N°36: LES B©TONS AUTOPLA§ANTS

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  • DOSSIERCIMENT

    36aot 2005

    btonautoplaant

    Ef2 (V6)

    BBSfB

    Depuis leur apparition au Japon la fin des annes 80, les btons autoplaants

    ont t progressivement utiliss partout en Europe. Leurs qualits les destinent

    un bel avenir dans de nombreuses applications quil sagisse de btons

    prts lemploi ou de produits prfabriqus en usine.

    Il nexiste cependant pas encore en Belgique de document permettant une

    spcification adquate de ce matriau. Cest pourquoi, un groupe de travail

    de la Plate-forme Bton sest attach prparer des recommandations afin de

    spcifier de manire univoque un bton autoplaant et de caractriser sa

    consistance, son homognit et son absence de sgrgation,

    tout en restant dans le cadre de la norme NBN EN 206-1: 2001

    Bton - Spcification, performances, production et conformit

    et de son supplment NBN B 15-001 : 2004.

    Cest ainsi que des procdures dessais simples et applicables aussi bien en

    centrale bton quen usine de prfabrication et sur chantier sont proposes.

    Ces recommandations sont provisoires, dans la mesure o elles pourront tre

    compltes en fonction de lamlioration de nos connaissances, notamment

    en matire dessais de caractrisation, et en fonction de lexprience acquise.

    LES BTONS AUTOPLAANTS

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    Cyan Magenta Yellow Black

  • Le bton autoplaant (BAP) est un bton qui, ltat frais, estcaractris par une fluidit telle que, par le seul effet de son poidspropre et sans nergie de compactage supplmentaire, il est capablede remplir compltement le coffrage, mme travers une nappedarmatures dense ou en prsence dautres obstacles, tout en ayantune rsistance la sgrgation suffisante pour rester homogne lorsdu transport, du pompage et de la mise en uvre. [G. De Schutter, 2000]

    Les BAP se distinguent des btons ordinaires notamment par leursproprits ltat frais. Ces proprits se caractrisent princi-palement par :

    - une mobilit en milieu non confin (dcrite par lessaidtalement) ;

    - une mobilit en milieu confin (dcrite par la bote en U) ;- une stabilit (cest--dire une rsistance la sgrgation et au

    ressuage).

    Afin de pouvoir rpondre ces trois caractristiques, la compositiondun BAP doit tre soigneusement mise au point. Elle se caractrisepar un volume de pte (ciment + addition + eau + air) lev,lutilisation de superplastifiants et un volume de granulats faible.En effet, les frottements entre les granulats limitent ltalement etlaptitude au remplissage des btons. La quantit de granulats estdonc limite (en gnral le rapport granulat/sable exprim en masseest de lordre de 1 dans un BAP). De plus, le Dmax des granulats estcompris entre 10 et 20 mm. Le risque de blocage dans un milieufortement ferraill augmente, en effet, lorsque le Dmax augmente.La pte doit assurer une mobilit suffisante mais doit aussi inhibertout risque de sgrgation et de ressuage. Un BAP sera ds lorscompos dune quantit de fines leve et dune quantit deaurelativement faible (E/C rarement suprieur 0,55 voire 0,50). Lafluidit souhaite sera obtenue par lutilisation de superplastifiants.

    Le ciment est gnralement un ciment portland ou de haut fourneau.A celui-ci sont mlangs soit des cendres volantes, soit du fillercalcaire. Le choix des additions et de leur teneur respective doit sefaire en fonction des exigences de rsistance la compression et dedurabilit telles quimposes par les normes.

    Dans certains cas, des agents de viscosit sont utiliss. Il sagitgnralement de drivs cellulosiques, de polysaccharides ou desuspensions collodales. Ces produits, comme les fines, ont pour rledempcher le ressuage et de limiter les risques de sgrgation enrendant la pte plus paisse.

    Toute la gamme de rsistances des btons conventionnels peut treobtenue avec les BAP en jouant sur la nature du liant et la quantitdeau. Il faut nanmoins noter que les rsistances aux jeunes gespeuvent tre affectes lorsque les btons contiennent de grossesproportions dadditions ou un fort dosage en superplastifiant.

    En ce qui concerne la mise en place des btons autoplaants, celle-cipeut se faire comme pour les btons ordinaires par le haut ducoffrage au moyen dune goulotte ou dun tube plongeur. Cedernier permet dviter la chute du bton frais dans les coffrages.Les btons autoplaants peuvent galement tre mis en place parle bas du coffrage laide de manchettes dinjection. Le risque deformation de vides dair est ainsi diminu. Quelle que soit lamthode retenue pour mettre en place le bton, il convient delimiter la longueur de cheminement horizontal dans les coffragesafin dviter le risque de voir se manifester de la sgrgationdynamique. Ainsi, il y a lieu de rpartir les tubes plongeurs ou lesmanchettes dinjection un espacement maximum de 7 mtres.

    Il est recommand dtre particulirement vigilant en matire deprotection du bton frais contre la dessiccation. Les BAP sont, eneffet, des btons vulnrables vis--vis des effets du retrait plastique.La cure du bton frais doit donc avoir lieu immdiatement aprs samise en uvre.

    Le tableau 1 donne titre dexemple des rsultats obtenus surdiffrentes compositions de bton. Bien que louvrabilit (slump flow)de ces btons soit toujours suffisante (talement suprieur 65 cm),nous pouvons remarquer quun BAP doit possder une compositionsoigneusement tudie pour rpondre aux exigences de mobilit enmilieu confin (rsultat la bote en U suprieur 300 mm) et dersistance la sgrgation (rsultat de stabilit au tamis infrieur 20 %). Ce tableau indique, en effet, que le critre la bote en U estgnralement satisfait pour des btons riches en pte voire en eaualors que celui de stabilit au tamis nest satisfait que pour desbtons pauvres en eau (soit pas ncessairement des BAPparfaitement mobiles, mais des btons sans sgrgation).

    Autrement dit, la caractrisation du bton frais laide de ces 3 essais(slump flow bote en U stabilit au tamis) est tout fait ncessairepour diffrencier un BAP dun autre bton.

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  • Un BAP est donc un bton qui prsente des caractristiquesrhologiques telles quil se met en place sous son propre poids, enrestant homogne, sans aucune vibration. Les avantages dun telbton sont les suivants : pour la mise en uvre :

    diminution du temps de coule ; suppression de la vibration et donc diminution notoire des

    nuisances sonores et de lusure des moules mtalliques et descoffrages ;

    meilleures conditions de travail, ce qui permet dattirer unemain duvre qui napprciait pas toujours les conditions detravail bruyantes ;

    possibilit de couler des btons dans des endroits inaccessibles ; possibilit de couler des voiles de grande hauteur en une seule

    opration. sur la qualit du bton :

    parfait remplissage des lments fortement ferraills ; obtention dune bonne qualit de parement (surface de bton

    lisse et donc moins de pores en surface) ; et dune manire gnrale, obtention dune meilleure qualit du

    bton, in situ, pratiquement indpendante du savoir-faire desouvriers durant la ralisation ; cela va dans le sens dunedurabilit accrue des ouvrages.

    concernant la conception : permet denvisager de nouveaux types dlments en bton ; possibilit dintgrer des rservations dans le coffrage.

    accroissement du cot des matires premires, de la fabrication etdu contrle. Sur chantier, il ncessite galement des coffrages pluslourds afin de reprendre les pressions exerces. En effet, lesdonnes de la littrature concernant les pressions exerces par lesBAP sont parfois contradictoires mais il est recommand de retenirde manire conservatrice une pression en pied de coffragecorrespondant la pousse hydrostatique du bton frais.Cependant, de manire globale, des conomies rsultant de larapidit de mise en place, de la diminution de main duvre, delusure moindre des coffrages et de lamlioration sensible de laqualit finale ont toujours t constates.

    Terminologie

    - Franais : bton autoplaant (BAP) ou bton autocompactant (BAC).Les btons autonivelants (BAN) constituent une famille de BAPcorrespondant aux applications horizontales (dallage, plancher).

    - Nerlandais : zelfverdichtend beton (ZVB)- Anglais : self-compacting concrete ou self-consolidating concrete (SCC)- Allemand : Selbstverdichtender Beton (SVB)

    Btiment industriel complexe, ralis en BAP coul sur chantier

    phot

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    Le dsavantage principal de ce bton est quil entrane un

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  • La prescription dun bton autoplaant se fait, comme pour toutautre bton, sur base des performances souhaites laide desdonnes de base de la norme NBN EN 206-1 et de son supplmentNBN B 15-001. Ces donnes sont ensuite compltes par desexigences complmentaires spcifiques au bton autoplaant.

    Outre la conformit la norme NBN EN 206-1 : 2001 Bton -Spcification, performances, production et conformit et sonsupplment NBN B 15-001 : 2004, les donnes de base pour laprescription du bton proprits spcifies sont :

    A : la rsistance la compression, dfinie par une classe dersistance ;

    B : la durabilit traduite par le domaine dutilisation (B1) et laclasse denvironnement (B2). Les classes denvironnementfixent les paramtres de composition qui rgissent la durabilitdu bton comme par exemple la teneur minimale en ciment etle rapport eau/ciment maximum ;

    C : louvrabilit, dfinie par la classe de consistance. A noter quecette spcification est indicative et non mesurable par les essaisclassiques daffaissement au cne dAbrams et dtalement latable chocs ;

    D : la dimension nominale maximale des granulats (Dmax).

    Ces donnes de base sont compltes par les exigencescomplmentaires suivantes (donne E). Celles-ci sont spcifiq