Beton Fibre a Ultra-hautes Performances

Strength. Performance. Passion.

Béton fibré à ultra-hautes performances Produit et applications Holcim (Suisse) SA

Table des matières

2

1

Matériau

3

1.1

Introduction

3

1.2

Technologie du matériau

4

1.3

Propriétés du béton frais

5

1.4

Propriétés du béton durci

5

2

Applications

7

2.1

Domaines d’applications

7

2.2

Exemples d’applications

9

3

BFUP BF UP Ho Holc lcim im – don donné nées es te tech chni niqu ques es et recommandations pratiques

17

3.1

Béton fi fibré à ultra-hautes pe perf rfo ormance cess Ho Holcim 70 707/7 /71 10

17

3.2

Consignes de mélange

17

3.3

Mise en place et cure

17

3.4

Caractéristiques du BFUP durci

18

3.5

Consignes de sécurité

18

3.6

Bilan écologique

18

3.7

Support technique

18

Béton fibré à ultra-hautes performances

Matériau

1 Matériau

1.1 Introduction ] m m / N [ n o i s s e r p m o c a l à e c n a t s i s é R

2

Durant ces dernières décennies, le béton armé s’est imposé comme un matériau fiable, robuste, polyvalent et convenant à la plupart des applications pratiques. Grâce aux développements successifs dans le domaine de la technologie du béton, la gamme de produits s’est continuellement étoffée pour répondre aux exigences les plus diverses des concepteurs et des entreprises de construction. Parallèlement à la résistance mécanique, d’autres propriétés, telles que la durabilité – considérée comme

BFUP (2000)

300 250 200

Béton à haute résistance (1990)

150 100

Béton (1950)

50 0

insuffisante pour certains ouvrages existants – ont fait

0,1

l’objet d’études approfondies, qui ont débouché sur la

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Rapport e/c [–]

mise au point d’un nouveau type de béton, dénommé béton fibré à ultra-hautes performances ou béton fibré

Fig. 1.1 Relation entre le rapport e/c et la résistance à la compression

ultra performant (BFUP). Ce nouveau béton haut de gamme permet d’atteindre des résistances mécaniques particulièrement élevées (résistance à la compression, à la traction directe et à la flexion) ainsi qu’une durabilité exceptionnelle, élargissant encore le domaine d’utilisation du béton.

fig. 1.1 illustre la relation entre le rapport e/c et la résis Le BFUP se distingue du béton usuel ou du béton à haute

tance à la compression tout en définissant les domaines

résistance par sa formulation, en particulier le diamètre

des trois types de bétons cités. La fig. 1.2 reprend cette

maximal du granulat et le rapport eau/ciment (e/c). La

désignation et mentionne les références normatives.

Type de béton

Propriétés mécaniques

Béton

Classe de résistance

0,7

Dmax [mm] Rapport e/c 8–32

0,45–0,65

jusqu’à C50/60

Normes SN EN 206-1, SIA 262

Béton à haute

Classe de résistance comprise

8–32

0,30–0,40

SN EN 206-1,

résistance

entre C55/67 et C100/115

Béton fibré à

Résistance à la compression

ultra-hautes

> 150 N/mm2, haute résistance

Dimensionnement par analogie avec la

performances

et comportement écrouissant

norme SIA 262 ou d’autres publications

(BFUP)

en traction

scientifiques reconnues

SIA 262 <1

0,15–0,25

SN EN 1504-3,

Fig. 1.2 Classification des types de bétons avec leurs références normatives


3

Matériau

1.2 Technologie du matériau

De plus, le remplacement des granulats grossiers par du sable de quartz conduit à une très grande compacité et

Le BFUP présente une très haute résistance à la traction,

une excellente homogénéité. La matrice ainsi obtenue

à la compression et une excellente durabilité. Ces pro -

présente une réduction drastique de la taille des défauts

priétés exceptionnelles découlent directement des trois

internes (fig. 1.3).

développements technologiques fondamentaux suivants: Réduction du rapport e/c Optimisation du squelette granulaire

Comparativement à un béton usuel ou à un béton à hau-

La granularité est élargie dans les fractions très fines par

te résistance, le BFUP présente une quantité d’eau de

l’utilisation de fumée de silice, qui a pour effet de remplir

gâchage similaire et un dosage en ciment nettement

de façon optimale les interstices du squelette granulaire.

supérieur. Il en résulte un rapport e/c beaucoup plus bas, donc une forte réduction de la porosité de la pâte de ciment durcie. La taille moyenne des pores est fortement réduite et ceux-ci ne sont plus interconnectés. De par le très faible rapport e/c, les grains de ciment ne peuvent s’hydrater complètement et agissent, dans la matrice, comme un filler de haute qualité. Ceci confère au béton un excellent potentiel d’auto-cicatrisation. La consistance du béton frais est garantie par l’utilisation de fluidifiants de nouvelle génération. Addition de fibres métalliques ou synthétiques

Fig. 1.3 Composants d’un BFUP: fumée de silice, ciment et sable de quartz

4


Un haut dosage en fibres métalliques (2 à 6% en volume) confère à la

Matériau

Fig. 1.4 Comparaison du volume de fibres dans un BFUP (3%), à gauche, et dans un béton fibré ( 0,5%), à droite

matrice cimentaire très résistante une excellente ductili-

d’ancrage. En plus de ses propriétés mécaniques, le BFUP

té (capacité de déformation sans rupture brutale) ainsi

présente une très haute résistance à la carbonatation,

qu’une certaine résistance post-fissuration. La répartition

aux attaques acides, aux attaques sulfates et au gel en

homogène des fibres permet d’armer efficacement toute

présence de sels, ce qui garantit une excellente protec-

la section de l’élément, jusqu’à sa surface (fig. 1.4). L’effi-

tion des fibres et des armatures éventuelles, même en

cacité du fibrage dépend du dosage, du matériau, de la

cas de faible enrobage.

géométrie et de l’orientation des fibres. Compression Lors d’un essai de compression, le BFUP se comporte pra-

1.3 Propriétés du béton frais

tiquement de façon linéaire jusqu’à la contrainte maximale. Les fibres métalliques permettent ensuite d’éviter

Le BFUP est un matériau à base de liant hydraulique, qui

une rupture fragile (fig. 1.5).

durci à température ambiante lorsque qu’il est mélangé à l’eau de gâchage. Il ne nécessite aucune vibration lors de sa mise en place. Son excellente ouvrabilité autorise à la fois des applications en préfabrication et sur chantiers. La consistance, adaptée au mode de mise en place, peut être fluide dans le cas d’un coffrage de géométrie complexe ou thixotrope dans le cas d’un bétonnage en pente.

1.4 Propriétés du béton durci Le BFUP présente une très haute résistance mécanique, une excellente résistance à l’abrasion et une très grande résilience, très favorable en cas de choc ou d’explosion. Ces propriétés peuvent encore être améliorées par une

n o i s s e r p m o c e d e t n i a r t n o C

≈ 200 N/mm2

BFUP

≈ 40 N/mm 2

Béton C30/37 ≈–2‰

≈–4,5‰ Déformation

Fig. 1.5 Comportement en compression d’un BFUP avec 2,5% volumique de fibres métalliques comparativement à un béton C30/37

cure thermique. La résistance à la traction et à la compression du BFUP assurent une adhérence élevée avec les armatures et permettent une réduction des longueurs


5

Matériau

Traction

déformations se concentrent dans une seule fissure qui

Le comportement d’un BFUP lors d’un essai de traction

s’ouvre progressivement avec un arrachement des fibres.

présente trois domaines distincts: élastique, écrouissant

La contrainte de traction diminue graduellement avec

(fonction du type, du dosage et de la géométrie des

l’ouverture de la fissure pour tomber à zéro à l’arrache-

fibres) et adoucissant (fig. 1.6). La résistance à la traction

ment total des fibres. A ce stade, l’ouverture maximale

d’un BFUP dépasse nettement celle d’un béton usuel ou

de la fissure correspond environ à une demi-longueur de

à haute résistance et peut être considérée dans le calcul

fibre (wmax ≈ lf /2).

de résistance en section. Une fois la résistance en traction de la matrice cimentaire atteinte, le fibrage métalli-

Incendie

que assure une microfissuration répartie et pratique-

Tout comme un béton usuel, le BFUP est incombustible.

ment invisible. Il confère ainsi au BFUP une capacité de

Selon l’application visée, une addition judicieuse de

déformation jusqu’à environ 2‰ d’allongement. Une fois

fibres de polypropylène particulières permet d’obtenir un

la résistance maximale en traction du BFU P atteinte, les

BFUP résistant au feu.

≈ 8–12 N/mm2 e n t o n i i t a r c a t r n t o e C d

Δl

w

l

élastique

écrouissant

adoucissant

Béton Aucune fissuration

Micro-fissuration répartie ≈ 2‰

Déformation ( = ∆l/l)

Macro-fissure localisée (wmax ≈ lf /2) Ouverture de fissure (w)

Fig. 1.6 Comportement en traction d’un BFUP (Holcim 707 avec 3% volumique de fibres métalliques de longueur lf )

Fig. 1.7 Comportement écrouissant en traction avec apparition de micro-fissures réparties

6


Fig. 1.8 Arrachement des fibres hors de la matrice durant la phase adoucissante

∆l

Applications

2 Applications

2.1 Domaines d’applications Les domaines d’applications du BFUP sont très variés. Le BFUP peut être utilisé seul ou être lié monolithiquement, avec un béton usuel ou des poutres métalliques, pour fonctionner comme une structure mixte. Son emploi sera

Durabilité

d’autant plus efficace si plusieurs de ses propriétés parti-

+

culières (durabilité, résistance à la compression et à la traction) sont exploitées simultanément (fig. 2.1). Les

++

principales applications peuvent être classées dans trois

++ +++

domaines: nouvelles constructions, renforcement/réhabilitation de structures et éléments non structurels. La fig. 2.2 illustre les sections de poutres de même résis -

Résistance à la compression

++

Résistance à la traction

+

tance, conçues avec différents matériaux. L’économie de

+

matériau, rendue possible par l’utilisation d’un BFUP, est clairement mise en évidence. La réduction de section de la structure porteuse permet d’augmenter les volumes exploitables, alors que la réduction de la masse rend possible une diminution de la taille des fondations et des

Fig. 2.1 Optimisation de l’emploi du BFUP par l’exploitation simultanée de ses propriétés principales. Degré d’efficacité: + = bon, ++ = très bon, +++ = excellent

BFUP

Acier

Béton précontraint

140 kg/m

112 kg/m

467 kg/m

Béton armé

530 kg/m

Fig. 2.2 Sections transversales de poutres de même résistance conçues avec divers matériaux


7

Applications

Couche de BFUP armé, 50–80 mm

Couche de BFUP, ≈ 30 mm

Béton armé

Béton armé

Fig. 2.3 Protection ou renforcement d’un béton armé par une couche de BFUP

porteurs verticaux. A masses linéaires égales, il serait

Dans le cas d’une réhabilitation d’un élément en béton

aussi possible d’augmenter les portées des poutres, donc

armé, la couche de BFUP peut jouer un rôle de protection

de réduire le nombre de colonnes. Dans le cas du BFUP,

ou de renforcement (fig. 2.3).

en particulier en cas de poutres précontraintes, il est possible de se passer d’armature passive, ce qui signifie une intervention manuelle de moins.

Nouvelles constructions (préfa-

s n o i t a s i l i t u ’ d s e l p m e x E

Renforcement et/ou réhabilitation

briquées ou betonnées en place) (éléments mixtes BFUP-béton)

non structurels

• Dalles minces

• Mobilier

• Couches minces appliquées de façon

• Dalles nervurées

monolithique sur un élément en

• Œuvres d’art

• Poutres légères

béton existant afin d’en augmenter sa

• Objets design (vases, lampes,

• Eléments de façade architec-

durabilité, son étanchéité et/ou sa

plan de travail de cuisines,

capacité portante (dalle de roulement,

baignoires)

tonique • Coffrage perdu servant de

colonnes, parapets de ponts)

• Caissons de stores

peau aux éléments très expo- • Eléments localement très sollicités sés (bordures de ponts, STEP) • Têtes de poinçonnement

mécaniquement (articulations, joints) • Couches de protection étanches et à

• Têtes d’ancrages

haute résistance à l’abrasion pour l’in-

• Parois anti-bruits

dustrie ou les ouvrages hydrauliques

• Pieux battus • Consoles de balcons • Fibres métalliques ou

e r u s t e a p y m T r • a ’ d

synthétiques

• Elément de protection contre les actions dynamiques (chocs, explosions) • Fibres métalliques

• Non fibré

• Armature passive

• Fibres synthétiques ou éven-

Armature passive

• Précontrainte

Fig. 2.4 Les trois principaux domaines d’applications du BFUP

8

Eléments


tuellement métalliques

Applications

2.2 Exemples d’applications

ment, une variante usuelle de surbéton muni d’une étanchéité aurait nécessité une épaisseur plus impor tante et

Etanchéité du pont de Brunnentobel, Rüthi

une adaptation du profil de la chaussée, ainsi que du

Le pont de Brunnentobel, situé sur la commune de Rüthi

trottoir, avant et après le pont . Cette limitation de la

(SG), a été réalisé vers la fin des années soixante en béton

zone de travaux de revêtement a rendu la variante BFUP

armé, compacté par damage. Selon l’usage courant de

plus économique. De plus, la durée d’intervention a été

l’époque, aucune étanchéité n’a été mise en place pour

fortement raccourcie (mise en soumission en juin, réali-

protéger la dalle de roulement. Afin de stopper la corro-

sation en septembre et octobre de la même année).

sion naissante des armatures et d’assurer une prolongation de la durée d’utilisation, il a été décidé de protéger

Les principaux avantages de la variante en BFUP Holcim

et d’étancher le pont par une couche de BFUP Holcim. Le

étaient les suivants:

support, c’est-à-dire la dalle de roulement ainsi que la

• Faible épaisseur de la couche de BFUP permettant

partie supérieure des faces latérales, a été préparé par

d’éviter des adaptations du profil de la chaussée et

hydrodémolition. La dalle de roulement, présentant une

du trottoir.

pente de 5%, a ensuite été recouverte par une couche de

• Très haute résistance à la carbonatation et à la péné-

BFUP d’une épaisseur moyenne de 3 cm. Le BFUP a été

tration des chlorures garantissant la protection des

produit sur le chantier à l’aide d’un malaxeur mobile.

armatures existantes.

Cette couche de BFUP sert à la fois de protection et de reprofilage de la surface. L’utilisation du BFUP a permis

• Limitation de la durée totale des travaux à huit semaines, sans interruption de trafic.

de confiner la zone de travaux au pont seul. Effective-

Fig. 2.5 Mise en place du BFUP thixotrope sur le support en béton préparé par hydrodémolition

Fig. 2.6 Finition de la surface du BFUP à l’aide d’une taloche

Couche de BFUP (épaisseur 3 cm sur la dalle de roulement et 5 cm latéralement) 5%

Pont existant

Fig. 2.7 Coupe longitudinale du pont et de sa couche protectrice en B FUP, après réhabilitation


9

Applications

Réhabilitation du pont de Dalvazza Ce pont en béton armé, construit dans les années 1920 pour enjamber la Landquart au niveau de la commune de Küblis (GR) et d’une grande importance historique, nécessitait une réhabilitation complète. Le passage de véhicules agricoles très larges avait, de plus, causé d’importants dégâts aux éléments structurels situés au-dessus

Fig. 2.8 Pont de Dalvazza avant sa réhabilitation

Fig. 2.9 Bétonnage de la couche BFUP multifonctionnelle, servant à la fois de renforcement, d’étanchéité et de revêtement

de la dalle de roulement. La réhabilitation du pont a été effectuée en 2008 tout en respectant les consignes de protection des monuments historiques. En tant que référence du patrimoine construit, ce pont devait conserver au maximum son aspect d’origine. Ce pont présente d’ailleurs un système statique très particulier, car il fonctionne à la fois comme un arc sous-tendu (bow-string) et comme une poutre Vierendeel. Des méthodes usuelles d’assainissement du béton ont été utilisées pour les montants. La dalle de roulement a, quant à elle, été renforcée par une couche de BFUP Holcim contenant 3% de fibres métalliques et munie d’une armature passive dans le sens longitudinal. Cette couche de BFUP, bétonnée en place sur un support préparé par hydrodémolition et d’une épaisseur moyenne de

10


Fig. 2.10 Gravillonnage appliqué à refus sur le BFUP frais et servant de revêtement routier antidérapant

Applications

Fig. 2.11 Pont de Dalvazza après intervention

50 mm, devait assurer simultanément plusieurs fonctions importantes: • Renforcement de la dalle de roulement (flexion, effort tranchant et poinçonnement). • Protection et ancrage de l’armature longitudinale de renforcement de la dalle servant de tirant à l’arc. • Etanchéité et protection de la dalle de roulement ainsi que des entretoises situées en-dessous.

213

• Revêtement routier (absence d’enrobé bitumineux). La fonction antidérapante est assurée par un gravillonnage appliqué à refus sur le BFUP frais.

Couche de BFUP armé de 2 à 8 cm d’épaisseur

Cette méthode d’exécution, exploitant parfaitement les multiples avantages du BFUP Holcim, a permis une forte réduction de la durée des travaux. Fig. 2.12 Coupe transversale du pont de Dalvazza avec sa couche BFUP multifonctionnelle (cote en cm)


11

Applications

Couche de protection d’un puisard à Sevelen Le réservoir collecteur en béton d’une fabrique de textiles présentait des dégâts de surface, consécutifs à des écoulements réguliers d’eau agressive (pH très variable) à haute température (chocs thermiques). La variante de réfection devait assurer une excellente durabilité tout en minimisant la perte de volume utile du collecteur. Suite à de mauvaises expériences sur un joint d’étan chéité existant, les revêtements synthétiques n’étaient pas admis. La variante traditionnelle d’un surbéton de 15 cm d’épaisseur a donc été rapidement écartée au profit d’un BFUP. La très haute durabilité du BFU P permettait de réduire drastiquement l’épaisseur de la couche de protection, qui Fig. 2.13 Vue d’ensemble du réservoir collecteur (au premier plan)

a finalement été dictée par des critères de mise en place. Il en résulte finalement une perte de volume utile trois fois plus faible que pour la variante de base. La couche de protection des murs, d’une épaisseur de 5 cm, est constituée d’un BFUP Holcim de consistance fluide, produit en centrale à bétons, transporté par camion malaxeur, puis introduit dans un coffrage une face sur une hauteur de 2,50 m. Le BFUP appliqué sur le radier a été produit sur

BFUP (épaisseur 5 cm)

place par l’entreprise. N’étant pas fixée par le mode de mise en place, l’épaisseur a pu être réduite à un minimum de 3 cm. Le support présentant une pente longitu-

BFUP thixotrope (épaisseur 3 cm)

dinale de 3%, le BFUP thixotrope de Holcim, adapté aux couches minces en pente jusqu’à 6%, a été retenu.

3%

Puisard

La mise en œuvre de BFUP Holcim dans ce puisard se distinguait par les avantages suivants: • De par sa petite épaisseur, le BFUP permet une plus

Fig. 2.14 Coupe type du réservoir collecteur et de sa protection en BFUP après réhabilitation

faible réduction de volume qu’un surbéton traditionnel. • Grâce à son excellente durabilité, le BFUP assure une très longue durée de service, même dans ce milieu d’eaux industrielles agressives. • Le fibrage du BFUP permet d’éviter la fissuration et assure une étanchéité durable du revêtement.

Fig. 2.15 Mise en œuvre du BFUP thixotrope de Holcim sur le radier présentant une pente de 3%

12


Applications

Renforcement de la dalle d’un garage de caserne de

fonction particulière, ainsi que la situation urbaine du

pompiers, Genève

bâtiment, ont mis en exergue de nombreux avantages de

La dalle nervurée de la halle aux véhicules de la caserne

la variante en BFUP Holcim:

des pompiers de Genève, construite en 1957, ne présen-

• Utilisation non perturbée des locaux de l’étage infé-

tait pas une sécurité structurale suffisante pour accueillir

rieur grâce à la conservation de la dalle existante. De

la nouvelle génération de tonne-pompe et nécessitait un

plus, l’équipement technique suspendu sous la dalle a

renforcement. Le projet original, prévoyant une démoli-

pu être intégralement maintenu.

tion et reconstruction à neuf, a été avantageusement substitué par une variante d’entreprise. Celle-ci était

• Le BFUP permet un renforcement à la flexion et à l’effort tranchant sans augmentation du poids propre.

basée sur un renforcement de la dalle existante par une

• Très faible entrave à l’exploitation de la caserne des

couche de BFUP armé de 50 mm d’épaisseur. Le BFUP,

pompiers (en alerte permanente) par la possibilité

intégralement produit par la centrale Holcim de Vernier,

d’une exécution par étapes.

a été mis en œuvre en six étapes de 8

m 3.

Le niveau final

de la couche de BFUP a été assuré par l’emploi d’une poutre vibrante. La cure a été effectuée à l’aide d’un produit de cure usuel.

• Emissions de bruits et de poussières très limitées (environnement urbain sensible). • Réduction drastique des transports de matériaux (très peu de matériaux de démolition et volume de nouveau BFUP très limité).

Cette caserne des pompiers jouant un rôle capital pour la sécurité en ville de Genève, il était hors de question d’en

• Forte réduction de la durée des travaux par rapport à la variante de remplacement.

perturber trop son exploitation durant les travaux. Cette

Fig. 2.16 Mise en place du BFUP sur la dalle existante, préalablement rabotée et nettoyée

Fig. 2.17 Lissage du BFUP avec une poutre vibrante afin d’en garantir le niveau

BFUP armé, épaisseur 5 cm 5 8 Dalle nervurée existante

22 6 6 57

Fig. 2.18 Coupe transversale de la dalle nervurée et de son renforcement en BFUP armé (cotes en cm)

57


13

Applications

14


Applications

Réfection d’une pile de pont sur l’A1, Killwangen

tie inférieure, fortement exposée aux projections d’eau

La pile centrale d’un passage supérieur de l’autoroute A1,

chargée de chlorures. Les éléments ont été collés entre-

situé à proximité de Killwangen, présentait une très forte

eux par une résine époxy.

contamination par les sels de déverglaçage, ainsi que des dégâts de gel et de corrosion de l’armature. La réhabilita-

Cette réalisation avec du BFUP Holcim présente ici les

tion consistait à envelopper et à protéger la pile par une

avantages suivants:

sorte de blindage préfabriqué en BFUP Holcim. Le béton

• Simplification de l’exécution dans une zone de chan-

contaminé a préalablement été enlevé et les armatures

tier dangereuse, confinée entre les voies d’une auto-

mises à nu. La pile a ensuite été enveloppée par huit

route extrêmement chargée.

boucliers préfabriqués en BFUP de 4 cm d’épaisseur, re-

• Raccourcissement de la durée du chantier grâce à la

prenant la géométrie d’origine. L’interstice entre la pile et les boucliers en BFUP, servant de coffrage, a finalement

préfabrication. • Garantie d’une très haute durabilité dans une zone

été comblé par un béton autocompactant (SCC). La hau-

pratiquement inaccessible.

teur des boucliers préfabriqués en BFUP a été fixée à 3 m,

• Contrôle qualité optimal des éléments préfabriqués.

ce qui permet d’éviter des joints horizontaux dans la par-

• Utilisation des éléments BFUP comme coffrage.

Fig. 2.19 Préfabrication d’un élément en BFUP

Fig. 2.20 Pile de pont après réhabilitation avec des éléments préfabriqués en BFUP

Elément préfabriqué en BFUP en forme de L, épaisseur 4 cm Détail Détail

Résine époxy

BFUP Pile de pont existante Détail

Détail

SCC

Remplissage en SCC Détail

Béton existant

Fig. 2.21 Section de la pile de pont (3,90 x 1,05 m) après réhabilitation et détail du joint de recouvrement


15

Applications

des travaux coûteux ainsi que d’importantes perturbations du trafic ferroviaire. Dans le but d’en accroître leur durabilité, il a été décidé de réaliser un ouvrage pilote en béton armé, protégé par une couche d’étanchéité en BFUP Holcim. Le canal en béton armé a été préfabriqué sur le chantier à proximité de la voie. Sa face supérieure, ainsi que les retombées latérales, ont ensuite été recouvertes par une couche de 30 mm de BFUP produit sur site à l’aide de deux malaxeurs mobiles à axe vertical. La mise en place définitive de l’élément terminé a été réalisée en une nuit, avec une interruption minimale du trafic.

Fig. 2.22 Vue d’ensemble du canal pilote muni d’une couche de protection en BFUP

L’emploi du BFUP Holcim présentait les avantages suivants: • Nette augmentation de la durée d’utilisation en comparaison d’une étanchéité classique.

Etanchéité d’un aqueduc sous une voie CFF, Escholzmatt

• Réduction des coûts à moyen et long terme grâce à un

Les aqueducs sous les voies ferrées peuvent présenter,

entretien réduit, une diminution des perturbations de

après une certaine durée de service, une étanchéité défi-

trafic et une augmentation de la durée de service.

ciente et même des problèmes structurels. Malgré leur

• Réduction de la hauteur statique grâce aux propriétés

faible taille, leur réhabilitation implique généralement

mécaniques du BFUP.

Couche de BFUP, épaisseur 3 cm

Fig. 2.23 Coupe, à l’axe de la voie CFF, du canal et de sa couche protectrice en BFUP

16


BFUP Holcim – données techniques et recommandations pratiques

3 BFUP Holcim – données techniques et recommandations pratiques 3.1 Béton fibré à ultra-hautes performances Holcim 707/710

du malaxeur. Il est conseillé de limiter le remplissage du malaxeur aux deux tiers de sa capacité. L’introduction optimale des composants dans le malaxeur se fait de la

Le BFUP Holcim 707/710 a été développé sur la base des

façon suivante:

principes technologiques décrits au chapitre 1, en pre-

1. Introduction de 50% du prémix

nant particulièrement en compte la réduction des émissions de CO 2 grâce à l’utilisation de ciments à faible taux de clinker. Le BFUP Holcim 707/710 est un prémix indu-

(ciment, fumée de silice et sable) 2. Déversement de la totalité de l’eau de gâchage, puis de l’adjuvant

striel, constitué de ciment selon SN EN 197-1, de fumée

3. Introduction du solde du prémix

de silice selon SN EN 13267 et de sable de quartz, condi-

4. Ajout des fibres.

tionné en sacs de 25 kg ou en big bags. Les fibres et l’ad juvant (livrés en même temps que le prémix), ainsi que

Dans le cas de centrales fixes, l’eau de lavage (recyclée)

l’eau de gâchage sont ajoutés lors du malaxage. Le BFUP

risque de contenir des fibres.

Holcim 707 présente une consistance fluide et convient particulièrement aux applications horizontales et aux éléments coffrés, alors que le BFUP Holcim 710 est prévu

3.3 Mise en place et cure

pour les bétonnages sur des supports en pente. La mise en place du BFUP Holcim 707/710 peut se faire à Le BFUP Holcim 707/710 dépasse largement les exigences

l’aide d’outils de chantier usuels (brouettes, pelles, râ -

de la norme SN EN 1504-3 «Produits et systèmes pour la

teaux). Le dimensionnement des coffrages doit se faire

protection et la réparation des structures en béton –

en admettant une poussée hydrostatique du béton frais.

Réparation structurale et non structurale» (classe R4).

De par la grande finesse des constituants, le coffrage doit être particulièrement étanche (aucune capacité de colmatage des joints entre les panneaux). En cas d’applica-

3.2 Consignes de mélange

tion monolithique sur un béton existant, le support doit être rendu rugueux (si possible par hydrodémolition),

Des consignes de mélange du Holcim 707/710, indiquant

nettoyé et saturé d’eau avant le bétonnage. Ces exigen-

précisément les dosages de l’eau, de l’adjuvant et des

ces sont identiques à c elles d’un mortier de réparation

fibres, sont élaborées spécifiquement pour chaque objet.

usuel.

Le malaxage peut se faire sur chantier à l’aide de malaxeurs usuels à axe vertical. La durée de malaxage, qui

Le BFUP Holcim 707/710 atteint ses caractéristiques

dépend du mélange utilisé, du volume de la gâchée et du

mécaniques sans recourir à une cure thermique. Dès sa

type de malaxeur, est de 8 à 20 minutes. La gestion des

mise en place, le BFUP Holcim 707/710 doit être protégé

matériaux, en particulier en centrale à bétons, doit être

de la dessiccation par des méthodes de cure garantissant

planifiée en détail pour optimiser la manutention et les

une humidité de surface durant 7 jours (brumisation

temps de production. Afin d’éviter la formation d’agglo-

d’eau puis recouvrement d’une feuille plastique). Dans

mérats de fibres (oursins), il faut veiller à les séparer (à

certains cas, il est aussi possible de recourir à des pro -

l’aide d’une grille ou d’une goulotte vibrante) avant leur

duits de cure. A l’état durci, le BFUP peut être travaillé

introduction dans le mélange visqueux. La haute viscosité

(sciage, forage, ponçage) comme un béton usuel.

du BFUP à l’état frais impose une importante puissance


17


3.4 Caractéristiques du BFUP durci

3.6 Bilan écologique

Selon les applications, les résistances à la compression, à

De par sa structure intrinsèque, le BFUP contient plus de

la traction et à la flexion peuvent être fortement influen-

ciment qu’un béton usuel ou à haute résistance. L’emploi

cées par la géométrie de l’élément et l’orientation des

de ciments à facteur clinker réduit (CEM II/B, CEM III/B)

fibres. Les valeurs données dans la fig. 3.1 sont donc indi-

donc à plus faible émission de CO 2, permet cependant

catives et susceptibles de varier. Les valeurs de calcul à

d’améliorer le bilan carbone par mètre cube de BFUP. Si

considérer dans le dimensionnement devraient, si possi-

l’on considère, de plus, la durée d’utilisation prolongée,

ble, être basées sur des essais préliminaires spécifiques à

l’entretien réduit, la réduction de la durée du chantier, la

l’objet.

diminution des sections (enrobage réduit, propriété mé caniques accrues) et l’économie de matériau, on obtient un bilan écologique global très favorable.

3.5 Consignes de sécurité Le BFUP contient du ciment, de la fumée de silice et du

3.7 Support technique

sable de quartz. Les mesures de sécurité sont donc iden-

18

tiques à celles d’un béton usuel (protection de la peau,

Holcim (Suisse) SA se tient volontiers à votre disposition

des yeux et des voies respiratoires). La présence de fibres

pour toute question relative à la conception d’ensemble,

métalliques de petites dimensions impose, de plus, des

au dimensionnement, à la soumission, au mode d’exécu-

mesures de protection adaptées pour éviter toute blessu-

tion, aux essais et au contrôle qualité de vos projets en

re à l’état frais ou durci.

BFUP.



Propriété

Unité

Age

BFUP Holcim 707/710

[jours] Rapport eau/ciment Masse volumique du béton frais Résistance à la

compression 1)

Résistance à la flexion 1) Résistance à la traction

avec 3% de fibres

sans fibres

–

< 0,18

< 0,18

kg/m3

2425

2260

7

140–170

80–100

28

180–210

120–140

7

35–45

15–20

28

40–50

20–25

N/mm2

28

8–12

5–7

‰

28

1–3

0

N/mm2

28

45 000–50 000

40 000–45 000

‰

28

0,40–0,70

0,60–0,90

180

0,55–0,85

0,85–1,15

N/mm2 N/mm2

2)

Ecrouissage en traction (allongement) 2) Module d’élasticité, SN EN 13412 Retrait (HR = 70%, T = 20 °C)

Abrasion selon Böhme (sec), SN EN 13892-3

mm

28

1,3

–

Abrasion selon Böhme (humide), SN EN 13892-3

mm

28

2,1

–

g/m2h

7

1,8

–

m2/s·10–12

7

2,4

–

g/m 2

7

8,0

–

Résistance aux sulfates Δl, SIA 262/1, Annexe D

‰

33

aucun gonflement

–

Résistance à la carbonatation (56 jours, 1% CO 2),

mm

28

< 0,1

–

kg/m 2h0,5

28

0,05

–

Adhérence, SN EN 1542

N/mm2

28

2,9 3)

–

Adhérence après cycles de gel dégel en présence

N/mm2

70

3,1 3)

–

–

28

Perméabilité à l’eau q w, SIA 262/1, Annexe A Résistance aux chlorures D cl, SIA 262/1, Annexe B Résistance au gel en présence de sels de déverglaçage m, SIA 262/1, Annexe C

SN EN 13295 Absorption capillaire, coefficient d’absorption S, SN EN 13057

de sels de déverglaçage, SN EN 1542 Résistance aux attaques acides (28 Tage, 5% H2SO4)

résistances à la

–

compression et à la flexion non modifiées

1)

Mesuré sur prismes 4 x 4 x 16 cm par analogie avec la norme SN EN 196-1

2)

Mesuré sur des échantillons de 20 x 5 x 100 cm

3)

Rupture dans le béton de support

Fig. 3.1 Données techniques du BFUP Holcim 707/710 (valeurs moyennes)


19

Holcim (Suisse) SA Hagenholzstrasse 83 8050 Zurich Suisse Téléphone +41 58 850 68 68 Téléfax +41 58 850 68 69 [email protected] www.holcim.ch

Région Suisse alémanique Holcim (Schweiz) AG Hagenholzstrasse 83 8050 Zurich Suisse Téléphone conseils +41 58 850 68 68 Hotline commandes +41 800 55 95 96 Téléfax +41 58 850 62 16 logon.holcim.com Région Suisse romande Holcim (Suisse) SA 1312 Eclépens Suisse Téléphone conseils +41 58 850 92 53 Hotline commandes +41 800 55 95 97 Téléfax +41 58 850 97 79 logon.holcim.com Région Tessin Holcim (Svizzera) SA Via Moree 16 6850 Mendrisio Suisse Téléphone conseils +41 58 850 22 00 Hotline commandes +41 800 55 95 98 Téléfax +41 58 850 22 19 logon.holcim.com

OCT 11 / L / T / 0,5

Beton Fibre a Ultra-hautes Performances

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