des
charges ou les documents normatifs
...


2
...
4 - L’approche de la formulation

Dosage en ciment

Pour bien comprendre le caractère primordial du
dosage en ciment, il faut rappeler que celui-ci remplit deux fonctions essentielles dans le béton
...


La fonction de liant
Elle est déterminante dans la résistance du béton,
qui dépend de la nature du ciment, de sa propre
résistance et de l’évolution de son durcissement
...
On pressent bien l’influence qu’il a sur la porosité du béton par les vides
créés, lorsque l’eau s’élimine pour différentes raisons (évaporation, combinaison chimique, absorption par les granulats)
...
Ce schéma est modifié par l’emploi croissant d’adjuvants contribuant à améliorer la plasticité sans nécessiter une présence d’eau en excès,
nuisible aux caractéristiques finales du béton durci
...


Choix et dosage des adjuvants

Selon la propriété recherchée pour le béton, on
aura recours à l’adjuvant approprié : accélérateur
de prise, plastifiant, entraîneur d’air… (chapitre
2
...
Compte tenu de la diversité des produits disponibles, on se conformera aux prescriptions du fabricant pour leur emploi et leur dosage,
et on vérifiera leur compatibilité avec le ciment
...


2
...
5 - Une méthode pratique
de composition :
les abaques de G
...
Dreux, présentés dans l’ouvrage
de l’auteur : Nouveau guide du Béton, permettent
une approche à la fois pédagogique et pratique
d’une composition de béton répondant à des
objectifs déterminés, moyennant quelques hypothèses facilitant la démarche
...


Choix des classes granulaires
La plupart du temps, la composition d’un béton
présente une courbe granulaire discontinue obtenue à partir de deux classes granulaires : un sable
de type 0/4 et un gravillon 5,6/12,5 ; 5,6/16 ou
5,6/20, par exemple
...
Pour répondre à des
performances particulières, il existe des bétons
spéciaux qui font appel à davantage de classes
...


Deux facteurs ont longtemps été considérés
comme ayant une influence sur les propriétés du
béton :
– la proportion relative gravillons/sable traduite
par le facteur G/S que les études récentes ont fait
apparaître comme moins importante qu’on ne le
pensait auparavant, dans la mesure où ce facteur
reste inférieur à 2 ;
– la granulométrie du sable caractérisée, par exemple, par son module de finesse (chapitre 2
...
Le module de finesse d’un sable pour
béton est généralement compris entre 2,2 et 2,8
...

La maniabilité du béton
En fonction des caractéristiques de l’ouvrage et des
moyens du chantier, on fixe pour le béton une
maniabilité caractérisée par sa consistance et
mesurée par l’essai au cône d’Abrams
...

Le ciment choisi est de classe 32,5 selon les hypothèses de la théorie de G
...


Éprouvettes après essai de rupture en compression
...
Les quantités de granulats sont exprimées en volume, ce qui est suffisant pour la plupart des bétons courants
...

Ces indications ne restent qu’approximatives, et
seule une mesure d’affaissement au cône est susceptible de préciser le dosage en eau à adopter
...


Degrés d’humidité des granulats
Sec

Humide

Mouillé

Trempé

Mat
Un peu poussiéreux

Brillant
Légère adhérence sur la main

Très humide
Dépôt d’eau sur la main

L’eau ruisselle sur les
granulats qui sont saturés

Sables

0à3%

4à7%

8 à 11 %

12 à 15 %

Gravillons

1%

3%

5%

6%

Aspect

% d’eau

53

Chapitre

2

• Les bétons courants

UTILISATION DES ABAQUES DE DREUX
GRANULOMÉTRIES ADOPTÉES POUR LES GRANULATS
CHOIX DE L'ABAQUE APPROPRIÉ
Informations fournies par les abaques
Caractéristiques à atteindre pour le béton
Dosage en ciment
Résistance à la compression
Dosage en sable
Consistance du béton
Dosage en gravillons
Dosage en eau totale
Données résultant de mesures
Degré d'humidité des granulats
Eau à introduire au malaxage
Dosage en adjuvant

CAS D’UN BÉTON FIN = 12,5 mm
...

On désire :
1
...
une résistance moyenne : 20 MPa (environ)
3
...
300 kg/m2
4
...
625 litres

5
...
705 litres
6
...
on suppose que les granulats sont « mouillés »
8
...


54

2
...
6 - Exemples pratiques
de composition

pour l’établissement des abaques, le dosage en
eau (pour un abaque donné) est seulement dépendant de la plasticité
...


Les exemples suivants résultent de l’application
des abaques de Dreux, pour des bétons de chantier armés ou non destinés à divers ouvrages courants sans exigences particulières
...


Il faut enfin noter que la plage de résistances couverte par les abaques n’excède pas 30 à 45 MPa,
domaine des bétons les plus courants
...


La consistance recherchée a été prise dans tous les
cas de type plastique (affaissement au cône 7 cm)
...
Le ciment est de classe 32,5
...


55

Chapitre

2

• Les bétons courants

56

57

Chapitre

2

• Les bétons courants

2
...
4
...
On est
cependant encore loin des taux de pénétration
observés aux USA, au Japon et au Canada, qui
dépassent 60 %
...


Le nombre d’entreprises de BPE est passé de 18 en
1963 à près de 600 aujourd’hui
...


Les premières centrales de BPE sont apparues au
début du siècle aux États-Unis et en Allemagne,
seulement en 1933 en France
...


2
...
2 - Les avantages du BPE

Parmi les avantages apportés par la fabrication du
béton en centrale BPE il faut souligner…

Le tableau suivant montre le fort développement
de cette industrie entre 1965 et 1975 avec une
part croissante du pourcentage de ciment
consommé en France : 34,5 millions de m3 de

Les avantages techniques

En fonction des exigences du chantier, le BPE peut
mettre au point et livrer les bétons les mieux adaptés, dont les caractéristiques font l’objet d’un suivi
grâce à des contrôles de laboratoire, qui permettent de s’assurer également de la conformité des
constituants
...
Les centrales disposent d’une large gamme de produits : bétons autoplaçants, bétons légers, bétons colorés, etc
...


58

cation, les équipements sont conçus pour assurer
une production automatisée, fiable et rigoureuse
...
Par la ponctualité des
livraisons et grâce aux délais courts, la productivité
des chantiers se trouve améliorée
...
Les granulats (sables et gravillons) sont stockés
par catégorie pour éviter tout mélange
...


La simplification de l’organisation
du chantier

Les manutentions de constituants sont supprimées ;
les variations de cadences de bétonnage sont mieux
absorbées grâce à la souplesse des livraisons du béton
...


Le dosage

C’est un poste clé, conçu pour une fabrication automatique à partir de compositions programmées du
béton
...
Après
détermination de la teneur en eau des granulats et
des matières en suspension dans le cas d’utilisation
d’eau de recyclage grâce à des sondes électroniques, le dosage de l’eau d’appoint est effectué
de manière également pondérale
...
Des pompes ou des camions équipés de
tapis permettent de faciliter la mise en place
du béton
...
4
...
Les malaxeurs sont généralement à axe
vertical, ce qui assure un brassage efficace des
constituants ; la gâchée est déversée directement
dans les camions de livraison
...


Moins étendues que les cimenteries, les centrales
de Béton Prêt à l’Emploi n’en sont pas moins soumises aux mêmes contraintes
...

Sur le plan de la maîtrise des rejets, les centrales de
béton BPE s’inscrivent pleinement dans une logique
« zéro déchet »
...


Le laboratoire et les contrôles

Le laboratoire
Le laboratoire permet d’effectuer les essais sur les
matières premières et sur les bétons à l’état frais ou
durci
...
En outre, des
contrôles supplémentaires, ou des essais pour une
étude préalable de béton, peuvent être effectués à
la demande
...
Cela se traduit par une
consommation électrique limitée et l’absence d’émissions directes de gaz à effet de serre ou de tout
autre composé portant potentiellement atteinte à
la santé et à l’environnement
...

La profession du béton prêt à l’emploi a résolument choisi de s’inscrire dans une logique de certification
...


Ce tableau serait incomplet si l’on omettait de souligner l’excellente couverture du territoire français
par les centrales BPE
...
Le
ciment est acheminé en priorité par voie fluviale
ou ferroviaire, et le béton prêt à l’emploi est
disponible en tout point à moins d’une heure de
route
...


fournir un béton satisfaisant à ces exigences
...

• La conformité à la norme NF EN 206-1

Pour quantifier ces éléments, le SNBPE a décidé de
mener une étude afin de renseigner une Fiche de
Déclaration environnementale et sanitaire (FDES)
du béton au format fourni par l’AIMCC selon la
norme française NF P 01-010
...
L’unité fonctionnelle considérée
pour l’étude, en partant d’un BPS XF1 C25/30
CEMII, est d’assurer la fonction de mur porteur
(structure et clos) pour un bâtiment de type R+4
ou plus sur 1 m2 de paroi,
d’épaisseur 15 cm, pendant une annuité, tout en
assurant une isolation
acoustique (49 dB additive à celle d’un doublage)
et une isolation thermique
(Résistance thermique de
0,1 W/°C additive à celle
d’un doublage)
...


• La classe d’exposition
La prise en compte des actions dues à l’environnement de l’ouvrage est un critère majeur qui donne
lieu à la définition de classes d’exposition du béton
détaillées dans le tableau de la page 62
...
2
...
Le
tableau NA
...
1 fournit la classe de résistance minimale devant être spécifiée en fonction de la classe
d’exposition
...

• La classe de consistance
...

• La dimension maximale des granulats
...


2
...
4 - L’offre BPE

Les BPS sont les bétons traditionnellement fabriqués et commercialisés par les centrales de BPE
...


La désignation du béton comporte successivement
le type de béton (BPS), la référence à la norme
NF EN 206-1 et les valeurs prescrites pour les cinq
critères énoncés ci-dessus
...


Exemple de BPS :
Corrosion induite par la seule
carbonatation en ambiance sèche

Les BPS

Consistance
affaissement au
cône d’Abrams :
100 à 150 mm

Dimension
des granulats
< 22,4 mm

NF EN 206-1 – XC1 – C25/30 – S3 – Cl 0,40 – 22,4

Il s’agit de béton pour lequel les propriétés requises et les caractéristiques supplémentaires sont
spécifiées au producteur qui est responsable de

Résistances caractéristiques minimales
fcR à 28 jours sur cylindre et sur cube

61

Teneur maximale en ions
chlorure : < à 0,40 %

Chapitre

2

• Les bétons courants

Classes d’exposition des bétons selon la norme NF EN 206-1
Classe d’exposition

Description de l’environnement

Béton concerné

XO

Aucun risque de corrosion ou d’attaque Béton non armé ou béton armé en environnement très sec

XC

Corrosion induite par carbonatation
XC1

Sec ou humide en permanence

XC2

Humide, rarement sec

XC3

Humidité modérée

XC4

Béton contenant des armatures ou des pièces métalliques noyées
exposé à l’air et à l’humidité

Alternance d’humidité et de séchage

XD

Corrosion induite par les chlorures
ayant une origine autre que marine
XD1

Humidité modérée

XD2

Humide, rarement sec

XD3

Béton contenant des armatures ou des pièces métalliques noyées
soumis au contact d’une eau ayant une origine autre que marine
contenant des chlorures, y compris des sels de déverglaçage

Alternance d’humidité et de séchage

XS

Corrosion induite par les chlorures
présents dans l’eau de mer
XS1

Exposé à l’air véhiculant du sel marin,
mais pas en contact direct avec
l’eau de mer

XS2

Immergé en permanence

XS3

Béton contenant des armatures ou des pièces métalliques noyées soumis
au contact des chlorures présents dans l’eau de mer ou à l’action de
l’air véhiculant du sel marin

Zone de marnage, zone soumise
à des projections ou à des embruns

XF

Attaque gel/dégel avec ou sans agent
de déverglaçage
XF1

Saturation modérée en eau sans agent
de déverglaçage

XF2

Saturation modérée en eau avec agent
de déverglaçage

XF3

Forte saturation en eau sans agent
de déverglaçage

XF4

Béton soumis à une attaque significative due à des cycles
gel/dégel alors qu’il est mouillé

Forte saturation en eau avec agent
de déverglaçage

XA

Attaques chimiques
XA1

Environnement à faible agressivité
chimique

XA2

Environnement d’agressivité chimique
modérée

XA3

Béton exposé aux attaques chimiques se produisant dans les sols
naturels, les eaux de surface et/ou les eaux souterraines

Environnement à forte agressivité
chimique

Les BCP

responsabilité du producteur (ils incombent au
prescripteur ou à l’utilisateur)
...
Le prescripteur a la responsabilité de s’assurer que les prescriptions sont conformes aux exigences de la norme NF EN 206-1 et
que la composition prescrite est capable d’atteindre les performances attendues pour le béton
...
Les contrôles sur les performances atteintes ne sont pas de la

Les BCP dans une norme
Ce type de béton est réservé à certains ouvrages
simples de bâtiment, ce sont généralement les
bétons fabriqués à la bétonnière sur le chantier
...


62

Ces bétons sont au maximum de la classe de résistance C16/20, pouvant être portée à C20/25 en
cas de contrôle de la production
...


Pour tous les produits BPS et BCP, des adjuvants
conformes à la norme NF EN 934-2 peuvent être
utilisés
...
Les bétons avec fibres synthétiques offrent une bonne résistance à la
fissuration de surface
...


Les bétons routiers

Bétons retardés

Le développement des chaussées béton et de leurs
équipements (séparateurs, bordures et caniveaux
coulés en place) a conduit à étudier des formulations de béton appropriées
...

Bétons autoplaçants

Les exigences de ces bétons (consistance, résistance mécanique, résistance au gel et aux sels de
déverglaçage) ont amené les producteurs de BPE
et les entrepreneurs de chaussées en béton à
signer un protocole d’accord précisant notamment
les engagements réciproques pour les spécifications des bétons
...
En effet, il s’agit d’un matériau
se mettant en œuvre sans faire appel à la vibration
ce qui présente de nombreux avantages sur les
chantiers, tant au niveau de la diminution des nuisances sonores que de l’amélioration des conditions de travail du personnel de chantier
...


2
...
5 - Le transport et la manutention

Pour les travaux routiers, le béton peut être
transporté dans des bennes, mais le matériel le
plus utilisé est la bétonnière portée (toupie) dont la
capacité varie entre 4 et 10 m3, et dont la rotation
assure un malaxage continu favorable à la bonne
homogénéité du béton
...
De même, à part le superplastifiant, généralement ajouté juste avant déchargement, les autres adjuvants ne doivent pas être
incorporés en fin de transport
...
Le
délai de transport ne doit pas dépasser 1 h 30 (sauf

64

2
...
6 - Les organismes
professionnels du BPE

traitement spécial), délai ramené à 45 minutes par
temps, chaud, où le risque de chute de maniabilité
est accru
...


Le Syndicat National du Béton Prêt à l’Emploi
(SNBPE), 3, rue Alfred Roll, 75017 Paris, regroupe
plus de 80 % de l’activité de la profession
...
snbpe
...
Des informations plus
spécifiques sont disponibles au Syndicat National
du Pompage du Béton (SNPB), 3, rue Alfred Roll,
75017 Paris
...
Des tubes emboîtés permettent de prolonger le rayon d’action de la goulotte
jusqu’à 4 à 5 m en contrebas
...

Pour des chantiers d’une certaine importance, d’accès difficile, un camion pompe permet de livrer le
béton à des distances dépassant 150 m, et sur des
hauteurs de 100 m et plus, pour les pompes les
plus puissantes
...
5 Les bétons : fabrication et transport
2
...
1 - La fabrication du béton

Parmi les facteurs influant sur l’homogénéité du
mélange béton, on peut notamment souligner :
– la régularité de chaque constituant : les données
retenues pour fixer les paramètres de dosage ou
de mélange ne doivent pas être remises en cause
par d’éventuelles variations de ceux-ci ;
– la détermination d’une composition de béton
tenant compte de sa destination et des constituants utilisés : type et classe de ciment, nature et
granularité des granulats, adjuvants ;
– la teneur en eau ;
– le type de matériel utilisé pour le malaxage ;
– le temps de malaxage ;
– les conditions et temps de transport du béton
entre sa fabrication et sa mise en œuvre
...

L’air qui se trouve enfermé dans le béton frais lors
de sa fabrication, joue un rôle non seulement sur sa
plasticité, mais également sur ses déformations et
ses propriétés finales
...
Le béton est fabriqué principalement
dans des centrales de BPE, dans des centrales de
chantier, dans des bétonnières pour les petits chantiers
...
5
...
) ; l’autre, d’ordre économique,
tient compte en particulier de la proximité des
fournisseurs par rapport au chantier, des coûts
compétitifs…

Centrale BPE
...
Il faut aussi réaliser un mélange efficace, qui
ne puisse pas subir ensuite de ségrégation ou de
décohésion
...
Les constituants utilisés doivent toujours
être de qualité et conformes aux normes en
vigueur
...
Les trémies sont à ciel ouvert, généralement de faible
hauteur et aussi hautes que larges
...
C’est
également le seul moyen susceptible de garantir
une teneur en eau constante des granulats, qui fait
l’objet de mesures par sonde
...


Le stockage de l’eau

Si l’on est amené à stocker de l’eau sur le chantier,
on veillera à ce qu’elle ne puisse être polluée par
des matières organiques ou des sels tels que les
chlorures ou les sulfates
...
Les sacs seront protégés de la
pluie, mais également des remontées d’humidité du
sol, des projections de boue et de tout choc mécanique susceptible de les déchirer
...


Le stockage des adjuvants

Les adjuvants sont stockés en bidons ou en containers fermés, bien identifiés
...


Pour les grands chantiers, le ciment livré en vrac
par camion-citerne est déchargé pneumatiquement et stocké dans des silos verticaux de forme
cylindrique d’une capacité supérieure à 30 tonnes
...
5
...
Pour éviter la pollution des granulats
par de la terre ou des déchets, le stockage se fait
sur une aire aménagée
...
Elle peut être mesurée par un essai décrit
dans le G10
...

Le dosage pondéral (nettement préférable au
dosage en volume) est soit mécanique – la trémie
emplie de ciment, portée par un fléau analogue à
une balance romaine déclenche l’arrêt de l’arrivée
de ciment lorsque le poids requis est atteint –, soit
électronique – le fléau classique est remplacé par
un barreau dont la déformation est mesurée par
une jauge de contrainte
...
Celui-ci est souvent
obtenu grâce à la réalisation d’une aire bétonnée,
légèrement inclinée
...


En ce qui concerne les granulats, ils sont repris par
skip ou dragline et acheminés jusqu’à la doseuse
par bande ou tapis
...
Le
dosage en eau de gâchage sera effectué, déduction

Le stockage en silos ou trémies est plus rarement
utilisé
...
Les silos
peuvent comporter plusieurs compartiments permettant le stockage de différents granulats
...
Des palettes solidaires de la cuve assurent
l’entraînement des matériaux qui retombent par
gravité
...

Les bétonnières sont simples, robustes et plus particulièrement adaptées aux petits débits de production
...

La vidange de la cuve se fait par basculement, ou
par inversion du sens de rotation
...


faite de l’apport d’eau contenue dans les granulats
...


2
...
4 - Le malaxage des constituants

Les malaxeurs
Le malaxage est une phase importante de la fabrication du béton, car il va conditionner la qualité de
son homogénéité
...


Ces appareils assurent une homogénéité du
mélange supérieure à celle obtenue avec les bétonnières, grâce au déplacement relatif des composants à l’intérieur du mélange
...


Le matériel de malaxage

La plupart des malaxeurs sont à axes verticaux
...
Ce
type de matériel est le mieux adapté à l’obtention
de bétons homogènes
...
) pour donner des bétons réguliers
...

L’ordre d’introduction idéal est parfois difficile à
réaliser du fait du remplissage discontinu de la
cuve par skip ou chargeur, qui ne facilite pas une
introduction simultanée et progressive des constituants
...
Les adjuvants ont été préalablement dilués
dans une partie de l’eau de gâchage
...
Le ciment, le reste de l’eau et le sable sont
introduits ensuite
...


(toupies) qui assurent le maintien de l’homogénéité pendant le transport
...
Le temps
cumulé de transport et de déchargement doit être
limité à 1 h 30 min environ dans des conditions
normales de température (voisines de 20 °C)
...
L’emploi de retardateurs de prise et
de plastifiants permet de résoudre ce type de
difficultés
...
Elle ne dépasse pas 20 tours/mn pour
les bétonnières
...
En revanche, les bétons très fermes ou riches
en éléments fins peuvent nécessiter des durées de
malaxage plus longues : 1 à 2 minutes
...
5
...
5
...

Elle est remplie par le haut, et vidée en partie basse
par ouverture mécanique ou pneumatique d’une
trappe
...
La partie inférieure de la benne est souvent munie d’un manchon qui permet de diriger la
coulée de béton et de limiter la hauteur de chute,
génératrice de phénomènes de ségrégation
...
Le béton peut être également transporté
par goulotte ou par tapis
...
Ce deuxième cas, qui concerne
plus particulièrement l’industrie du béton prêt à
l’emploi est développé dans le chapitre 2
...

Mentionnons simplement l’emploi de camions à
bennes fixes ou des classiques bétonnières portées

69

Chapitre

2

• Les bétons courants

de sécurités
...


2
...
7 - Le transport du béton
par pompage

Le pompage du béton est une technique qui se
développe rapidement car il permet une importante productivité, la limitation du temps d’attente
avant la mise en place du béton, la possibilité d’assurer l’approvisionnement sur des sites difficiles
d’accès, la mise en place de quantités importantes
en une seule coulée
...


La technique se développe parallèlement à la
croissance du BPE
...

L’évolution rapide des bétons pompés permet
ainsi d’atteindre des longueurs de transport de 300
à 400 m, jusqu’à 100 m et plus en hauteur avec
des bétons particulièrement adaptés
...
5
...
Par ailleurs, le matériel sera tel que la hauteur de chute du béton lors du coulage, ou les
chocs mécaniques durant la manutention, ne
soient pas de nature à créer des problèmes de
ségrégation dans le béton
...

Le procédé de pompage
Le béton est préalablement « agité » dans la trémie
de réception de la pompe dès sa sortie du camion
malaxeur
...
Le nombre de cycles par minute « aspiration / poussée », permet de définir la cadence de
pompage en mètres cubes par heure
...
Elle ne peut
dépasser 1 h 30
...


Nota
Le débit courant des pompes varie entre
20 et 150 m3 par heure
...
6 Mise en œuvre du béton
sur chantier
2
...
1 - Les différentes phases
de la mise en œuvre

2
...
2 - L’approvisionnement
du béton

De la sortie de la bétonnière ou du malaxeur à l’ouvrage fini, le béton passe par différentes phases :
transport, coulage dans un coffrage ou un moule,
serrage, maturation, démoulage, cure
...


Les différentes filières d’approvisionnement du
béton jusqu’au site de coulage font l’objet du chapitre 2
...
Il faut cependant rappeler les conditions
à respecter pour ne pas modifier les caractéristiques du béton entre son lieu de fabrication et son
lieu d’utilisation
...

• Veiller à ce que le temps de transport ou d’attente
ne soit pas susceptible d’entraîner une perte d’ouvrabilité, voire un début de prise du béton, surtout
par temps chaud (l’emploi d’un retardateur de
prise permet de compenser ce phénomène)
...


Les règles de bonne exécution, objet de cette
notice, concernent la mise en œuvre sur le chantier
et ne s’appliquent pas nécessairement à la fabrication en usine
...


71

Chapitre

2

• Les bétons courants

• Le matériel utilisé pour le transport doit être fréquemment nettoyé pour éviter tout risque de pollution (déchets végétaux ou organiques, restes de
béton…)
...

Les surfaces de reprise doivent être rugueuses (un
repiquage peut parfois s’avérer nécessaire) pour
faciliter l’adhérence et humidifiées lorsqu’il s’agit
d’un béton déjà durci
...


Le déversement du béton

Les dalles, planchers, chaussées

2
...
3 - La mise en place

Le béton doit être déversé d’une hauteur inférieure
à 0,8 mètre et être réparti régulièrement
...


La préparation des différents éléments

La préparation des coffrages (voir le chapitre 2
...
) et d’eau stagnante
...
Il faut éviter
le ruissellement du béton sur les parois du coffrage
ou le phénomène de cascade sur les armatures
...
L’enrobage des armatures
doit aussi être contrôlé
...
Ils sont remontés progressivement au fur
et à mesure du bétonnage
...


2
...
4 - Le serrage du béton

Les règles suivantes doivent être respectées :
– immerger l’aiguille verticalement ou sous un
angle faible ;
– la remonter lentement (10 à 15 secondes) sur
une hauteur n’excédant pas 60 cm
...


Son objet

Le serrage est indispensable pour obtenir des
bétons présentant de bonnes caractéristiques
mécaniques et physiques, durables, avec des parements réussis
...


La vibration externe par vibrateurs de coffrage
Le serrage a pour objet de faciliter l’arrangement
optimal des grains, permettant ainsi l’écoulement
du béton, un bon remplissage des cavités et l’enrobage correct des armatures
...


Pour les ouvrages de faible épaisseur ou, à l’inverse,
de hauteur importante avec une forte densité d’armatures, la vibration interne est pratiquement
impossible, on utilise des vibrateurs fixés sur les
coffrages
...

L’épaisseur intéressée par les vibrateurs n’excède
pas 20 à 30 cm
...


Les moyens de serrage (voir le chapitre 2
...
)
aussi bien qu’aux horizontaux (dalles, chaussées,
etc
...
Elle est par contre couramment utilisée en préfabrication, car les moules, plus
robustes, permettent une transmission
homogène et efficace des vibrations
...


La vibration interne
On utilise des aiguilles vibrantes électriques, pneumatiques ou thermiques, de 25 à 150 mm de diamètre, en fonction du volume du béton à vibrer
...


73

Chapitre

2

• Les bétons courants

2
...
7 - La protection du béton

La vibration externe par règle vibrante
Cette technique est utilisée pour les dalles ou
chaussées en béton de 20 à 25 cm d’épaisseur ;
elle consiste à déplacer à la surface du béton une
règle (ou une poutre) équipée de vibrateurs, qui
assure son serrage à partir de sa surface
...

Les parties coffrées sont naturellement protégées
par les coffrages
...
6
...
Ils permettent un gain économique
sur la productivité, le matériel et la main-d’œuvre ;
ils améliorent les aspects de parement et suppriment les nuisances sonores causées par les vibrateurs
...


2
...
6 - Le surfaçage du béton

Le surfaçage du béton frais est destiné à fermer sa
surface, c’est-à-dire à augmenter la compacité de
la zone de la peau
...


Exemple d’évolution de la température du béton
selon la protection assurée par le coffrage :
– température extérieure – 7 °C ;
– coffrage métallique ordinaire ou isolé par du polystyrène
...
Le surfaçage est réalisé avec
divers matériels : taloches manuelles ou mécaniques, lisseuses rotatives
...


Le surfaçage peut être complété par d’autres traitements qui donnent à la surface du béton des
caractéristiques particulières
...


La protection peut également concerner les effets
du froid pour les parties non coffrées ; il s’agit alors
de créer une barrière thermique par bâche isolante,
voire chauffante
...
6
...
Cette exigence est évidemment sensiblement augmentée
pour des pièces soumises à des sollicitations
(contraintes de flexion, chocs…)
...


La recherche de l’homogénéité de la teinte peut
entraîner des variations des temps de coffrage, en
fonction des variations climatiques
...
), on ne décoffre pas, en règle géné-

75

Chapitre

2

• Les bétons courants

Les paramètres influant
sur les délais de décoffrage

– les conditions ambiantes ;
– les caractéristiques de l’ouvrage (dimension,
contraintes imposées) ;
– les propriétés du béton à l’état frais (composition,
évolution de son durcissement) ;
– la nature du ciment et son dosage ;
– la nature du coffrage et ses caractéristiques
...


2
...
9 - La cure du béton

La cure du béton est la protection apportée pour
éviter sa dessiccation et lui assurer une maturation
satisfaisante
...


Les procédés de cure

Ce sont des moyens simples tels que l’humidification renouvelée de la surface ou la mise en place
d’une bâche plastique (polyane), ou la pulvérisation de produits de cure qui constituent un film
imperméable à la surface du béton
...
Elle est réalisée :
– pour les dallages, à la fin du surfaçage, soit par la
pulvérisation d’un produit de cure, soit par la
mise en place d’un film de polyéthylène translucide ou d’un géotextile régulièrement humidifié ;
– pour les murs en élévation, après le décoffrage,
par pulvérisation d’un produit de cure, ou par la
mise en place d’un géotextile régulièrement
humidifié
...
7 Le bétonnage – par temps chaud
– par temps froid
2
...
1 - Le bétonnage
par temps chaud

¡C
Granulats

Accroissement de la
temp rature du b ton

30

Les conditions climatiques lors de la mise en œuvre
ont une grande influence sur la qualité finale du
béton
...


20
Eau

10

Ciment
¡C
0

60

40

20

Temp rature des constituants

Figure 1 : accroissement de la température du béton
en fonction de celle des constituants
...
Ce premier sous-chapitre traite essentiellement des conséquences et
préconisations du bétonnage par temps chaud
...

La rhéologie
Pour une composition donnée d’un béton, la
maniabilité caractérisée par la mesure de l’affaissement au cône d’Abrams évolue (figure 2)
...


cm

Affaisement au c ne
d’Abrams

14

L’augmentation de la température du béton est
une cause de perte de maniabilité et chaque constituant y participe différemment en fonction de son
dosage et de sa chaleur massique
...


12
10
8
6
4
2
¡C

0
15

20

25

30

35

40

Temp rature du b ton

Figure 2 : évolution de l’affaissement au cône
en fonction de la température
...
La solution de rajouter de

78

l’eau pour palier cette perte d’ouvrabilité est interdite car elle entraîne une baisse de la résistance
mécanique obtenue sur le béton à toutes les
échéances (figure 3)
...

Il est important de tenir compte de ce phénomène
(figure 5) et il faut se souvenir que les réactions
d’hydratation sont plus ou moins exothermiques
selon les types de ciment et que cet effet se
cumule avec celui de la température extérieure
...


7

28
Temps

Figure 5 : évolution des résistances en
compression en fonction de la température
...


Une évaporation trop rapide de l’eau du béton
peut entraîner quelques heures après le décoffrage
des fissures de retrait plastique
...
Elle est d’autant
plus importante que :
– la température ambiante est élevée,
– la température du béton augmente,
– l’air est sec
...


h

Temps de prise

8

6

4
Fin
2

D but
¡C

0

20

25

30

35

Temp rature du b ton

Figure 4 : évolution du temps de prise du béton
en fonction de la température
...
Pour des chantiers importants, il peut être
nécessaire de compléter l’information des services
spécialisés par un suivi précis de l’évolution locale
...
Cela se traduit généralement par une résistance du béton à 28 jours

79

Chapitre

2

• Les bétons courants

Temp rature de l’air (en ¡C)
5

15

35

25

Humidit
relative (%)
90

p

m
Te

80

e
ur

t
ra

70

du
b
to
n

60

:3
8¡
C

50
40
30
20
10

32
¡C

¡C

¡C

¡C

27

21

16

¡C

Exemple :
air 17 ¡C
humidit relative : 40 %
temp rature b ton : 27 ¡C
vitesse de l’air : 24 Km/h

¡C

10

4

:4
l’a
ir
de
ss

e

3
Vi
te

Danger :
vitesse d’ vaporation > 1 Kg/m2/h

Vitesse d’ vaporation en Kg/m/h

0

Km

/h

4

32
24

2
16

Nota
Une trop forte température peut
provoquer pour les pièces massives
des fissures liées au retrait d’origine
thermique
...


80

Par temps chaud, il conviendra de respecter
quelques règles simples afin d’obtenir en œuvre un
béton dont les caractéristiques correspondent aux
attentes des maîtres d’ouvrage
...
À l’égard des granulats (sable, gravillon) qui constituent l’essentiel
de la masse du béton, c’est au niveau des conditions de stockage que des protections sont à mettre en place, elles peuvent être complétées par un
arrosage plus ou moins intensif, apport d’eau dont
il convient de tenir compte dans la composition du
béton
...
L’eau utilisée pourra être refroidie
...
Les précautions prises pour bétonner par temps chaud peuvent générer des coûts
supplémentaires qui, de toute façon, seront moindres que ceux liés aux réparations ultérieures
...
7
...
On doit
s’en préoccuper dès sa fabrication et jusqu’à sa
maturité en passant par son transport, sa mise en
œuvre et sa cure
...
Entre – 5 °C et + 5 °C,
elle ne peut se faire qu’avec des moyens efficaces
pour prévenir les effets dommageables du froid
...
L’effet du gel
sur béton durci faisant partie d’un chapitre spécifique : « La tenue au gel des bétons durcis »
...
Il est important
dans cette hypothèse de réaliser des études préalables de compatibilité ciment-adjuvant en les
menant dans les conditions climatiques proches de
celles du chantier afin de vérifier que la maniabilité
reste satisfaisante pendant une durée compatible
avec les conditions de transport et de mise en
œuvre
...
On constate:
– un retard du début de prise (figure I) ;
– un allongement du temps de durcissement
(figure II)
...


Lorsque le chantier est approvisionné par des centrales de béton prêt à l’emploi, il faut s’efforcer de
réduire les temps de transport et d’attente et limiter le stationnement en plein soleil des camions
malaxeurs
...
En aucun cas, il ne faudra
rajouter d’eau à un béton dont l’ouvrabilité s’avère
médiocre
...

Cette protection doit être maintenue en place
durant les premières heures voire quelques jours
selon l’évolution des conditions climatiques
...


81

Chapitre

2

• Les bétons courants

avant la mise en œuvre et de prendre les dispositions nécessaires
...

R c (en MPa)

20 C¡
10 C¡
5 C¡
10

Valeur mini de d coffrage
h
0

10

48

24
Temps

Figure II : Délai de décoffrage en fonction
de la température
...

Composition du béton
La composition du béton devra être soigneusement étudiée notamment sur :
– le choix du ciment : un ciment de type CEM I de
classe 52,5 ou 42,5 (ou de sous classe R) est
recommandé ;
– le dosage du ciment : il est recommandé de se
tenir à des dosages élevés supérieurs à
330 kg/m3,
– le choix des granulats : les granulats seront non
poreux, non gélifs, propres et non gelés,
– le dosage en eau : le dosage en eau devra être
le plus faible possible,
– l’adjuvantation : l’emploi d’adjuvants tels que
réducteurs d’eau, accélérateurs de prise et accélérateurs de durcissement est conseillé
...


Conséquences du gel sur le béton frais

Lorsque le béton frais gèle, les réactions d’hydratation cessent et le durcissement est complètement
arrêté
...
L’effet
du gonflement conduit néanmoins à une baisse de
résistance
...
Dans ce cas, les
dommages sont irréversibles, il est donc extrêmement important d’anticiper l’évolution climatique

82

Apport et maintien de chaleur
Chauffage : le béton peut être chauffé lors de sa
fabrication par l’eau ou les granulats
...

Le ciment, l’eau et les granulats contribuent dans
des proportions variables à l’élévation de la température du béton (ex : figure III) – voir l’exemple
donné à la page 78
...


Les ciments à durcissement rapide comme le
ciment d’aluminates de calcium fondu et le
prompt, dégagent leur chaleur d’hydratation sur un
temps très court
...
Les précautions à prendre sont identiques à celles des bétons de ciments
courants
...


Calorifugeage : les coffrages pourront comporter
une isolation qui limitera les échanges thermiques
avec l’extérieur
...

Étuvage : l’étuvage du béton au cours de son durcissement accélérera l’hydratation du ciment
...


Maintien des dispositions de protection :
– les protections de surface doivent être maintenues au moins pendant 72 heures ;
– le décoffrage ne doit être effectué que si le béton
a atteint une résistance mécanique suffisante de
l’ordre de 10 MPa, – les dispositifs d’étaiement
doivent être maintenus en place pendant la
période froide en particulier en présence de gel
...


83

Chapitre

2

• Les bétons courants

2
...


2
...
1 - Le rôle du coffrage

Une propriété essentielle du béton est son aptitude
à épouser la forme dans laquelle on le coule lorsqu’il est encore à l’état frais
...
Pour les ouvrages verticaux, tels que murs,
voiles verticaux, poteaux, ces coffrages appelés
banches ont donné lieu à l’expression « béton banché », qui désigne le béton coulé dans des banches
...
8
...


Le coffrage constitue l’outil essentiel en matière de
réalisation d’ouvrages en béton
...


Indéformabilité et stabilité

Grâce aux coffrages, le béton coulé in situ demeure
pour beaucoup d’ouvrages une solution économique et parfois la seule utilisable lorsque le

Un coffrage doit être indéformable sous l’effet de
la poussée du béton et lors de la vibration
...

La conception du coffrage doit donc s’attacher à
respecter cette indéformabilité et cette stabilité en
considérant la pression statique exercée par le
béton (dans les cas courants 2 à 6 t/m2 selon la
hauteur du bétonnage) et les contraintes dynamiques qui découlent de la vibration (qui varient
selon le mode de vibration et le type de vibrateurs
et de leur répartition)
...
En particulier en cas de réutilisation fréquente, l’altération de certains types de coffrages
(en bois notamment) est de nature à modifier leurs
caractéristiques mécaniques et dimensionnelles
ainsi que l’aspect final du béton
...
Ces coffrages, dont l’exécution s’apparente parfois à l’ébénisterie, permettent la réalisation de bétons apparents de qualité,
présentant des textures variées
...


joints a pour effet de laisser passer l’eau ou la laitance du béton, ce qui provoque sur le parement
des défauts d’aspect : hétérogénéité de texture et
de teinte, nids de cailloux
...

Mais il est également utilisable pour les petits éléments de forme complexe, du fait de sa facilité de
découpe
...


Pour les bétons destinés à rester apparents, l’étanchéité des coffrages doit être particulièrement soignée
...

Tout défaut de surface de coffrage se retrouvera
donc sur le parement de l’ouvrage
...


2
...
3 - Les différents types
de coffrages
Les coffrages métalliques

Les coffrages métalliques se sont beaucoup développés dans le bâtiment
...
Leurs
possibilités de réemploi sont appréciables pour des
éléments à caractère répétitif – voiles verticaux,
planchers et poteaux
...


Les coffrages en bois

Matériau sciable et clouable, le bois est l’un des
premiers matériaux utilisés pour la réalisation de
coffrages
...


Ce type de coffrages, bien que lourd, a su évoluer
en fonction des besoins :
– coffrages modulaires ;
– coffrages repliables pour le transport, type banches containers et tables coffrantes ;
– coffrages glissants, grimpants, à géométrie variable
(tours de refroidissement et voussoirs pour ponts);

Les planches utilisées pour les coffrages doivent
être suffisamment épaisses pour éviter un gauchissement (27 à 40 mm), tirées d’essences de bois
exempts de tanin, secs et stabilisés
...
8
...


La vérification du positionnement
et de la stabilité

Sur la plupart des coffrages, des cales, des taquets
ou des vérins permettent une mise à niveau et un
assemblage qui doivent être vérifiés avec soin
...
Sur la plupart des banches métalliques, il existe des systèmes intégrés,
dont la mise en place est rapide et sûre
...


– coffrages tunnels pour les programmes d’une
certaine ampleur (plus de 50 logements) utilisant
une trame déterminée ;
– banches support de prédalles, etc
...
La
conductibilité de l’acier favorise la dissipation de
chaleur due à l’hydratation du ciment ; c’est un critère favorable par temps chaud
...

Compte tenu de sa rigidité, ce type de coffrage est
bien adapté à la vibration externe du béton
...


Les matériaux de synthèse sont surtout utilisés
pour réaliser la peau du coffrage : ils apportent une
bonne qualité de parement et se démoulent facilement
...
Le
plastique est également utilisé pour la réalisation
de coffrages modulaires de petites dimensions (0,5
à 1 m2) manipulables à la main
...
L’emploi de joints souples et de couvre-joints peut constituer une solution efficace
...


Il faut veiller à éliminer tout ce qui peut constituer
une source de salissures ou d’altération du béton :
boulons, ligatures, déchets végétaux, rouille ; l’eau
stagnante doit être évacuée
...


Les produits de démoulage, qui étaient à l’origine
essentiellement des huiles minérales, se sont beaucoup développés et diversifiés
...
Le choix du
produit de démoulage et sa bonne application ont
une grande influence sur la qualité du parement,
en particulier sur la teinte et le bullage
...

L’application du produit de démoulage à la brosse
ou par pulvérisation doit être faite de façon uniforme, en un film mince, sans défaut ni excès
...


La préparation de la surface

Après nettoyage et enlèvement de toute trace de
béton adhérent, le produit de démoulage doit être
appliqué de façon régulière sur toute la surface,
sans excès
...
8
...


Incidences des principaux paramètre liés aux coffrages et aux produits de démoulage sur la qualité du béton
Paramètres

Dispositions à prévoir

Rigidité insuffisante

Non respect des tolérances dimensionnelles,
ségrégation et bullage

Défaut détanchéité

Les coffrages

Conséquences

Nids de cailloux par départ d’eau ou de laitance

Conception : raidisseurs de coffrages
et épaisseur de la peau
Emboîtement des panneaux
Bandes de joints et couvre joints étanches, mastics, etc
...
Produit de démoulage anticorrosion

Produits de démoulage imperméabilisant

Les produits

Répartition inégale

Variations de teinte

Soin dans l’application, surtout sur les parties verticales

de démoulages

Excès

Taches sur le béton

Emploi de produits se fixant mieux sur les parois :
cires, agents chimiques de démoulage

Parties non traitées

Arrachement au décoffrage

87

Chapitre

2

• Les bétons courants

2
...
9
...
Son rôle est double :
– la mise en place est facilitée : remplissage des
moules, enrobage des armatures ;
– le béton obtenu présente une compacité plus
forte, avec moins de vides d’air (effets de serrage)
...

L’aiguille vibrante : un matériel devenu d’utilisation courante
...
9
...


Il ressort des recherches conduites sur ce sujet, que
la vibration transmise aux différents grains constituant le béton, se traduit par un déplacement de
ceux-ci, selon un mouvement alternatif rapide et
de faible amplitude
...
Sous l’effet de forces dues à la
pesanteur et à la pression exercée par la masse du
béton, les grains tendent alors à adopter une
disposition plus compacte, les grains les plus fins
s’insérant entre les plus gros
...


Soumis à la vibration, le béton se comporte comme
un corps plastique caractérisé par une certaine viscosité et dont l’abaissement du seuil de cisaillement (valeur minimale de la force assurant le
déplacement d’une surface par rapport à une autre
dans un fluide plastique) facilite l’écoulement
...


Différentes zones dans un béton soumis à l’action d’une aiguille vibrante
...
9
...
Une vibration adaptée permet donc la mise en place efficace de
bétons fermes contenant peu d’eau et, qui, une fois
durcis, ont l’avantage d’avoir une faible porosité
...
L’air, qui a une densité très faible
par rapport à celle du milieu environnant, se trouve
par contre soumis à une force ascensionnelle
importante, qui tend à le faire remonter à la surface
...
L’arrêt du dégagement d’air marque le
moment où la vibration n’a plus d’effet sur le serrage du béton et peut même devenir néfaste en
provoquant la ségrégation des granulats plus
lourds par rapport à la laitance de ciment plus
légère
...


Les effets de la vibration sur le béton frais se traduisent, pour le béton durci, par des caractéristiques améliorées :
– une porosité réduite par l’effet cumulé du serrage, du départ de l’air et de la réduction d’eau
nécessaire pour assurer la maniabilité du béton ;
– une homogénéité améliorée par une vibration
transmise à la totalité de sa masse ;
– un enrobage efficace des armatures
...
9
...
Elle
caractérise l’efficacité d’un appareil et doit être la
plus élevée possible, tout en restant compatible
avec la taille du vibrateur
...
Une fréquence basse (environ 10000 vib
...
/mn) celle des
éléments plus fins
...

On peut cependant dire qu’une trop forte amplitude favorise la ségrégation, surtout avec un béton
mou
...


Sous l’effet de l’aiguille vibrante, l’air contenu
dans le béton remonte à la surface
...

Les effets de la vibration en fonction du temps se
caractérisent par une action rapide qui diminue très
vite, une fois obtenus l’arrangement des grains et
l’expulsion de l’air
...


Schéma d’un vibrateur électrique : le moteur d’entraînement est logé
directement dans le corps de l’aiguille
...


2
...
5 - Les matériels de vibration

Les aiguilles de 25 à 70 mm sont plutôt utilisées
pour des volumes de béton n’excédant pas 10 m3
et dont le diamètre des plus gros granulats est inférieur à 25 mm
...


Les matériels de vibration se répartissent en deux
catégories principales :
– ceux qui fournissent une vibration interne au
béton (ou pervibration) – le vibrateur agit directement au sein du béton ;
– ceux qui apportent une vibration externe – le
vibrateur agit sur le béton par l’intermédiaire
d’un coffrage ou d’une poutre
...
Sont utilisés sur
les chantiers, les vibrateurs de coffrages et les
vibrateurs de surface
...
Différentes formes d’énergie sont utilisées qui conduisent à des conceptions différentes :
pneumatique, électrique, thermique
...
Fixés sur
les coffrages, les vibrateurs imposent que ceux-ci
soient suffisamment lourds et rigides pour ne pas
se déformer et transmettre la vibration de façon
homogène
...
Leur fréquence est comprise entre
10 000 et 20 000 vib
...
Indépendamment du
fait qu’une aiguille doit être choisie en fonction de
sa masse qui la rend plus ou moins manœuvrable
et d’un diamètre compatible avec l’espacement

La fréquence de vibration des vibrateurs électriques est le plus souvent de 3 000 ou 6 000
vib
...
Les vibrateurs pneumatiques atteignent
des fréquences plus élevées : entre 10 000 et
15 000 vib
...
La profondeur de béton intéressée

90

par la vibration ne dépassant pas généralement
20 à 25 cm, ce type de vibrateur est réservé à
des pièces d’épaisseur moyenne : murs, voiles,
poteaux, poutres
...


Les vibrateurs de surface
Les vibrateurs de surface permettent de transmettre la vibration à partir d’une règle ou d’une poutre
déplacée sur la surface du béton
...
Ce type de vibration est
réservé aux dalles, aux voiries en béton et, de
façon générale, à tout élément horizontal de faible
épaisseur (15 à 20 cm au maximum)
...


L’emplacement des vibrateurs et le temps de
vibration sont plus délicats à déterminer, car les
paramètres sont nombreux : la nature du moule ou
du coffrage, la forme de la pièce, le volume du
béton et sa composition
...


Conclusion

2
...
6 - Les règles de bonne pratique

La vibration est un moyen efficace de mise en
place du béton qui permet en même temps de
limiter sa teneur en eau et d’augmenter ses caractéristiques finales par diminution de la porosité
...
Le temps de
vibration lié à la nature du béton (granulométrie,
consistance), au volume à vibrer, à la densité de
ferraillage, varie également en fonction du type de
vibrateurs et de leur puissance
...


Il ne faut cependant jamais perdre de vue que l’on
ne peut obtenir un bon béton en vibrant un mélange
mal formulé et que la vibration doit être adaptée à
la composition du béton et aux caractéristiques de
l’ouvrage
...


91

Chapitre

3

Les bétons
aux nouvelles
performances
3
...
2 Les Bétons à Hautes Performances – BHP
3
...
4 Les bétons fibrés
3
...
1 Introduction
point d’une gamme de BÉTONS AUX NOUVELLES
PERFORMANCES
...


Né avec le xxe siècle, le béton, matériau jeune, a
connu ces vingt dernières années des développements considérables
...
Au-delà
des progrès constants du matériau, (sur son ouvrabilité, ses performances mécaniques et sa durabilité), les recherches sur les nouveaux bétons se
sont considérablement accélérées depuis 10 ans et
ont abouti aujourd’hui aux solutions les plus innovantes tant en termes de conception que de mise
en œuvre et d’esthétisme
...
L’étendue de leurs performances physiques,
mécaniques et esthétiques s’élargit sans cesse
...

AUX BAP… (Bétons autoplaçants)
Les travaux menés sur l’ouvrabilité des bétons ont
permis la mise au point de bétons dits autoplaçants, bétons très fluides, homogènes et stables
...
Les BAP sont
particulièrement adaptés pour les ouvrages de
grande hauteur ou de forme complexe et pour les
éléments très ferraillés
...


Les qualités initiales de résistances mécaniques se
sont déclinées, différenciées
...
Au fil des années, les caractéristiques du béton se sont complexifiées pour répondre à des utilisations de plus en plus diversifiées, à
des résistances toujours plus importantes, à des exigences de durabilité plus fortes, à des contraintes
esthétiques et à de nouvelles exigences de mise en
œuvre (maîtrise de la rhéologie, pompabilité, etc
...


AUX BÉTONS FIBRÉS… ET AUX BFUP
Issus des bétons fibrés, les BFUP (Bétons Fibrés à
Ultra Hautes Performances), aux propriétés mécaniques extraordinaires, laissent libre cours à l’imagination des architectes pour créer des structures
allégées et élégantes
...
La variété
de leurs applications ne dépend plus que de l’ingéniosité des concepteurs
...
Elles ont débouché sur la mise au

94

Les recherches en matière d’optimisation de formulation des bétons de ces dernières années permettent d’offrir des matériaux aux propriétés
adaptables aux contraintes des chantiers et aux
spécificités des ouvrages
...
D’ici dix ans ces nouveaux bétons seront
utilisés sur la grande majorité des chantiers
...


Consistance des bétons frais
Il est possible d’obtenir des bétons très fluides (cas
du béton autoplaçant) ou au contraire avoir des
bétons à très hautes performances très fermes
...

Durabilité
La recherche d’une grande durabilité face aux
agressions de l’environnement est un souci permanent
...


Avec le béton, matériau du quotidien minéral et
recyclable, les solutions constructives répondent à
toutes les exigences en matière de sécurité, d’esthétisme et de durabilité et offrent de nouvelles
potentialités d’expression et de créativité aux
ingénieurs comme aux architectes
...
2 Les Bétons à Hautes Performances
– BHP
Les Bétons à Hautes Performances (BHP) ont d’abord
été utilisés pour leur haute résistance
...
Elle
est passée de 30/35 MPa à plus de 100 MPa pour
les bétons à très hautes performances, voire plus
(150 à 200 MPa pour des bétons fibrés à ultra hautes performances, BFUP)
...

Ces bétons sont, en fait, des matériaux à très haute
compacité
...
Ils permettent d’optimiser les
structures, de réaliser des ouvrages soumis à des
contraintes élevées ou subissant un environnement
sévère (climat, agressions marines, effets du gel,
attaques acides, etc
...
En effet, les
BHP offrent aussi des résistances exceptionnelles à
l’état frais (rhéologie, pompabilité, etc
...
Ils confèrent une pérennité
architecturale aux ouvrages et augmentent considérablement leur durabilité en réduisant corrélativement les frais de maintenance et d’entretien
...


Cette optimisation de leurs performances est due, en
particulier, aux récentes évolutions technologiques
des adjuvants qui permettent des formulations
avec une forte réduction du dosage en eau tout en
conservant une maniabilité adéquate et à l’utilisation complémentaire éventuelle d’ultrafines qui
complètent les vides du squelette granulaire entre
les grains de ciment et améliorent la compacité
...
Les ouvrages d’art
ont constitué, historiquement en France, un domaine
d’application privilégié des BHP
...
Ils sont utilisés
depuis de nombreuses années en préfabrication
...

Leur intérêt économique a été clairement mis en
lumière lors de réalisation de nombreux ouvrages
...


Les BHP ont rapidement démontré qu’ils permettaient d’offrir un potentiel de progrès extraordinaire pour la construction de bâtiments et de
structures de génie civil
...
Ce concept de valorisation des performances du béton autre que la résistance mécanique est à la base du développement de tous les
bétons modernes (BAP, BFUP, etc
...


3
...
2 - Formulation, constituants
et essais

3
...
1 - Définition des BHP

La recherche des hautes performances passe par la
réduction de la porosité du béton durci, c’est-àdire de son pourcentage de vides
...


Les Bétons à Hautes Performances (BHP) se caractérisent par :
– une résistance à la compression à 28 jours supérieure à 50 MPa sur cylindre ;
– un rapport Eau efficace/liant équivalent inférieur
à 0,4
...


L’optimisation de la formulation d’un BHP consiste
à diminuer la porosité de la matrice cimentaire et à
optimiser le squelette granulaire
...

> Optimisation du mélange en laboratoire :
– validation de la compatibilité ciment /
adjuvant ;
– ajustement de la quantité de pâte
et de l’adjuvantation ;
– vérification du comportement rhéologique
du béton frais ;
– analyse de la sensibilité de la formule aux
variations des dosages des divers constituants ;
– analyse de la sensibilité de la formule aux
conditions climatiques possibles lors de la
mise en œuvre (température)
...


Nota
Des outils spécifiques de contrôle ont été
développés pour faciliter la formulation
des BHP : méthode des coulis AFREM,
méthode MBE (Mortier de Béton Équivalent), Rhéomètre, logiciel BETONLAB
...


> Optimisation du squelette et de l’empilement
granulaire

> Défloculation des grains de ciments
et réduction de la teneur en eau

Chaque classe granulaire est adaptée afin
d’obtenir un mélange à très haute compacité
(les éléments fins remplissant les espaces entre
les plus gros granulats)
...


L’emploi des superplastifiants permet une réduction de la teneur en eau du mélange à consistance
égale (entraînant la suppression d’un volume
important d’eau non mobilisée par l’hydratation
du ciment)
...


Les performances des BHP peuvent encore être
augmentées par l’optimisation du mélange
granulaire grâce à l’ajout de particules ultrafines, le plus souvent à caractère pouzzolanique
...
Elles augmentent la compacité du
mélange et améliorent sa rhéologie à l’état frais
...
Elles présentent également une réactivité
avec la chaux libre, liée à leur caractère pouzzolanique ce qui accroît les résistances mécaniques
...
Ils permettent une réduction sensible de l’eau de gâchage (une partie de
l’eau n’est plus piégée dans les flocs de ciment)
tout en garantissant une ouvrabilité satisfaisante, une amélioration de la fluidité et une
diminution très importante de la porosité du
béton à l’état durci
...


99

Chapitre

3

• Les bétons aux nouvelles performances

LES FUMÉES DE SILICE
La fumée de silice est un produit minéral
amorphe obtenu essentiellement lors de la
fabrication du silicium et de ses alliages
...

Les fumées contiennent du monoxyde gazeux
(SiO) qui s’oxyde et se condense en particules
vitrifiées amorphes extrêmement fines
...

Leur couleur est le plus souvent gris clair
...
2
...


Les constituants du BHP font l’objet des principales
spécifications suivantes
...


• Granulats :

conformes à la norme NF EN 12620
« Granulats pour bétons » et à la
norme XP P 18-545 (article 10 :
« granulats pour bétons hydrauliques »)
...


conformes aux diverses normes en
vigueur – cendres volantes silicoalumineuses, laitiers de haut fourneau, fillers calcaires, filler siliceux,
éventuellement ultrafines (fumées
de silice)
...
2
...


Les diverses propriétés des BHP découlent de leur
faible porosité, gage de durabilité
...
2
...


Les recherches menées, cette dernière décennie,
en particulier dans le cadre du PROJET NATIONAL
BHP 2 000 ont permis :
– la validation, la confirmation et l’appréciation de
la durabilité des BHP (mise au point d’essai de
mesure de la porosité, de la profondeur de carbonatation, de la pénétration des chlorures, etc
...
) ;
– l’évolution dans la méthodologie et la maîtrise
des formulations des BHP
...
Le gain est aussi
important en termes de résistance en traction ou
au cisaillement
...


Nota
Les règles BAEL fournissent une expression qui permet d’évaluer la valeur du
module Ei, en fonction de la résistance à la
compression par la formule :
1/3
Eij = 11 000 fcj
Retrait

Le retrait total du BHP est globalement identique à
celui d’un béton traditionnel mais avec une cinétique différente (il se produit plus tôt et se développe principalement pendant les premiers jours
après le coulage)
...
Le retrait
endogène (ou d’autodessication), compte tenu de
la finesse de la microstructure et de la forte réduction du rapport E/C, est d’un coefficient plus élevé
(150 à 250 x 10-6) pour un BHP que pour un béton
traditionnel (60 x 10-6)
...


Nota
Dans les règles BAEL, le coefficient de
fluage à prendre en compte est fonction
de la présence de fumées de silice
...

Ce coefficient de fluage est égal à 2 pour
les bétons traditionnels
...
Il est donc indispensable de mettre en œuvre immédiatement après le bétonnage une cure adaptée
et soignée
...
Ce
faible fluage permet d’augmenter l’efficacité de la
précontrainte et de faciliter le contrôle géométrique des ouvrages
...
La cinétique de fluage
propre est très rapide (le fluage est accéléré et se
manifeste dés les jeunes âges du béton) et se stabilise plus vite
...
Le fluage est d’autant plus faible que la résistance en compression est plus élevée
...


Imperméabilité

Leur faible porosité capillaire confère aux BHP une
très faible perméabilité
...

Les deux premiers essais permettent de
justifier la résistance au gel interne, le troisième, la résistance à la dégradation de
surface (écaillage)
...
Ces
recommandations distinguent deux classes de BHP en fonction du rapport E/C :
– classe 1 E/C ≥ 0,32 ;
– classe 2 E/C < 0,32 ;
et deux types de formulations :
– béton formulé sans entraîneur d’air ;
– béton formulé avec entraîneur d’air
...


Nota
Cette résistance des BHP aux agressions
chimiques est valorisée, en particulier,
dans les ouvrages d’assainissement et les
ouvrages situés dans les milieux agricoles
ou industriels
...
C’est un des points forts du BHP vis-à-vis du
risque de corrosion des armatures
...
Ce bon comportement
des BHP aux cycles gel/dégel a été mis en évidence dans le cadre du projet national BHP 2 000
...


Le guide LCPC « Recommandations pour la durabilité des bétons durcis au gel » spécifie, chapitre 3
...


Ces essais ont permis de mettre en évidence l’intérêt
de l’introduction de fibres de polypropylène (à des
dosages de quelques kg/m3) pour réduire de façon
efficace le risque d’écaillage des BHP (les fibres en
fondant, vers 170 °C, constituent un réseau connecté
de canaux rendant le matériau beaucoup plus perméable, ce qui permet l’évacuation de la vapeur)
...

Il est possible de formuler des BHP qui résistent
bien aux cycles gel/dégel et à l’écaillage sans
ajouts d’entraîneur d’air
...


Carbonatation

De nombreuses études ont démontré que la durabilité des BHP vis-à-vis de la carbonatation
est très nettement supérieure à celle d’un béton
traditionnel
...
2
...
La faible porosité initiale favorise le colmatage des pores lié à la formation des
cristaux de calcite
...


Des propriétés exceptionnelles
à l’état frais

Les BHP présentent une fluidité, une ouvrabilité,
une aptitude au pompage et un maintien de la
plasticité dans le temps à l’état frais qui apportent
de nombreux avantages lors de la mise en œuvre :
– garantie d’un bon remplissage des moules et des
coffrages et de l’enrobage parfait des armatures ;
– amélioration de l’écoulement du béton, en particulier dans les zones très ferraillées ;
– réduction du délai d’exécution de l’ouvrage et
gain de productivité ;
– exécution de bétonnages complexes dans des
conditions d’accès difficiles
...


Réduction des flèches
et des déformations des structures

Le BHP présente aussi :
– une bonne stabilité à l’état frais, ce qui garantit
l’absence de ségrégation ;
– une faible viscosité qui autorise le pompage sur
de longues distances
...


Des performances élevées
aux jeunes âges

Les caractéristiques physico-chimiques et la cinétique spécifique de durcissement des BHP, leur
confèrent des résistances mécaniques importantes
aux jeunes âges (par exemple, 15 MPa à 12 heures
ou 30 MPa à 24 heures), ce qui autorise :
– des décintrements et des décoffrages rapides ;

Propriétés thermiques

Les propriétés thermiques des BHP, telles que
conductivité, diffusité, chaleur spécifique et coefficient de dilatation ne diffèrent pas sensiblement de
celles des bétons traditionnels
...


104

Les réponses des BHP à des contraintes spécifiques
Contraintes

Performances des BHP

Commentaires

Maniabilité

Recherche de gain de productivité

Mise en œuvre plus facile avec des ferraillages denses
Pompabilité
Résistance aux jeunes âges

Matériau particulièrement adapté pour des ouvrages
soumis à des conditions climatiques rigoureuses, des
agressions chimiques ou à des ambiances marines

Forte compacité

Accroissement de la durabilité
Faible porosité

Construire des structures plus légères
et plus élancées

Accélération de la rotation des coffrages et des mises
en tension de la précontrainte

Performances mécaniques

Une nouvelle liberté de conception pour les architectes
et les ingénieurs

– une faible perméabilité ;
– une meilleure adhérence acier/béton ;
– un fluage inférieur à celui des bétons traditionnels ;
– une augmentation du module d’élasticité ;
– une diminution des sections de béton
...


– l’optimisation des cycles de coffrage/décoffrage
et des séquences de production ;
– des délais avant mise en tension des armatures
de précontrainte raccourcis ;
– la fabrication d’éléments préfabriqués, dans
certains cas, sans utilisation de traitement thermique
...


3
...
7 - Association de bétons
et d’armatures à hautes
performances

Des résistances mécaniques
importantes à long terme

Les BHP offrent des performances mécaniques élevées à long terme en compression, traction, flexion
et cisaillement
...
Elle a permis de justifier la
possibilité et l’intérêt de dimensionner des ouvrages en associant BHP et AHP
...

Les lois de comportement des éléments de structure en BHP armés avec des AHP sont similaires à
celles du béton armé classique (adhérence, ouverture des fissures et espacement), les règles de
dimensionnement de l’EUROCODE 2 peuvent
donc être adaptées aux BA-HP
...
2
...


Un nombre croissant d’applications à caractère
exceptionnel ou plus modeste ont permis l’exploration progressive des diverses potentialités offertes par les Bétons à Hautes Performances et mis en
lumière leurs nombreux atouts
...
2
...


Structures coulées en place

La formulation et la fabrication de bétons dont la
résistance caractéristique à 28 jours atteint 60 MPa
voire 80 MPa est aujourd’hui de pratique courante
en France et n’est plus du domaine expérimental
...


3
...
9 - Analyse économique

Cette « banalisation » des BHP est rendue possible
par la disponibilité du produit au sein du réseau
des centrales BPE à peu près partout en France
...
L’emploi
de BHP permet de réduire l’ouverture des fissures à contraintes égales dans les armatures et
donc d’augmenter la résistance à la fissuration
et à la ruine des structures
...

> Performances en flexion qui se traduisent par
une augmentation de la rigidité en flexion et qui
permettent un allongement des portées et offrent des gains importants de poids propre, générant des économies de fondations
...


> Fluage inférieur à celui des bétons ordinaires
et évolution plus rapide
...

Les faibles déformations différées permettent de
réduire les pertes de précontrainte
...

> Majoration des contraintes de cisaillement
admissibles
...

> Réduction des épaisseurs d’enrobage compte
tenu des faibles porosités et sensibilités aux
agents agressifs des BHP
...
Les centrales à béton sont équipées des
automatismes, des process de fabrication, des procédés de dosages et des procédures de contrôle
rigoureuses assurant la reproductibilité des caractéristiques et la maîtrise de la fabrication des BHP
...


Le réseau BPE a fait la preuve depuis plusieurs
années à l’occasion de nombreux chantiers de sa
pleine maîtrise industrielle des BHP et de sa capacité à livrer tous types de chantier
...
Ces matériaux
permettent de proposer des produits nouveaux
encore plus performants (allégements et réductions
de sections) et d’envisager l’accès à de nouveaux
marchés grâce à l’amélioration des performances
...

Le BHP requiert un niveau de qualité de
fabrication important compte tenu de la
sensibilité de son comportement aux
variations de proportion des constituants,
en particulier du dosage en eau
...


Produits préfabriqués en béton

Les BHP permettent de précontraindre les produits
à des contraintes plus élevées et donc d’optimiser
les sections
...
L’industrie
des produits préfabriqués en béton a su, depuis son
origine, produire des bétons à hautes performances
grâce à ses techniques spécifiques et ses conditions industrielles de production
...
La diminution des déformations
différées (retrait et fluage) est aussi un avantage
déterminant en préfabrication
...
Les usines
de produits préfabriqués en béton utilisent régulièrement pour la fabrication de nombreux produits,
des BHP dont la résistance à la compression dépasse
60 MPa et pouvant atteindre jusqu’à 100 MPa
...


3
...
11 - Documents de références

La réduction des sections, consécutive aux
meilleures caractéristiques mécaniques du matériau, permet de diminuer le poids des éléments et
par suite les coûts de manutention, de transport et
de mise en place
...


Propriétés du BHP valorisées en fonction du type de structures
Propriétés valorisées
Type de

Ouvrabilité

Résistance
à court
terme

Résistance
mécanique

X

X

X

X

X

Structure
Ponts routiers,
Autoroutiers,
Ferroviaires
Tunnels
Travaux
Souterrains
Assainissement

X

Préfabrication

X

X

X

Bâtiments de hauteur

X

X

Tenue à
l’abrasion

Déformations
différées

Durabilité

X

X

X
X

X

X

X

X

X

Ouvrage en site maritime

109

Chapitre

3

• Les bétons aux nouvelles performances

3
...

Avec comme principaux objectifs :
– la suppression des opérations coûteuses en main
d’œuvre (vibration, tirage à la règle, ragréage, etc
...

Ces objectifs doivent être atteints en conservant à
terme pour ce béton des performances comparables à celles d’un béton traditionnel de même
caractéristiques
...
Cette hyperfluidité du béton a été rendue
possible par l’arrivée sur le marché des dernières
générations d’adjuvants superplastifiants (qui augmentent considérablement la dispersion des grains
de ciment)
...
Après une phase de
recherche et dix années de développement régulier, les BAP ont été progressivement testés et
adoptés par les entreprises et par les usines de préfabrication pour la réalisation de bâtiments ou de
structure de génie civil
...


L’expertise acquise lors des travaux de recherche
sur les BHP et la maîtrise croissante des nouveaux
superplastifiants ont permis la mise au point de
nouveaux bétons : les BÉTONS AUTOPLACANTS
(BAP) qui répondent largement à ces exigences
...


3
...
1 - Propriétés des BAP

Les centaines d’opérations réussies, réalisées, tant
au sein des grands groupes que des petites et
moyennes entreprises, voire sur de très petits
chantiers, montrent combien ce matériau bouleverse le champ de la construction en béton
...
L’offre couvre toute la
gamme des performances mécaniques (des résistances courantes à très élevées), et permettent
d’obtenir une très grande variété de textures, de
teintes et d’aspect de surface
...
Lors
du coulage dans un coffrage, le serrage d’un BAP
est assuré sous le simple effet de la gravité
...
Homogènes et stables, ils présentent
des résistances et une durabilité analogues à celles
des bétons traditionnels dont ils se différencient
par leurs propriétés à l’état frais
...


Les usines de préfabrication ont développé de nouveaux process de fabrication pour bénéficier des
avantages de ce matériau
...


Nota
En usine de préfabrication, une très légère
vibration peut être appliquée, l’essentiel
de la compaction s’effectuant sous le seul
effet gravitaire
...

Les BAP sont formulés de manière à obtenir le
compromis optimal entre fluidité et résistance à la
ségrégation et au ressuage
...


111

Chapitre

3

• Les bétons aux nouvelles performances

• Stabilisation du mélange pour éviter les risques de
ségrégation : elle est obtenue par l’emploi d’agents
de viscosité et l’incorporation d’additions (fillers,
cendres volantes, laitier moulu, fumées de silice)
...
Ils présentent à l’état durci des performances et des durabilités analogues à celles des bétons
traditionnels mis en œuvre par vibration
...


La formulation des BAP fait appel à :
– des superplastifiants pour obtenir la fluidité souhaitée et quelques fois des agents de viscosité
pour maîtriser la ségrégation et le ressuage ;
– une quantité de fines (ciments, fillers calcaires,
cendres volantes) élevée pour assurer une bonne
maniabilité tout en limitant les risques de ségrégation et de ressuage (~500 kg/m3) ;
– un volume de pâte élevé (350 à 400 l/m3),
– un faible volume de gravillons afin d’éviter le
« blocage du béton » dans les zones confinées
(rapport gravillon/sable de l’ordre de 1 voire
inférieur)
...

L’optimisation du squelette granulaire est indispensable pour obtenir les caractéristiques nécessaires à
la fluidité et à l’écoulement en milieu confiné
...

Toute la gamme de résistance des bétons traditionnels peut-être obtenue en autoplaçant, en particulier de C 25/30 à C 80/95
...
3
...
Ils doivent s’opposer à la ségrégation « dynamique » (en phase de coulage) et à la
ségrégation « statique » (une fois en place) afin de
garantir l’homogénéité des caractéristiques et de
ne pas présenter de ressuage ou de tassement
...


Nota
Les retraits et fluage des BAP sont analogues à ceux des bétons traditionnels
...
3
...

• Fluidification de la pâte : elle est obtenue sans
ajout d’eau par utilisation de superplastifiants à fort
pouvoir défloculant
...


La formulation des BAP plus pointue que celles des
bétons traditionnels, nécessite la mise en place de
procédures de fabrication et de contrôles adaptées
...
Il faut que
le mélange, riche en éléments fins et en adjuvants,

112

soit le plus homogène possible
...
Les caractéristiques du
BAP autorisent des cheminements horizontaux
importants
...
Le
pompage permet une mise en œuvre plus rapide
du béton
...

Il est important de limiter leur hauteur de chute
dans les coffrages afin d’éviter toute ségrégation
en amenant le bas de la manchette en limite de la
zone de bétonnage
...
Un contrôle renforcé des
constituants doit être mis en place tout au long de
la fabrication afin de maintenir la régularité de l’ensemble des performances
...


Le coffrage doit être rigide, étanche et résistant
(éventuellement renforcé pour résister à la pression
en pied de coffrage)
...
La hauteur du coulage doit être compatible avec la tenue du coffrage
à la poussée du béton
...
3
...
Ils ont permis de définir des recommandations
...
3
...


En usage courant (voile de 2,8 m de hauteur), la
poussée lors du coulage ne dépasse pas les limites
de résistance des coffrages
...

Pour des voiles de grande hauteur, quelques précautions particulières doivent être prises (il faut
adapter par exemple la vitesse de bétonnage)
...

Il convient donc de soigner la fixation des réservations, des armatures, des fourreaux et des
boîtiers et la stabilité des coffrages pour résister à
la pression hydrostatique
...

Une cure efficace doit être mise en œuvre le plus
tôt possible après la fin du bétonnage, particulièrement pour les surfaces horizontales afin d’éviter
toute évaporation précoce d’eau
...
Leurs performances à
l’état frais autorisent leur pompage sur de longues
distances et de nouvelles possibilités de mise en
œuvre
...
Cette méthode est aussi adaptée au
bétonnage d’éléments verticaux
...


Le béton est mis en œuvre par le haut du coffrage
au moyen d’une goulotte
...

Il est nécessaire d’adapter les diamètres de la manche sous la benne par rapport au béton traditionnel
(60 à 80 mm au lieu de 150 à 200 mm) pour qu’elle
puisse être introduite entre les armatures
...


3
...
5 - Domaines d’utilisation
privilégiés des BAP

Les BAP sont utilisables aussi bien pour la réalisation d’ouvrages horizontaux que verticaux, sur tous
les types de chantier, de bâtiments ou de génie
civil et pour la réalisation de nombreux produits
préfabriqués en béton
...

Les BAP sont particulièrement adaptés à la réalisation de structures pour lesquelles la mise en œuvre
d’un béton classique est délicate, c’est-à-dire, présentant :
– des densités de ferraillage importantes ;
– des formes et des géométries complexes : voiles
courbes, etc
...
;
– des voiles complexes avec de nombreuses réservations ou de grandes ouvertures ;
– des exigences architecturales et de qualité des
parements particulières ;
– des accès difficiles voire impossibles pour déverser le béton dans le coffrage et pour assurer la
vibration
...
Elle supprime
toute intervention en partie haute des coffrages
...
3
...
Ils permettent d’améliorer les conditions
d’environnement sur les chantiers
...

• Préparation et organisation spécifiques du chantier (changement des habitudes et évolution des
méthodes traditionnelles de construction) : matériels – personnels – utilisation de la grue – phasage
de réalisation – calages rigoureux des armatures et
des réservations
...

• Utilisation d’agents de démoulage de qualité afin
d’éviter les phénomènes de micro-bullage
...

Comme pour tous types de béton des délais de
décoffrage différents peuvent générer des différences de teintes des parements
...

– réduction des délais de réalisation du chantier et
des éléments préfabriqués en usine ;
– économie sur les coûts de la main d’œuvre
nécessaire à la vibration ;
– réduction des besoins en matériel ;
– amélioration de la productivité et des cadences ;
– optimisation de la charge d’utilisation de la grue
de chantier ;
– réduction des coûts d’entretien des coffrages et
des moules ; ces derniers ne sont pas sollicités
par les effets de la vibration
...


3
...
7 - Les atouts des BAP

Les BAP présentent une avancée importante en
matière de technologie de construction
...


115

Chapitre

3

• Les bétons aux nouvelles performances

3
...
8 - Atouts des BAP pour
la réalisation des parements

La fluidité et la cohésion élevée des BAP et l’absence de ségrégation garantissent la réalisation de
parements de qualité, une finition soignée, une
teinte homogène, l’absence de bullage et de
ségrégation ainsi qu’une parfaite netteté des arêtes
et des chanfreins si les modes de mise en œuvre
sont adaptés
...
La maîtrise des performances des BAP, la facilité et la fiabilité de leur mise en œuvre,
garantissent la reproductibilité de l’aspect ainsi que
la continuité et l’uniformité des parements au cours
du chantier
...


3
...
9 - Contrôle des BAP

Trois principaux essais permettent de caractériser
et de contrôler la rhéologie des BAP
...

Ils sont au service de l’esthétisme
...


Mesure d’étalement au cône d’Abrams

La fluidité des BAP peut être caractérisée par la
mesure de l’étalement au cône d’Abrams (essai
d’étalement ou slump flow)
...
La valeur cible
d’étalement doit être définie en fonction des caractéristiques de la formulation et des conditions et
méthodes de mise en œuvre
...
Il permet
en particulier de vérifier la fluidité du béton lors de
sa réception sur chantier
...


Table
d'étalement

Cône d'Abrams

Diamètre
final

Diamètre d'étalement

Nota
La faible porosité de surface améliore
la résistance aux salissures des parements
...
Il consiste à déverser une
quantité de béton (2 litres) sur un tamis (de maille
5 mm) avec une hauteur de chute de 50 cm
...
Ce rapport doit être
compris entre 10 % et 20 %
...
Cet essai permet de vérifier que la
mise en place du béton ne sera pas contrariée par
des blocages de granulats en amont des armatures
...
Après écoulement du béton, on mesure
la différence de hauteur dans les parties verticales
(H1) et horizontale (H2)
...
Une
valeur de ce rapport supérieure à 0,8 traduit un
bon écoulement du BAP
...
3
...

Ces recommandations d’emploi des BAP, mis au
point par un groupe d’expert de l’Association
Française de génie civil, couvrent les aspects suivants : définition, formulation, caractérisation du
béton frais, qualification
de la formule, fabrication
du béton autoplaçant, critères de réception sur
chantier, mise en œuvre,
propriété du béton durci
...


3
...
11 - Le projet national BAP

Les travaux du Projet National « Bétons
Autoplaçants » (BAP), géré par l’IREX ont porté sur
la caractérisation des BAP à l’état frais lors de leur
mise en œuvre et à l’état durci
...


Les résultats obtenus par des essais en laboratoire
et des expérimentations en vraie grandeur ont
confirmé que les BAP se distinguent des bétons
traditionnels principalement par leurs propriétés à
l’état frais
...
Ils ont permis :
– de valider les tests et essais pertinents de caractérisation des propriétés des BAP à l’état frais
(représentativité des essais, reproductibilité,
répétabilité) et d’analyser la « sensibilité » des formulations ;
– de définir les recommandations pratiques de
fabrication, de mise en œuvre et d’emploi des
BAP ;
– d’identifier l’incidence des propriétés des BAP
sur les dimensionnements des ouvrages et sur les
évolutions des méthodes de construction afin de
valoriser les progrès technologiques et architecturaux offerts par ces nouveaux bétons ;
– de mesurer la contribution des BAP à l’amélioration des conditions de travail et à la protection de
l’environnement ;
– de faire évoluer les réglementations
...

• Guide européen sur les BAP
...
Il comporte des recommandations pour l’utilisation des BAP tant sur chantier
que pour les produits préfabriqués
...
Il propose
également des seuils permettant de classer les
BAP selon leurs caractéristiques rhéologiques
...
Bureau International du Béton manufacturé
...
Association européenne du Béton Prêt à l’Emploi
...
Fédération européenne des associations pour les systèmes
de construction en béton
...
Fédération européenne des associations des adjuvants pour béton
...

Le PN BAP a mis au point une classification des
propriétés des BAP à l’état frais prenant en compte
en particulier le type d’application (verticale ou
horizontale), l’épaisseur de la paroi ou de la dalle et
le temps nécessaire pour la mise en place du BAP
(intervalle d’écoulement), en fonction de la géométrie de l’ouvrage, de la répartition des armatures et du procédé de bétonnage utilisé
...
Le BAP doit
être spécifié au niveau de l’appel d’offres et intégré
dans les choix structuraux dès la conception du
projet jusqu’à sa réalisation afin d’optimiser le coût
global de l’ouvrage
...
3
...
Ils sont
de plus en plus utilisés en usine pour réaliser de
nombreux produits
...
Ces nouveaux matériaux sont appréhendés dans le cadre
d’une démarche globale prenant en compte les
gains potentiels sur l’ensemble du cycle de vie des
produits préfabriqués : matières premières utilisées, énergie consommée au cours du process de
fabrication, réduction des nuisances, diminution de
la pénibilité des tâches, durabilité, esthétique, utilisation dans l’ouvrage et réutilisation en fin du cycle
de vie…

Les BAP affirment leurs performances au fil des
réalisations sur chantiers et en usines de préfabrication, ils s’imposent progressivement et remplaceront dans les prochaines années pour un grand
nombre d’applications les bétons mis en œuvre
par vibration
...

Ces nouveaux bétons sont générateurs d’économies globales sur les chantiers
...
) et une conception globale tirant le
meilleur profit de l’adéquation entre le béton et

119

Chapitre

3

• Les bétons aux nouvelles performances

3
...
4
...
4
...
À la différence des armatures
traditionnelles, les fibres sont réparties dans la
masse du béton, elles permettent de constituer un
matériau qui présente un comportement plus
homogène
...
Elles peuvent, sous certaines conditions et pour certaines
applications ou procédés, remplacer les armatures
traditionnelles passives
...
Des méthodes
d’optimisation de leur formulation ont été spécialement développées
...

• Les fibres métalliques :
– acier ;
– inox ;
– fonte (amorphe)
...

– mélange polypropylène/polyéthylène ;
– kevlar ;
– aramide ;
– carbone
...


Les fibres présentent des caractéristiques, tant géométriques que mécaniques, différentes selon leur
nature
...


Chaque fibre présente des caractéristiques et des
propriétés qui lui sont propres : dimensions (diamètre, longueur, etc
...
), résistances mécaniques
(résistance à la traction)
...


3
...
3 - Les caractéristiques
et les propriétés des fibres

Chaque famille de fibres présente des caractéristiques et des propriétés spécifiques
...


120

Caractéristiques et propriétés spécifiques de chaque famille de fibres
Masse
volumique
(en g/cm3)

Diamètre
moyen
(en µm)

Résistance
à la traction
(en N/mm2)

Module
d’élasticité
(en GPa)

Allongement
à la rupture
(en %)

Fibres métalliques

7,85

50 - 1 000

1 000 - 2 500

150 - 200

3-4

Fibres de verre

2,6

9 - 15

2 000 - 3 000

80

2 - 3,5

Fibres polypropylène

0,9

>4

500 - 750

5 - 10

10 - 20

Longueur des fibres : 5 à 60 mm
Coefficient de dilatation : 1 à 90 µm/m °C

Pour faciliter leur utilisation, les fibres doivent :
– être faciles à incorporer dans le béton et ne pas
perturber le malaxage (leur dispersion dans le
béton doit être rapide) ;
– se répartir de manière homogène lors du malaxage
au sein du béton (pas d’agglomération de fibres)
et lors du bétonnage
...

Selon les fibres utilisées (forme et nature) et les
ouvrages auxquels elles sont incorporées, ce rôle
se traduit par des améliorations relatives à :
– la cohésion du béton frais ;
– la déformabilité avant rupture ;
– la résistance à la traction par flexion ;
– la ductilité et la résistance post fissuration ;
– la résistance aux chocs ;
– la résistance à la fatigue ;
– la résistance à l’usure ;
– la résistance mécanique du béton aux jeunes
âges ;
– la réduction des conséquences du retrait par
effet de couture des microfissures ;
– la tenue au feu ;
– la résistance à l’abrasion
...


Pour améliorer les performances mécaniques des
bétons (ductilité, résistance en flexion, résistance
aux chocs, etc
...


3
...
5 - Les atouts des fibres

Nota
La structure du béton fibré et ses caractéristiques mécaniques in situ dépendent
aussi de sa mise en œuvre (effets liés à l’écoulement ; orientation préférentielle des
fibres parallèlement au sens de l’écoulement du béton et à la géométrie de la
structure)
...


Grâce à leurs propriétés mécaniques, les fibres,
permettent de mieux mobiliser la résistance intrinsèque du béton, de réaliser des pièces minces de
grandes dimensions et d’offrir au concepteur une
plus grande liberté architecturale
...


3
...
4 - Le rôle des fibres

Les fibres ont généralement pour rôle de renforcer
ou remplacer l’action des armatures traditionnelles
en s’opposant à la propagation des microfissures
...


121

Chapitre

3

• Les bétons aux nouvelles performances

L’incorporation de fibres dans le béton doit faire
l’objet d’une étude de formulation et d’une vérification de la compatibilité avec les autres constituants
...
Des essais peuvent être
nécessaires pour déterminer, la nature, la taille et le
dosage des fibres en fonction des caractéristiques
et des performances requises
...
4
...
) ;
– béton préfabriqué (poutres, voussoirs, tuyaux
d’assainissement, etc
...
) ;
– mortiers (prêts à l’emploi) de réparation et de
scellement
...

Elles sont particulièrement souples et insensibles
chimiquement mais peu résistantes au feu (température de fusion comprise entre 140 à 170 °C)
...
La
répartition des fibres est facile et ne nécessite pas
de précautions spécifiques lors du malaxage
...
Le
grand avantage des bétons de fibres de polypropylène est leur bonne résistance à la fissuration due
au « premier retrait », ainsi que leur résistance aux
chocs
...
4
...
Lorsqu’elles sont utilisées sous
forme de faisceaux, elles se séparent lors du malaxage
...


De ces propriétés découlent les applications privilégiées des bétons de fibres de polypropylène :
– dallages et aménagements urbains ;
– produits préfabriqués (parements) ;
– mortiers projetés ;
– enduits ;
– sculptures
...


122

éléments préfabriqués (meilleure résistance mécanique au jeune âge)
...
Elles permettent de réaliser
des parements esthétiques, avec des motifs très
précis, et sont utilisées aussi pour la formulation
des bétons projetés ou des mortiers de réparation
...
Ils sont utilisés dans les dallages et les sols industriels (sur sol
ou sur pieux), pour la fabrication de voussoirs de
tunnels, de coques ou la confection de pieux ou
pour réaliser des bétons projetés (pour la construction ou la réparation de revêtements de tunnels et
de galeries et le confortement de parois de soutènement en béton), pour la réalisation de nombreux
produits préfabriqués ainsi que pour la confection
de mortier de réparation ou de scellement
...
En
cas d’élévation importante de la température,
l’eau, restée prisonnière, se transforme en vapeur
...


Atouts des fibres métalliques
dans les bétons structurels

Les fibres métalliques sont utilisées pour améliorer
le comportement mécanique d’un béton de structure
...


L’incorporation dans le béton de fibres polypropylène (1 à 3 kg/m3) permet d’améliorer la tenue au
feu des bétons dont la compacité est particulièrement élevée
...
Elles créent ainsi en fondant un
réseau tridimensionnel constitué d’une multitude
de petits capillaires connectés (réseaux de drains)
susceptibles de permettre à la vapeur d’eau de s’échapper évitant ainsi les surpressions
...


Elles se substituent partiellement aux armatures
traditionnelles
...

Elles sont, en particulier, utilisées pour réduire les
risques de fissuration, espacer les joints de retrait,
améliorer la résistance en traction et au choc
...

Spécificité du comportement
des bétons fibrés
avec des fibres métalliques

Les fibres métalliques, notamment d’acier, ont fait
l’objet de nombreuses recherches pour développer
leurs emplois dans le béton
...


Si l’on applique un effet de traction au béton fibré,
il se comporte avant rupture selon trois phases :
– les fibres et le béton agissent ensemble dans une
phase élastique ;
– des microfissures se produisent, l’effort de traction est repris par les fibres qui limitent la propagation de la fissuration ;
– les fissures se développent, les fibres perdent
leur adhérence avec la matrice
...


Toute fibre d’acier qui traverse une fissure crée en
quelque sorte un « pont » entre les deux bords de
la fissure
...
C’est ainsi qu’une fibre s’oppose à l’élargissement de la fissure, jouant véritablement le
rôle d’une couture et augmente la résistance du
béton après fissuration
...
4
...

Elles apportent des caractéristiques mécaniques
post-fissuration au béton
...
Cette caractéristique et son coefficient
de dilatation du même ordre que celui de la pâte
de ciment confèrent aux bétons de fibres de verre
une bonne résistance à des températures élevées
...


Sur chantier, les mortiers de fibres de verre s’utilisent pour les enduits extérieurs monocouches, ainsi
que pour certains procédés d’isolation thermique
...


3
...
9 - Les fibres de verre
3
...
10 - Les techniques
de mise en œuvre
Les fibres de verre sont, grâce à leurs qualités
mécaniques et leur rigidité, des renforts très efficaces, mais elles sont sensibles aux alcalis libérés par
l’hydratation du ciment (protection ou imprégnation nécessaire)
...

• Béton coulé en place :
– à la pompe ;
– à l’aide d’une benne munie d’un manchon
...

• Béton projeté
...


Nota
L’incorporation des fibres dans le béton
doit être particulièrement soignée, elle
peut se faire :
– au malaxage (en centrale à béton) ;
– au moment du coulage (dans la toupie
sur le chantier) ;
– lors de la projection (béton projeté)
...
Les fibres de verre permettent la réalisation d’éléments de faible épaisseur (éléments
architectoniques, éléments de bardage, panneaux
de façade, etc
...

• Panneaux de façade minces de 10 à 15 mm
d’épaisseur ou panneaux sandwich à isolant
incorporé
...

• Éléments divers : coffret, coffrages, habillages
...


L’emploi de superplastifiant est recommandé pour
compenser la diminution d’ouvrabilité provoquée
par l’incorporation de fibres
...
5 Les Bétons Fibrés à Ultra hautes
Performances – BFUP
– une dureté de surface très importante ;
– une grande résistance à l’abrasion et aux chocs ;
– des aspects de parements particulièrement
esthétiques et une texture de parement très fine
...
La gamme s’est élargie : des bétons
courants, de résistance en compression de 30 MPa,
aux Bétons à Hautes Performances (BHP : plus de
50 MPa) et à Très Hautes Performances (BTHP: plus de
80 MPa)
...

Les Bétons Fibrés à Ultra hautes Performances
(BFUP), derniers nés de cette génération de bétons,
sont des matériaux à matrice cimentaire, renforcés
par des fibres et offrant des résistances en compression comprises entre 150 et 250 MPa
...

L’évolution des BFUP par rapport aux Bétons à
Hautes Performances (BHP) se caractérise par :
– leurs très grandes résistances en compression
mais aussi en traction ;
– leur composition spécifique et leur fort dosage en
ciment (700 à 1 000 kg/m3) et en adjuvants ;
– leur squelette granulaire spécifique (4 à 5 échelles de grains) et l’optimisation de leur empilement granulaire ;
– l’utilisation de granulats de faibles dimensions et
faisant l’objet d’une sélection particulière ;
– une teneur en eau beaucoup plus faible ;
– la présence de fibres (à un taux élevé de l’ordre
de 2 à 3 % en volume)
...
Pour les BFUP structuraux la présence
de fibres et les performances en traction conduisent à un comportement pseudo-ductile permettant de s’affranchir de tout ou partie des armatures
passives
...


Les BFUP peuvent notamment, être associés à de
la précontrainte par pré-tension ou par post tension, plus rarement à des armatures passives
...


3
...
1 - Historique des BFUP
et produits disponibles
sur le marché français

À partir des années 1990, une véritable rupture
s’est produite dans le développement des connaissances sur le béton avec la mise au point de nou-

126

veaux concepts sur la formulation des matrices
cimentaires, l’utilisation de fibres et l’optimisation
des empilements granulaires
...
5
...


L’obtention de résistances élevées et de faibles
perméabilités aux agents agressifs passe par une
réduction très importante de la porosité et plus
précisément du réseau des pores connectés, en
jouant sur deux paramètres :
– une teneur en eau extrêmement faible, grâce à
l’utilisation optimisée de superplastifiants qui
défloculent les grains de ciment (rapport E/C de
0
...
25) ;
– une compacité maximale, obtenue en utilisant
des composants correspondant à plusieurs classes granulaires (classiquement quatre à cinq qui
incluent ciment, ultrafines, fillers et sable)
...
L’optimisation de
l’empilement granulaire permet de diminuer le
volume des vides
...
Les contrôles réalisés ces
dernières années confirment la durabilité de la
solution retenue
...
La gamme DUCTAL est commercialisée par
Lafarge (DUCTAL FO à base de fibres organiques
pour les applications architectoniques, DUCTAL
FM à base de fibres métalliques pour les applications structurelles et DUCTAL FM résistant au feu)
...


Les BFUP présentent ainsi une très faible porosité
capillaire
...
Elles améliorent la rhéologie du béton frais,
participent activement à la résistance de l’ensemble
et ferment le réseau des pores à la diffusion des ions
et des gaz
...


127

Chapitre

3

• Les bétons aux nouvelles performances

Exemples de formulations de BFUP (pour 1 m3)
Ciment

Sable
fin

Quartz
broyé

Fumée
de silice

710 kg

1 020 kg

200 kg

230 kg

160 kg

10 kg

140 l

1 075 kg

1 050 kg

—

160 kg

220 kg

35 kg

200 l

siliceux et les pouzzolanes naturelles ou artificielles
(métakaolins)
...


L’emploi d’adjuvants, tels que les plastifiants
réducteurs d’eau et les superplastifiants fluidifiants,
permet de formuler les BFUP avec un très faible
rapport Eeff/Liant équivalent
...
Ces fibres ont une longueur
adaptée à la taille du plus gros grain et une section
assez faible
...

Les fibres métalliques sont utilisées pour des applications structurelles nécessitant des résistances
mécaniques importantes, les fibres polymères et
organiques plutôt pour des applications esthétiques et des éléments non structurels
...


Micrographie au microscope électronique à balayage d’un BFUP200
(grossissement 50) : la phase grise interstitielle représente le mélange des
silicates de calcium hydratés et de fumée de silice
...
Les ellipses blanches
sont des sections de fibres métalliques
...


3
...
3 - Microstructure des BFUP
et potentiel de cicatrisation

Les BFUP sont des matériaux à structure micrométrique (les composants des BFUP varient du millimètre au nanomètre)
...
Cette propriété
garantit une très faible perméabilité aux agents
agressifs
...
Les BFUP
possèdent ainsi une réserve de ciment anhydre qui
leur procure un potentiel d’auto-cicatrisation en
cas de fissuration
...
Ce phénomène constitue un atout particulièrement intéressant en termes de durabilité et de protection des fibres, des
câbles ou des armatures le cas échéant
...
5
...


La ductilité (capacité du matériau à se déformer
sous charge sans rupture fragile), la résistance en
traction et la ténacité (résistance à la micro-fissuration) des BFUP sont dues à la présence des fibres
(pourcentage variant généralement entre 2 et 3 %
en volume) et à l’interaction fibre-matrice
...


Les BFUP ont un comportement quasi linéaire jusqu’à une résistance à la compression à 28 jours
comprise entre 150 et 250 MPa
...

Comportement en traction

3
...
5 - Traitement thermique

Le comportement en traction est caractérisé par :
– un domaine de déformation élastique limité par
la résistance en traction de la matrice cimentaire ;
cette résistance est supérieure à 7 MPa en traction directe ;
– un domaine post-fissuration caractérisé par la
résistance en traction du matériau fibré obtenue
après fissuration de la matrice
...


Les BFUP peuvent faire l’objet de traitements thermiques juste après la fin de leur prise, ce qui permet :
– d’obtenir des résistances mécaniques élevées
très rapidement ;
– d’accélérer la maturation du matériau et de lui
conférer rapidement une stabilité dimensionnelle;
– d’obtenir des performances en traction et en
compression plus élevées ;
– d’améliorer la microstructure et donc d’améliorer la durabilité grâce à une réduction de la porosité ;
– de diminuer les effets différés du retrait et du
fluage ;
– de conférer une grande stabilité dimensionnelle
...


Selon le type de formule, la géométrie du corps
d’épreuve, le type de fibres et les modalités de
bétonnage, les BFUP ont une résistance en flexion
de l’ordre de 30 à 50 MPa
...


déformation sous charges permanentes (fluage) est
très fortement réduite
...


3
...
6 - Propriétés des BFUP

Le très faible fluage et le retrait de dessiccation
quasiment nul des BFUP, les rendent particulièrement intéressants pour la réalisation d’ouvrages
précontraints car les pertes de précontrainte sont
ainsi fortement réduites
...


Cinétique de durcissement

Ouvrabilité

La cinétique de durcissement des BFUP est adaptable en fonction du type de chantier et d’application, des conditions du chantier ou du procédé de
fabrication
...


Les formules types de BFUP conduisent, le plus
souvent, à des bétons, de consistance fluide, ils
sont en général autoplaçants et pompables ce qui
permet un remplissage aisé des coffrages et des
moules
...
Il est possible aussi à l’inverse de réaliser des
BFUP par extrusion
...
Ils sont bien sûr incombustibles
comme tous les bétons
...
Ce retrait n’est pas
gêné par le squelette granulaire, et la formation de
microfissures est extrêmement faible lorsque le
retrait est libre
...


Nota
– Retrait endogène : 300 à 500 µm/m
– Retrait de dessiccation : 50 à 100 µm/m
– Retrait total : 500 à 1 000 µm/m

Lors d’une élévation importante de la température,
l’eau présente dans le béton ne peut s’échapper,
compte tenu de la perméabilité très faible des
BFUP
...
L’utilisation de fibres de
polypropylène (quelques kg par m3 de béton) permet de créer lors de la fonte des fibres (à une température de l’ordre de 160 °C) un réseau poreux
connecté qui permet à la vapeur d’eau de s’évacuer et donc d’éviter l’écaillage
...

Grâce à la faible teneur en eau et la compacité du
matériau et à l’utilisation de fumées de silice, la

130

Dilatation Thermique

mélange à sec de poudres et de fibres (les fibres et
les divers adjuvants peuvent être conditionnés
séparément et incorporés en cours de malaxage)
...


Le coefficient de dilatation thermique des BFUP est
fonction du type de formulation
...

Résistance au choc

La fabrication des BFUP nécessite une grande précision du dosage, une régularité des constituants et
des contrôles rigoureux
...


Une maîtrise parfaite de la quantité d’eau et du
rapport eau/ciment est indispensable
...
Aucun ajout d’adjuvant ou d’eau n’est
autorisé après la fabrication du béton
...

Masse volumique

La durée entre la fabrication du BFUP et sa mise en
place doit rester compatible avec les moyens de
production à la centrale et de mise en œuvre sur le
chantier
...


Les formulations des BFUP peuvent être adaptées
à toutes les techniques de mise en œuvre
...
Ce
caractère autoplaçant des BFUP facilite le remplissage des coffrages ou des moules et permet le
coulage des pièces à géométrie complexe ou de
parois de faible épaisseur
...
5
...


La fluidité du matériau et sa faible granulométrie
imposent une étanchéité parfaite des coffrages
...
Les fibres ayant tendance
à s’orienter préférentiellement dans le sens d’écoulement du béton frais, il est généralement nécessaire d’éviter le cheminement du matériau lors de
sa mise en œuvre et les fronts de bétonnage
...


Abrasion (coefficient CNR)
Carbonation :
pénétration sur 15 mm
Perméabilité à l’oxygène
Coefficient de diffusion
des ions chlorure

Comme pour tous les bétons, des précautions particulières doivent être prises pour l’utilisation des
BFUP à des températures basses ou à l’inverse élevées
...


1 à 5
...
Certaines valeurs sont
extraites du guide AFGC (cf
...
5
...


La mise en œuvre nécessite la validation des procédures de bétonnage par des essais préalables de
convenance, une maitrise de la rhéologie du béton
frais en fonction des conditions climatiques, ainsi
qu’une maitrise des tolérances géométriques des
coffrages (le respect de ces tolérances est d’autant
plus indispensable que les éléments sont de très
faible épaisseur)
...
5
...
Elles offrent des applications innovantes, en particulier pour des structures très
minces, perforées ou ajourées jusque-là inaccessibles au matériau béton et réservées à d’autres
matériaux
...
5
...


132

– passerelle des anges (Herault)3 ;
– couverture de la gare de péage du Viaduc de
Millau (Aveyron)4 ;
– pont canal sur la LGV Est ;
– pont Pinel à Rouen ;
– centre d’autobus de la RATP à Thiais ;
– immeuble des grands moulins de Paris ;
– fondation Louis VUITTON à Paris ;
– toiture de la maison Navarra ;
– cinéma les enfants du paradis à Chartres ;
– coques de couverture des bassins de la station
d’épuration seine aval à Achères ;
– couverture du stade Jean Bouin à Paris5 ;
– musée National des Civilisations de l’Europe et de
la Méditerranée à Marseille : MUCEM (Bouchesdu-Rhones)6
...

En règle générale les BFUP à base de fibres métalliques sont destinées à des applications structurelles, ceux à base de fibres organiques à des
applications architectoniques
...


Les BPUP malgré un coût matière largement supérieur à celui des bétons traditionnels permettent de
réaliser des structures économiquement et environnementalement compétitives grâce :
– à une réduction des volumes de matériaux mis
en œuvre et donc des ressources naturelles utilisées (matières premières et énergie) ;

Les multiples performances des BFUP permettent
d’élargir les domaines d’utilisation des bétons en
particulier pour la réalisation de structures ou d’éléments de structures :
– soumis à de très fortes agressions chimiques ou
mécaniques ou à des chocs importants ;
– situés en site maritime (structures off shore…) ;
– nécessitant des gains de poids ;
– dont la conception à base de béton traditionnel
nécessiterait des ferraillages très denses ou des
bétonnages complexes
...
L’ouvrage est un pont routier constitué de poutres précontraintes par
pré-tention en BFUP connectées à un hourdis en béton traditionnel coulé
sur des prédalles en BFUP
...
Le tablier de la Chabotte n’a pas été recouvert d’étanchéité ni de couche de roulement
...

3
...
Elle est constituée de voussoirs préfabriqués précontraints par post-tension
...
L’ouvrage présente une géométrie complexe (forme gauche à génératrices hélicoïdales)
...
Il est constitué de 53 voussoirs préfabriqués à joints conjugués collés et assemblés
par des câbles de précontrainte
...
La couverture du stade Jean Bouin est une coque tridimensionnelle
constituée d’éléments de dalles nervurées triangulaires de grandes
dimensions en BFUP, associées à des inclusions en verre
...
Au MUCEM, le BFUP est utilisé pour l’ensemble des structures porteuses périphériques constituées de poteaux arborescents, pour la réalisation des résilles habillant les façades et les toitures ainsi que pour les
passerelles d’accès
...


ou ajourées
...

Pour les bâtiments de grande hauteur, par exemple, la réduction de section des poutres permet de
construire à coûts et à hauteur égaux des étages
supplémentaires
...


Les BFUP ont aussi été utilisés aussi bien en France
qu’à l’étranger pour la réparation, la rénovation, la
réhabilitation ou la protection d’ouvrages
divers dont en particulier : le viaduc de Valabres, le
musée de Toulouse Lautrec, l’ouvrage hydraulique
de Saint Julien, le viaduc de l’Huisne au Mans, le
pont d’Illzach…

Les performances mécaniques à court terme
contribuent à optimiser les procédés de construction
...
L’absence d’armatures
passives permet de réduire les délais de construction et les sections ou les épaisseurs des pièces
...
5
...


Valorisation des résistances
mécaniques

Le comportement mécanique du matériau permet
de concevoir des ouvrages particulièrement élancés et légers, notamment avec des concepts innovants tels que des structures nervurées en treillis

Les performances mécaniques des BFUP autorisent
une grande liberté de création de formes et de
volumes
...

Ces nouvelles recommandations (édition 2012)
comportent 4 chapitres
...


Le chapitre 1 « comportement et caractéristiques
mécaniques des BFUP »
précise les caractéristiques mécaniques des BFUP
(résistance en compression,résistance en traction,
module d’élasticité, coefficient de Poisson…) et
décrit les méthodes d’essais pour les déterminer et
les analyses pour les interpréter
...

L’épreuve de convenance consiste à réaliser un
élément témoin à l’échelle 1 permettant d’optimiser les méthodes de bétonnage et de prendre en
compte l’incidence de l’orientation privilégiée des
fibres par les parois du coffrage lors du coulage
...

Valorisation de la durabilité des BFUP

Les BFUP sont particulièrement adaptés aux environnements sévères tels que de fortes variations
de température ou d’hygrométrie, des agressions
chimiques par des ions chlorure ou des acides, des
cycles de gél-dégel…
Les gains sur la compacité du béton autorisent la
réduction de l’enrobage des armatures éventuelles
(armatures passives ou actives)
...
Il intègre les derniers résultats de recherche concernant
par exemple le dimensionnement des ouvrages
vis-à-vis du cisaillement
...


Le chapitre 3 « Durabilité des BFUP » décrit les principales caractéristiques des BFUP en terme de
durabilité
...


3
...
11 - Document de référence

Le document de référence
pour les BFUP a été édité
en janvier 2002 par l’Association Française de Génie
Civil (AFGC) dans sa collection de documents scientifiques et techniques :
« Bétons Fibrés à UltraHautes
Performances :
Recommandations provisoires »
...
Les BFUP en optimisant les ressources en
matériaux permettent de minimiser l‘empreinte
environnementale des structures
...

Des études ont démontré la recyclabilité des BFUP
et la valorisation potentielle de leurs constituants
dans la fabrication de nouveaux bétons
...


135

Chapitre

3

• Les bétons aux nouvelles performances

Ne nécessitant en général ni vibration, ni armatures
passives, les BFUP permettent une diminution de la
pénibilité sur les chantiers
...
5
...
Le concepteur doit avoir
un regard innovant sur la conception et la réalisation de la structure
...
Ces recherches visent à optimiser les
performances du matériau, à mieux appréhender
son comportement et ses propriétés, à mieux
comprendre les effets combinés des fibres et des
armatures passives ou de précontrainte sur les
caractéristiques mécaniques et la ductilité, à maîtriser les déformations au jeune âge (retrait endogène), à modéliser les écoulements du matériau
frais dans les coffrages et les moules et l’orientation
privilégiée des fibres
...
L’intérêt
économique potentiel en terme d’investissement
est consolidé par les gains sur la maintenance et
l’entretien au cours de la durée d’utilisation de
l’ouvrage
...


Les recherches se focalisent aussi sur la mise au
point de nouvelles applications et de nouvelles
solutions structurelles optimisées
...

Ils permettent d’inventer de nouvelles formes plus
légères qui n’ont de limite que la créativité des
architectes
...
5
...
Ils ouvrent de grandes
perspectives d’applications pour les structures
nécessitant résistances importantes, durabilité et
esthétisme
...


Ouvrage de référence :
Designing and Building
with UHPFRC
State of the Art and
Development
Édited by
François Toutlemonde
et Jacques Resplendino
WILEY

Les différents BFUP disponibles ont des comportements spécifiques, il est donc nécessaire de les
caractériser pour chaque application
...


136

Crédit photographique

Illustration de la couverture
David Lozach

H
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Araud [44], L
...
Bouchu [82-83-105], BPE, Cerib, H
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Donnaes [118], Grace-Pieri, R
...
Ivry, Y
...
-M
...
Maucuit-Lecomte, M
...
-M
...
Morog, Rector, P
...
Saillet [43], Vicat,
A
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Vonken, VPI, O
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Zanek [49], tous droits réservés
...
C
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Paris B 389 103 805

Impression
Imprimerie Chirat

Réédition janvier 2013

137



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