PROJECTION DU BETON

RENFORCE PAR DES FIBRES

Historique des expérimentations

et des essais sur ovoïdes chemisés

Colloque ASQUAPRO de 2011

exposé de Claude Resse

PARTICULARITES DUES

A LA MISE EN ŒUVRE

PAR PROJECTION DES

BETONS FIBRES

Quelle que soit la méthode employée :

la projection modifie l'orientation

et la répartition des fibres

dans le béton mis en place.

Orientation des fibres

En projection, l'impact des fibres tend

à les appliquer quasi-parallèlement à la

surface réceptrice.

L'orientation devient aléatoire, comme

dans le béton coulé, avec les fibres

extra-courtes, de 1 à 3 mm de longueur.

Teneur en fibres in situ

Cette teneur en fibres est

généralement différente de celle

du mélange avant projection

donc du dosage initial.

1984 : ESSAIS «CRETEIL»

ESSAIS SUR OVOÏDES

PREFABRIQUES T-180

RENDONS A CESAR …

• Dans le Val de Marne, à partir de 1981, plusieurs chantiers

expérimentaux ont permis de comparer les faisabilités et les

coûts de diverses méthodes de projection avec ajout de

fibres mais sans que l’efficacité des méthodes soit mesurée.

• Ce n’est qu’en 1984 que l’idée est venue, dans le 94, de

mesurer les performances de différents chemisages, fibrés

ou non, projetés dans des ovoïdes préfabriqués servant

d’éprouvettes, pour les comparer, un peu comme l’avait fait

la SNCF à St Rémy les Chevreuse pour ses tunnels.

Principe de l’essai

14 ovoïdes ont été écrasés

• 2 ovoïdes témoins non sciés

• 2 témoins avec sciage d’un piédroit

• chemisage de 3 cm béton 0-8 posé à la truelle avec TS

• chemisage de 3 cm béton 0-8 projeté avec même TS

• chemisage de 3 cm béton 0-8 polypro CH (résille) projeté

• chemisage de 3 cm béton 0-8 polypro FR de 70 mm projeté

• chemisage de 7 cm béton 0-8 posé à la truelle avec TS

• chemisage de 7 cm béton 0-8 projeté avec même TS

• chemisage de 7 cm béton 0-8 avec fibres acier de 30 mm

• chemisage de 7 cm béton 0-8 avec fibres acier ultra-courtes

• chemisage de 7 cm béton 0-8 polypro CH (résille) projeté

• chemisage de 7 cm béton 0-8 polypro FR de 70 mm projeté

Toutes les projections ont été faites par voie sèche

Sciage d’un piédroit

Projection dans l’ovoïde

chemisage de 7 cm avec fibres de polypropylène

Principaux résultats

• La procédure d’essai a été mise au point

• La grande efficacité des chemisages fibrés a

été constatée quel que soit le type de fibre

• Tous les ovoïdes sciés et chemisés sont plus

résistants que l’ovoïde neuf non scié.

• La procédure «Créteil» peut être utilisée pour

tester d’autres fibres, d’autres épaisseurs,

comparer les méthodes...Elle a été utilisée

avec quelques améliorations pour écraser

plus de 120 ovoïdes jusqu’en 1994.

1989 : Essais «CHAMPIGNY»

ESSAIS SUR OVOÏDES

PREFABRIQUES T-180

OBJECTIFS

• En utilisant la procédure de Créteil, comparer les

résultats obtenus en voie sèche et en voie mouillée

• Comparer les ovoïdes-témoins Créteil et Champigny

• Tester les nouvelles fibres en fonte amorphe inox et

les nouvelles fibres en polypropylène

• Préparer des validations en ouvrages enterrés

Le 20/04/89 : projection VS avec fibres polypropylène

Le 20/04/89 : projection VS avec fibres polypropylène

Ecrasements réalisés à Champigny

• 2 ovoïdes non sciés

• 2 ovoïdes avec un piédroit scié

• 1 chemisé VS avec béton 0-8 et 25 kg fibres fonte inox 30 mm

• 1 chemisé VS avec béton 0-8 et 1 kg fibres polypro (résille)

• 1 chemisé «VM pot» avec mortier 0-4 et 25 kg fonte inox

• 1 chemisé «VM pot» avec mortier 0-4 et 30 kg fonte inox

• 1 chemisé «VM pot» avec mortier 0-4 et 1 kg fibres polypro

• 1 chemisé «VM machine à vis» mortier 0-4 et 25 kg fonte inox

Les mortiers pour voie mouillée étaient volontairement très ordinaires, sans fines

ajoutées et sans plastifiant, il était donc très difficile de les pomper à plus de 30 ml.

Le « béton de sable » qui ne portait pas encore ce nom, résoudra ce problème en

1992 sur les chantiers. Il sera normalisé en 1995 (norme P 18500)

Principale conclusion des essais

Quelle que soit les fibres employées, les

performances structurelles des chemisages

projetés par voie sèche ou par voie mouillée

sont équivalentes.

Comme conséquence de cette découverte la voie

mouillée a été immédiatement utilisée dans le 94,

en particulier pour un chantier d’essais de 20

tronçons projetés de 10 ml (CD 38) dont les

résultats ont confirmé les essais de Champigny.

1991 : chantier qualifiant du CD 38

Projection par voie mouillée sur un des 20 tronçons de 10 ml

1991 – 92 : Essais de LIMEIL

Pour ces essais, qui prévoyaient de

positionner 36 ovoïdes, la plateforme de

Champigny était devenue trop petite.

Un espace a donc dû être aménagé sur

le dépôt d’une agence de l’entreprise

Quillery à LIMEIL - BREVANNE

1991 – 92 : Essais de LIMEIL

Ces essais sur ovoïdes préfabriqués étaient

destinés, en utilisant la procédure de Champigny, à

tester des nouveaux bétons et des nouvelles fibres,

sur 2 corps d’épreuve par technique .

ils ont également servis à tester un essai non

destructif de chargement interne par l’intérieur.

Cet essai est réalisé en poussant sur les piédroits

de l’ovoïde avec un vérin posé horizontalement.

La plateforme de LIMEIL en 1991

1991 – 92 : Essais de LIMEIL

Sur les 36 ovoïdes approvisionnés :

o 4 ont été utilisés pour les témoins.

o 14 ont été chemisés par projection fibrée ou non,

soit par des fibres métalliques inox ou non, soit

par des fibres synthétiques, dont 10 projetés par

voie sèche et 4 par voie mouillée.

o 18 ont été chemisés par des coques GRC ou

plastiques ou par des produits spéciaux.

LIMEIL 1993 : essai de chargement interne

Utilité de l’essai de chargement

interne non-destructif

• Pour la première fois à Limeil des essais non

destructifs de vérinage interne ont été réalisés sur

un même ovoïde avant l’essai d’écrasement type

Créteil de chargement externe.

• L’étude des corrélations entre les essais internes

non-fragilisants, avant fissuration et ceux, externes,

conduits jusqu’à la rupture, a été entreprise.

• La possibilité d’utiliser le chargement interne pour

tester les performances des nouveaux bétons et

des nouvelle fibres dans des ouvrages enterrés en

service, a été mise en évidence.

1991 – 92 : Essais de LIMEIL

Principaux résultats de Limeil

• La possibilité d’utiliser le chargement

interne pour tester les performances des

nouveaux bétons et des nouvelles fibres

dans des ouvrages enterrés en service, a

été mise en évidence.

• Toutes les constatations faites en 1984 et

89 sur les performances élevées des bétons

fibrés et sur l’équivalence de qualité des

projections par voie sèche ou par voie

mouillée ont été confirmées.

ESSAIS DANS DES

OUVRAGES EN SERVICE

Essais dans un ouvrage en service

D.E.A. de SEINE-SAINT-DENIS

1986 : Le «fibrodrome» d’Aulnay

ORIGINE du PROJET

Suite aux premiers essais sur ovoïdes préfabriqués

de Créteil, l’idée de comparer dans un ouvrage en

service des tronçons réparés par des chemisages

différents a vite été lancée pour voir si, en souterrain

les conclusions de Créteil étaient valables.

Un ouvrage homogène présentant un symptôme

continu d’écrasement a été trouvé en Seine St Denis.

1986 Projet de « fibrodrome »

Plan d’expérimentation

5 types de chemisages ont été réalisés dans 15

anneaux de Ø 1,80 m et de 2,33 m de longueur :

- béton projeté VS avec treillis soudé 100 x 100 x 3

- béton projeté VS + fibres en acier tréfilé oxydable

- béton projeté VS + nouvelles fibres en fonte inox

- béton projeté VS + fibres de polypropylène

- béton armé de TS mis en œuvre manuellement

Principaux enseignements

• La faisabilité des nouvelles fibres en fonte inoxydable

a été constatée.

• Les essais de chargement interne n’ayant pas encore

été expérimentés, seuls des essais sur les bétons ont

été réalisés sur carottes (résistance et adhérence).

• Des examens visuels ont été faits chaque année : au

bout de 5 ans la fissure en clé n’était pas réapparue.

• En 1990, une campagne radar et des essais de

chargements internes ont été réalisés. Les rapports

ont été remis à la direction de l’assainissement du 93.

Essais en ouvrage en service

ESSAIS « MEDOC »

BORDEAUX 1986-87

Communauté Urbaine de Bordeaux

Essais dans l’égout du cours du Médoc

Réalisés en 1986 À BORDEAUX

Par Abrotec et l’IUT de Lyon

Pour la Lyonnaise des Eaux

ORIGINE du PROJET

Comme pour le fibrodrome du 93, l’idée de comparer

dans un ouvrage en service des tronçons réparés par

des chemisages différents a été de nouveau utilisée

en partant des essais de Créteil et du fibrodrome.

Un ouvrage homogène présentant un symptôme

continu d’écrasement a cette fois été trouvé à

Bordeaux. Trois techniques en 3 épaisseurs, donc neuf

anneaux, ont été projetés par les Chantiers d’Aquitaine

Plan d’expérimentation

3 types de chemisages ont été réalisés dans 9

anneaux d’environ 2.60 d’ouverture et 2,00 m de

hauteur , en 3 épaisseurs : 7 cm, 10 cm et 15 cm

Les 3 techniques :

- béton projeté VS avec treillis soudé 100 x 100 x 3

- béton projeté VS + nouvelles fibres en fonte inox

- béton projeté VS + fibres de polypropylène

Les fibres corrodables n’avaient pas été retenues

Essai de chargement routier

au-dessus d’un anneau

Essais de chargements internes

Essais de chargements internes

Principaux enseignements

• La faisabilité des nouvelles fibres en fonte inoxydable

a été confirmée.

• Les essais de chargement interne ont été pour la

première fois expérimentés en égout et ils ont été

corrélés avec l’essai routier avec camions lourds.

• Des examens visuels ont été faits avant la remise en

eau en 1987 : la fissure en clé n’était pas réapparue.

• Il serait intéressant de savoir si la Lyonnaise des

Eaux a constaté des désordres dans les anneaux

chemisés lors d’un chômage.

PROJET NATIONAL BEFIM

BEton de FIbres Métalliques

Depuis 1995 d’autres expérimentations ont été

réalisées grâce au projet BEFIM (qui concernait

uniquement les fibres métalliques), notamment

pour les réhabilitations des buses en tôle sous

les autoroutes, les voussoirs pour tunnels et la

réalisation d’éléments minces fibrés.

Ces expérimentations, dont une a été présentée

lors de notre 1er colloque, ont été publiées

ESSAIS REALISES PAR UN

CONSTRUCTEUR DE PISCINES

année 2000

ORIGINE du PROJET

Comme pour le fibrodrome du 93, l’idée de comparer

dans un ouvrage en service des tronçons réparés par

des chemisages différents a été de nouveau utilisée

en partant des essais de Créteil et du fibrodrome.

Un ouvrage homogène présentant un symptôme

continu d’écrasement a cette fois été trouvé à

Bordeaux. Trois techniques en 3 épaisseurs, donc neuf

anneaux, ont été projetés par les Chantiers d’Aquitaine

Campagne 2000 : Essais avec fibres métalliques

2000 : ESSAIS AVEC FIBRES METALLIQUES

La photo précédente concerne la projection dans le tronçon

armé traditionnellement du premier bassin expérimental

construit par Diffazur avec l’aide de l’ANVAR en 2000.

L’objectif étant d’étudier la possibilité de remplacer le

ferraillage par l’ajout de fibres dans le béton, le bassin a été

tronçonné de façon à comparer le BA, 3 tronçons fibrés avec

30, 50 ou 70 kg de fibres tréfilées et un avec fibres de

polypropylène (pour voir …)

Il était prévu de mesurer les divergences des parois après

remplissage puis de faire des essais de vérinage internes

(type Limeil) poussés jusqu’à la rupture du tronçon.

Principaux enseignements

• La faisabilité de la projection avec des dosages

élevés de fibres en acier (70 kg) a été constatée.

• Tous les tronçons avec fibres d’acier divergent

moins que celui en BA, le meilleur étant celui dosé à

30 kg de fibres dans le mélange.

• Le tronçon avec 1 kg de fibres de polypropylène est

un peu moins bon mais proche du tronçon BA

• Les essais de vérinage poussés jusqu’à la rupture

ont confirmé les mesures sur le bassin plein.

Suites données

• Les résultats ont été tels que le remplacement

total des armatures par des fibres en acier

tréfilé a été validé par un bureau de contrôle et

la garantie décennale accordée.

• Une campagne similaire d’essais est apparue

possible, avec la même procédure, pour tester

l’utilisation de fibres non métalliques.

ESSAIS REALISES PAR LE MÊME

CONSTRUCTEUR DE PISCINES

année 2002

ORIGINE du PROJET

La campagne d’essai de 2000 ayant montré que les

fibres en polypropylène permettaient d’approcher de

près le comportement du tronçon BA, l’idée d’utiliser

des fibres non métalliques est apparue.

Un nouveau bassin expérimental a donc été construit

en 2002 avec 3 tronçons fibrés, afin de tester trois

fibres (polypropylène, polyamide et verre) entourés à

chacune de ses extrémités, d’un tronçon BA, l’un

suivant le plan ITBTP, l’autre en U du plan Diffazur,

ce qui était destiné mesurer l’influence de l’effet de

coque obtenu grâce à la géométrie radier-bajoyers.

Réalisation et résultats des essais

• Un bassin de 12 m a été construit hors-sol mais cette fois le

couronnement discontinu en BA a été supprimé.

• Pour mesurer l’influence d’un couronnement un petit bassin

de 6 ml de longueur été construit et testé jusqu’à rupture.

Cette influence est importante, ce qui était prévisible.

• L’utilisation de deux des fibres non métalliques testées a été

validée par le bureau de contrôle et la garantie décennale

accordée.

• Plus de 1000 piscines ont été réalisées depuis ces essais,

d’abord avec les fibres en polyamide, puis avec celles en

polypropylène

Campagne 2002 : Essai de vérinage

MERCI de votre ATTENTION