Production de bétons armés de fibres en centrales à béton

Production de bétons armés de fibres en centralesà béton

Claude PloyaertConcrete Technology Engineer

05/06/2014

Plan

de

l’exp

osé Le béton renforcé de fibres1

Composition du béton armé de fibres2Comment est proposé le béton

renforcé de fibres3Inter-Beton + Bekaert = Steelmix4

1

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Le béton renforcé de fibres

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1 Avantages du béton

• Epouse toutes les formes• Matériaux pierreux (naturel, local, …)• Résistant au feu• Durable• Durci à température ambiante• Rapport qualité-prix• Faible coût d’entretien• Recyclable• …

Pont Mativa - Liège 1905(Pont Hennebique)

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1 Caractéristiques mécaniques

• Résistance à la compression élevée

• Matériaux “cassant/fragile”

• Résistance à la traction très faible

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1Le béton armé

• Pose d’armatures = travail intensif et erreurs non exclues• Parfois pose dans des conditions de travail difficile• L’armature travaille uniquement dans la zone où elle se trouve• Risque de corrosion et éclatement du béton d’enrobage

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> Renforcement en 3D (tridirectionnel)> Réduction des coûts de mise en œuvre (gain de temps) et de

transport (petites quantités d’armatures)> Béton BENOR> Quantité de béton réduite dans le cas de chapes de compression :

pas de surépaisseur due aux seuls recouvrements des treillis> Conditions de travail plus confortables> Moins de risque d’accident de travail

Le b

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fibre

s1

Des fibres d’acier (= constituant du béton) remplacent les armaturesclassiques

Si l’on applique un effet de traction au béton fibré : rupture en 3 phasesLes fibres et le béton agissent ensemble dans une phase élastiqueDes microfissures se produisent, l’effort de traction est repris par les fibres qui limitent la propagation de la fissurationLes fissures se développent

⇒ Une fibre qui traverse une fissure crée un « pont » entre les 2 lèvres de la fissure ⇒ permettre le transfert d’une partie de la contrainte ⇒ elle s’oppose à l’élargissement de la fissure → c’est ce que l’on appelle le rôle de couture, les fibres augmentent la résistance du béton après fissuration

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1Le

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Comportement des bétons fibrés avec fibres métalliques

Les fibres ne transforment pas un mauvais béton en bon béton.Avant fissuration, comportement identique à un béton classique.Les fibres n’empêchent pas la formation de fissures mais elles les contrôlent.

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1Comportement des bétons fibrés avec fibres métalliques

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• Les fibres doivent pouvoir ponter la fissure qui peut apparaître entre 2 granulats ⇒ attention à la longueur (l) des fibres

• Plus le diamètre (d) des fibres est petit, plusil y a de fibres dans 1 kg; plus le réseau est dense.

⇒ influence du type de fibres (élancement l/d)⇒ influence Dmax des granulats

2

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Composition du béton armé de fibres

Formation de boules.Répartition homogène des fibres dans l’entièreté du camion-mixer.Perte d’ouvrabilité du béton.Perte de pompabilité.

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2Les difficultés

Com

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Moins de risques si :

> Dmax des gros granulats ↓ > Proportion de granulats fins ↑

> Elancement des fibres (l/d) ↓ (?)

> Ouvrabilité du béton ↑

> Rapidité d’introduction des fibres ↓

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2Formation de boules

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Meilleure homogénéité si :

> Rapidité d’introduction des fibres ↓> Temps de malaxage ↑

> Ouvrabilité du béton ↑

> Elancement des fibres (l/d) ↓ (?)

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2Répartition homogène des fibres dans l’entièreté du camion-mixer

Com

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Augmentation de la perte d’ouvrabilité si :

> Pour une longueur de fibre donnée, si le diamètre de la fibre ↓> Pour un élancement (l/d) donné, si la longueur de la fibre ↑> Dosage en fibres ↑

« Pour une ouvrabilité donnée, on peut soit introduire un dosage important de fibres courtes, soit un dosage faible de fibres longues »

> Dmax des gros granulats ↑ > Proportion de granulats fins ↓

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2Pertes d’ouvrabilité du béton

Com

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res

Plus compliquée qu’un béton classiqueIntégration des fibres au béton :> Intégration dans le malaxeur de la centrale (comme les autres

constituants)> Intégration dans le camion-mixer durant son chargement> Intégration après chargement du béton

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2Fabrication du béton armé de fibres

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2Fabrication du béton armé de fibres

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Bucket elevator

Manual integration

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2Fabrication du béton armé de fibres

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Blast machine type

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2Fabrication du béton armé de fibres

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Dosing unit

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2Fabrication du béton armé de fibres

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3

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Comment est proposé le béton renforcé de fibres

Béton BENORBéton conforme aux normes NBN EN 206-1 et NBN B 15-001Fibres ajoutées en centraleFibres portant un ATG

Si des fibres sans certificat ATG sont ajoutées en centrale, le béton ne pourra pas être porteur de la marque BENOR

Le bon de livraison mentionne :le type et la quantité de fibres en kg/m³le numéro ATG des fibresQue la ductilité est non garantie par la marque BENOR

Fibermix®

3Co

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3 Exemple béton BENORFibermix avec fibres Dramix Duo 100Béton fibré pour couches de compression sur hourdis et/ou sur poutrains et claveaux

Com

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3 Exemple béton BENORFibermix avec fibres Dramix Duo 100Application non structurelle : remplacement de treillis 150/150/5/5 ou 150/150/6/6

ou 40 %

Com

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3 Exemple béton non BENORBéton sec compacté armé de fibres métalliques Dramix 80/60 BG : 30 kg/m³Revêtement composite : BSC fibré + 1 ou 2 couches d’enrobé bitumineux

Com

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3 Exemple béton non BENORBéton sec compacté armé de fibres métalliques Dramix 3D 80/60 BG : 30 kg/m³Voiries à trafic élevé, 12 à 20 cm de BSC fibré + revêtementhydrocarboné

Com

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o Fondation en BSC fibré de faible épaisseur : haute résistance mécanique, absence de déformations et bon transfert de charges entre les lèvres des fissures

o Revêtement bitumineux de faible épaisseur : bon uni, faible bruit de roulement

→ Rapidité d’exécution

Béton BENOR + attestation SECOBéton conforme aux normes NBN EN 206-1 et NBN B 15-001Fibres ajoutées en centraleFibres portant un ATGLe bon de livraison mentionne :

le numéro ATG des fibresQue la ductilité est non garantie par la marque BENORQue la ductilité est garantie par l’attestation SECO n° …Classe de résistance résiduelle à la traction Dramix QPCLe cachet SECO

Le bon de livraison ne mentionne pas le type et la quantité de fibres en kg/m³

Steelmix®

3Co

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fibre

sSteelmix : béton fibré, fibres ajoutées en centrale, fibres portant un ATG

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Inter-Beton + Bekaert = Steelmix

Inte

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ton

+ Be

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t = S

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mix

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Fibres d’acieravec ATG

Dramix Classe QPC

Berekening

Applications certifiées

Calcul(Rilem TC 162-TDF)

Steelmix

Benor+

SECO

Contrôle et certification

Défin

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lmix

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4 Steelmix = Béton renforcé de fibres d’acier avec performances garanties

A l’image d’un béton BENOR où on n’affiche pas la quantité de ciment en kg/m³ mais bien une classe de résistance, dans le cas du Steelmix, une classe de résistance résiduelle à la flexion est garantie, la quantité de fibres métalliques n’est pas indiquée sur le bon de livraison

Stee

lmix

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prod

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4Performances classiques :- Classes de

résistance- Domaine

d’utilisation- Classe

d’environnement- Classe de

consistance- Dmax

Performance bétonfibré Steelmix :- Classe de

résistancerésiduelle à la flexion

- Répartitionhomogène des fibres

Steelmix = Béton renforcé de fibres d’acier avec performances garanties

Stee

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4 Diférence entre Fibermix et Steelmix : comparable au passage du béton sur composition au béton avec classe de résistance garantie

• Béton sur composition• 250 kg de ciment• 300 kg de ciment• 350 kg de ciment

• Béton renforcé de fibres d’acierC30/37 avec

• 20 kg de fibres ….• 30 kg de fibres …

Classe de résistance

C16/20

C25/30

C30/37

Steelmix

ClasseDramix

QPC X/Y

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4 Résistance résiduelle à la flexion

Classe Dramix QPC X/Y-klasse = fR,1/fR,4• X en N/mm² = fRm,1: moyenne de la résistance à la traction par flexion

résiduelle du béton pour une flèche de 0,46 mm (CMOD 0.5)• Y en N/mm² = fRm,4 : moyenne de la résistance à la traction par flexion

résiduelle du béton pour une flèche de 3,00 mm (CMOD 3.5 mm)

Forces résiduelles

Stee

lmix

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prod

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4 Résistance résiduelle à la flexion

Essai Rilem NBN EN 14651• Norme EN• Base de calcul σ, ε• Classe Dramix QPC• Mais variation élevée

Essai ASTM C1550-02 (plaques rondes)• Variation plus faible• Mais plaques relativement grandes et

lourdes (diam = 800 mm, h = 75 mm)

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lmix

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4 Spécification du Steelmix et classes QPC

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4 Steelmix® Enregistrement des dosages automatisés des fibresInter-Beton Bruxelles, Inter-Beton Sint-Pieters-Leeuw et Inter-Beton Jambes

Stee

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4 Steelmix® Enregistrement des dosages automatisés des fibresInter-Beton Zeebrugge, Inter-Beton Roeselare et Inter-Beton Gent

Stee

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4 Steelmix® Contrôle de la teneur en fibres et de l’homogénéité

Teneur en fibres = moyenne ‘début’ & ‘fin’

Teneur en fibres ‘début mixer’2 mesures → moyenne

Teneur en fibres ‘fin mixer’2 mesures → moyenne

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4 Steelmix® Contrôle de la teneur en fibres et de l’homogénéité

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4 Applications qui disposent d’une attestation SECO

• Les voiles de caves

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4 Applications qui disposent d’une attestation SECO

• Les radiers généraux de fondations

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4 Applications qui disposent d’une attestation SECO

• Les semelles filantes

Appl

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4 Applications avec calcul d’une classe QPC

• Classe QPC déterminée par le bureau d’étude (méthode de calcul TC 162-TDF décrite dans le guideline Dramix QPC)

• Inter-Beton / Bekaert détermine la classe QPC sur base des informations reçues (moment résistant maximum et/ou treillis d’armatures donné et/ou teneur en fibres donnée)

Exemple pour radiers généraux(voir fiche technique)

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Appl

icat

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4 Exemple : Square Marlow à Uccle (± 2000 m²)

• Prévu : double treillis 150x150x10x10• Epaisseur : 33 cm• Impossible de poser correctement

l’armature supérieure• Proposition : combinaison armature

classique et Steelmix– Armature inférieure : treillis

150x150x8x8– STEELMIX classe Dramix QPC 2,7/2,1

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4 Exemple : Square Marlow à Uccle

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4 Exemple : Dalle de sol d’un parking souterrain à Rumbeke (Hôtel Mercure) • Le radier est soumis à une pression d’eau• Epaisseur : 50 cm• Béton C25/30 BA EE3 S4 16mm• Ouverture maximale des fissures : 0,15 mm• Armatures :

– Inférieure : 100x100x10x10 + 100x100x10x10– Supérieure : 100x100x10x10 + 100x100x10x10

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Appl

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4 Exemple : Dalle de sol d’un parking souterrain à Rumbeke (Hôtel Mercure)• Proposition : combinaison armature classique et Steelmix

– Armature : 2 treillis 150x150x10x10– STEELMIX classe Dramix QPC 2,3/1,7

• Economie financière :– 4 treillis 100x100x10x10 : 4 x 13,91 kg/m² = 55,64 kg/m²– Treillis + mise en œuvre : 55,64 kg/m² x 1,10 €/kg = 61,20 €/m²

– 2 treillis 100x100x10x10 : 2 x 13,91 kg/m² x 1,10 €/kg = 30,60 €/m²– Supplément Steelmix Dramix 2,3/1,7 : 52,5 €/m³ x 0,50 m = 26,25 €/m²– Total = 56,85 €/m²

– Gains :• 61,20 – 56,85 = 4,35 €/m² x 2600 m² = 11320 €• Durée de chantier diminuée de 3 semaines (grue, main d’œuvre, ….)

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4 http://steelmix-qpc.be/

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