OPTIMISATION DU BOPTIMISATION DU B ÉÉTON AUTOPLATON AUTOPLA ÇÇANT :ANT :MISE EN PLACE EN LABORATOIRE ET SUR CHANTIER.MISE EN PLACE EN LABORATOIRE ET SUR CHANTIER.

PROBLPROBLÉÉMATIQUE DE LA MISE EN PLACE DU BMATIQUE DE LA MISE EN PLACE DU BÉÉTON AUTOPLATON AUTOPLAÇÇANT :ANT :

IMPORTANCE DU PRIX DIMPORTANCE DU PRIX D’’UN BUN BÉÉTON AUTOPLATON AUTOPLAÇÇANT :ANT :

CONSTITUANTS DCONSTITUANTS D’’UN BAP : UN BAP :

GRANULOMGRANULOMÉÉTRIE : TRIE :

OPTIMISATION G/S : OPTIMISATION G/S :

ESSAIS EN LABORATOIRE : ESSAIS EN LABORATOIRE :

MISE EN PLACE EN CENTRALE DE CHANTIER : MISE EN PLACE EN CENTRALE DE CHANTIER :

VALIDATION FORMULE BAP :VALIDATION FORMULE BAP :

Le béton autoplaçant (BAP) est un matériau nouveau qui est au centre d’un enjeu important pour limiter la pénibilité de travail des ouvriers. En effet, cette forme de béton est très fluide et, com me son nom l’indique, se place tout seul dans un co ffrage grâce au seul effet de son propre poids. La réalisation et la mise en place de ce mat ériau sont donc très compliquées car il faut ajoute r des constituants et valider trois fois plus d’essais qu’une formule de béton dite « ordinaire » af in d’obtenir les caractéristiques exigeantes du cah ier des charges.

Ce poster est l’aboutissement du travail réalisé pen dant mon projet de fin d’études avec tous les point s qui me paraissent réellement les plus importants et les étapes nécessaires à respecter pou r pouvoir réaliser une bonne formule de béton autop laçant. Dans la première partie de ce poster, nous présentons les étapes à suivre pour la validation d’une formule de BAP en passant par les constituants puis par les points importants d’une formule qui sont la granulométrie et son optimisation ainsi que les essais en laboratoire et sur chantier . Dans la deuxième partie , nous montrerons les études réalisées en parallèle avec notamment la mise en place d’un essai pour caractériser la fluidité et la viscositéd’un coulis de ciment et/ou d’un micro-béton ainsi qu’une étude sur les différences des prix de revient avant de conclure sur le travail réalisé et ce qu’il reste à faire pour aider au développement d e ce matériau.

ESSAI FLUIDITESSAI FLUIDITÉÉ/VISCOSIT/VISCOSITÉÉ MIS EN PLACE :MIS EN PLACE :

� Le béton autoplaçant contient deux constituants de plus qu’un béton « ordinaire » (cf. schéma) ce qui complique les dosages d’une formule.

� Ces 6 ou 7 composants sont le ciment, l’eau, le sable, les gravillons, un additif (filler calcaire ou sable correcteur), un superplastifiant et/ou un agent de viscosité.

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Béton ordinaire BAP

Superplastifiant

Gravillons

Sable

Eau

Ciment

La granulométrie est primordiale dans une formule de béton autoplaçant (beaucoup plus que pour un béton « ordinaire »), elle permet de contrôler quelques paramètres importants d’une composition de BAP qui vont être développés ci-dessous :

� Les classes granulométriques (ou coupures granulométriques) déterminent les diamètres minimum et maximum de chaque granulats (sable correcteur, sable, gravillons …). Le diamètre maxi des gravillons ne doit pas être trop important (<20mm) pour limiter le risque de blocage entre les armatures.

� La compacité des granulats doit être optimisée, c'est-à-dire que les proportions de sable et de gravillons à incorporer dans la formule de BAP doivent être étudiées pour diminuer les espaces entre les grains. Ce point, lorsqu’il est spécifique au sable, est appelé le module de finesse.

� Les fines sont les éléments très fins du sable de taille inférieure à 100 µm. Leur pourcentage est important car le volume de fines obtenu va rentrer en compte pour la formule du volume de pâte : Vpâte. Pour un béton autoplaçant, plus le volume de pâte

est important meilleure est la qualité.

L’optimisation du rapport G/S (Gravillons sur Sable) est un point très important d’une formule de BAP qui caractérise notamment la qualité des granulats utilisés. En effet, un sable qui manque de fines sera complété d’un sable correcteur pour combler ce problème. L’objectif de cette optimisation est de se rapprocher le plus possible de la courbe idéale.

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0,001 0,01 0,1 1 10 100

Courbe idéale

Solution Non Contrainte

Solution Contrainte

Solution Sans Sablon

Le cahier des charges d’un BAP demande de valider les trois essais suivants (alors que les normes pour le béton « ordinaire » n’en demandent qu’un seul) :

� L’essai d’étalement au cône d’Abrams (cf. photo) vérifie la bonne fluidité du béton réalisé. Il faut obtenir un étalement compris entre 640mm et 720mm pour valider cet essai.

� L’essai d’écoulement à la L-box ou boîte en L (cf. schéma) vérifie que le béton a la capacité de traverser les armatures d’un coffrage sans avoir besoin de vibration. Il faut obtenir un rapport H2/H1 supérieur à 0,80 à cet essai pour valider le cahier des charges.

� L’essai de stabilité au tamis (cf. photo) vérifie la bonne homogénéité du béton réalisé. En effet, cet essai met en évidence la ségrégation et le ressuage du béton.

Les formules de bétons autoplaçants qui ont validées les exigences du cahier des charges, c’est-à-dire les trois essais de laboratoire, doivent être testées en centrale de chantier (cf. photo de gauche) avant d’être mises en place pour la construction.

Il faut valider tous les essais pour pouvoir tester la formule sur chantier.

Les conditions de réalisation du béton autoplaçant ne sont pas les mêmes entre le malaxeur de laboratoireet la centrale de chantier pour les raisons suivantes :

� Les formules sont faites pour 1m3 et non pour 30 litres, ce qui complique le malaxage des constituants et donc la bonne homogénéité du béton.

� Les conditions climatiques peuvent faire varier les teneurs en eau des granulats et donc avoir des répercutions sur la fluidité et l’homogénéité du béton.

� L’incorporation d’adjuvants en poudre (ex : agent de viscosité) est à éviter car ils ne peuvent pas se répartir également dans le m3 de béton réalisé avant qu’ils agissent ce qui provoque des grumeaux (cf. photo de droite).

� Les conséquences sont beaucoup moins flagrantes sur une formule de béton ordinaire.

Le béton autoplaçant réalisé en centrale doit aussi être soumis aux 3 essais de laboratoire et valider les exigences du cahier des charges sur chantier.

La formule de béton autoplaçant qui valide tous les essais, autant en laboratoire que sur chantier, doit aussi avoir une résistance à la compression supérieure à celle demandée dans le cahier des charges. Un point supplémentaire important est apporté à l’aspect du parement car tous les voiles extérieurs doivent avoir le moins de défauts afin d’obtenir le meilleur rendement possible.

� C’est seulement après avoir validé toutes ces étapes (3 essais en laboratoire, 3 essais sur chantier et les

essais de résistance à la compression) que le BAP peut être mis en place. C’est donc pour toutes ces raisons que le béton autoplaçant est dur à mettre en place.

CONCLUSION ET PERSPECTIVES : CONCLUSION ET PERSPECTIVES : � Un essai a été mis en place afin de déterminer la fluidité et la viscosité d’un coulis de ciment et/ou d’un micro-béton. L’objectif était de déterminer le dosage en superplastifiant en fonction de la pâte(ciment, eau, superplastifiant et/ou sable) étudiée. Cet objectif n’a pas été atteint mais l’essai permet de différencier les pâtes utilisées dans le béton.

� Un fichier permettant la formulation de bétons autoplaçants a été mis en place. Les formules obtenues ont été testées en laboratoire et ont donné des résultats très encourageants. Il ne manque pas grand chose pour terminer cet outil qui aidera beaucoup les formulations de BAP.

� La grande différence entre le béton « ordinaire » et le béton autoplaçant est située au niveau du prix de revient des formules. Tous les essais réalisés avaient pour objectif commun de ne pas dépasser 10% de surcoût entre les deux formules. Cette hausse du prix de revient est due au plus fort dosage du superplastifiant et au nombre d’adjuvant plus important dans la formule de BAP.

� Le béton autoplaçant est en plein essor, il faut néanmoins continuer les recherches et les essais sur le matériau pour faciliter la réalisation et, par la même occasion, la mise en place pour que le BAP devienne le nouveau « béton ordinaire »sur les chantiers. Il sera nécessaire, dans les prochaines années, de compléter les projets de normes afin d’en écrire les normes.

Pierre-Edouard DENISPFE 2007-2008 – Master Mécanique et Ingénierie