PROJET DE FIN D’ETUDES - eprints2.insa-strasbourg.freprints2.insa-strasbourg.fr/822/1/PFE-LOISEAU.pdf · l’environnement et l’homme sont pris en compte au même titre que les

Auteur :

LOISEAU Jessica - INSA Strasbourg - Elève ingénieur 5ème, spécialité Génie Civil, Option CO

Tuteurs Entreprise :

BOSCHER Gilles - Bouygues Bâtiment IDF, Habitat Social - Directeur adjoint R&D Coordination et planification des études

Liliane FERREIRA - Bouygues Bâtiment IDF, Habitat Social — Ingénieur Principal Etudes de prix Tuteur Ecole :

FEUGEAS Françoise - Maître de conférences — INSA Strasbourg

Juin 2011

PROJET DE FIN D’ETUDES

Mémoire final

L’utilisation des bétons autoplaçant et des centrales à béton sur les opérations

de logements sociaux en Ile-de-France

2

L’utilisation de BAP et de centrale à béton pour les logements sociaux en IDF

Remerciements

L’essentiel des connaissances acquises durant mon projet de fin d’étude sont liées aux

différentes personnes rencontrées et qui ont contribué directement ou indirectement à

l’évolution de mon travail ainsi qu’à ma formation. Ce sont ces personnes-ci que je

souhaite remercier.

Je souhaite avant tout remercier Carlos DA SILVA MEIRA et Gilles BOSCHER, mon

tuteur de stage, pour leur accueil au sein des services études de prix et R&D.

Je remercie également Liliane FERREIRA pour sa disponibilité, son accueil, les conseils

avisés qu’elle a pu me donner ainsi que pour son implication dans mes projets, et ce, tout

au long de mon stage.

Je souhaite remercier l’ensemble des services études de prix et méthodes pour m’avoir

aidée à mieux comprendre le secteur du bâtiment et le fonctionnement de l’entreprise.

C’est l’ensemble des connaissances qu’ils m’ont apporté qui a permis la réussite de mon

projet de fin d’étude.

Je tiens à remercier l’ensemble des membres du QSE, les différentes équipes travaux

(notamment François SIRE et Cyril GOURSONNET), le service des achats, le GIE

matériel ainsi que Maryline VERBAUWHEDE de Quille Construction, Dominique

RENARZEWZKI de Pertuy Construction et Isabelle DELORME d’Habitat Résidentiel

qui ont su répondre à mes nombreuses questions.

Enfin, j’aimerais remercier Françoise FEUGEAS ma tutrice INSA ainsi que l’ensemble de

l’équipe enseignante du département Génie Civil de l’INSA Strasbourg pour les

connaissances qu’ils ont pu nous transmettre tout au long de notre formation d’ingénieur.

3


Résumé

Aujourd’hui, l’intérêt porté par Bouygues Construction à l’environnement et au

développement durable permet à des projets de bâtiments ou de travaux publics

respectant les nouvelles normes environnementales de voir le jour. Ainsi, l’impact sur

l’environnement et l’homme sont pris en compte au même titre que les aspects techniques

et financiers. Mes différents sujets de Projet de Fin d’Etude s’inscrivent dans la

continuité de cette démarche où l’évolution des techniques et des matériaux doit

cohabiter avec le faible coût de construction des ouvrages me permettant ainsi de me

confronter aux nouvelles contraintes liées à l’environnement, le social et l’économie.

Mes missions pour ce Projet de Fin d’Etude sont d’une part, la détermination des

intérêts techniques et économiques que peut représenter l’utilisation du matériau

novateur qu’est le béton autoplaçant pour la réalisation de logements sociaux en Ile-de-

France, ainsi que la réalisation d’une étude technique et économique sur l’implantation

de centrales à béton sur les chantiers d’Habitat Social. Ces deux études serviront de

support à une décision stratégique ultérieure sur le déploiement général chez Bouygues

Bâtiment Habitat Social.

Mots clés : Béton autoplaçant — Centrale à béton — Etude — Technique — Economie

Abstract

Nowadays, the interest that Bouygues Construction has shown in the environment and

sustainable development allows building and civil engineering projects respectful of new

environmental standards to see the light. Indeed, the impact on the environment and the

human being are considered as well as technical and financial aspects. Topics of my end

of studies project fit in line with this approach where technical’s’ and materials’ evolution

has to coexist with low cost of construction, which enables me to confront myself with

new confines bound to the environment, social and economy.

My missions for this project are first of all, the determination of technical and economical

interests that a new material as self compacting concrete could represent to the

construction of social housing in the Ile-de-France, and secondly, the execution of a

technical and economical study on the concrete batching plants implantation on Habitat

Social construction sites. Those two studies will be used as support to a subsequent

strategic decision on the general deployment to Bouygues Bâtiment Habitat Social.

Key words: Self compacting concrete — Concrete batching plants — Technical —

Economy

4


Table des matières

Remerciements........................................................................................................................... 2

Résumé ...................................................................................................................................... 3

Abstract..................................................................................................................................... 3

Table des figures ........................................................................................................................ 7

Liste des tableaux ...................................................................................................................... 8

Introduction ............................................................................................................................... 9

1. Le logement social en Ile-de-France ..................................................................................... 10

1.1 Bouygues Bâtiment Ile-de-France Habitat Social (HAS) .............................................. 10

1.2 Le logement social en Ile-de-France .............................................................................. 11

2. Les objectifs du projet de fin d’études ................................................................................. 12

2.1 Première partie : Le béton autoplaçant (BAP) ............................................................. 12

2.2 Deuxième partie : Les centrales à béton ....................................................................... 13

3. Intérêt de l’utilisation des BAP pour Habitat Social............................................................ 14

3.1 Réglementations et normes ........................................................................................... 14

3.2 Les bétons autoplaçant ................................................................................................. 14

3.2.1 Définition et propriétés ........................................................................................ 15

3.2.2 Formulation et caractéristiques des BAP ............................................................. 16

3.3 Analyse de la problématique de l’utilisation du BAP ................................................... 19

3.3.1 Réalisation des voiles ........................................................................................... 19

3.3.2 Réalisation des planchers ..................................................................................... 19

5


3.4 Suivi in-situ d’un chantier expérimental - Voiles en BAP ............................................. 20

3.4.1 Description du chantier ........................................................................................ 20

3.4.2 Préparation du matériel & prescriptions techniques ............................................. 21

3.4.3 Transport du béton .............................................................................................. 25

3.4.4 Réception du béton sur chantier : l’essai d’étalement (NF EN 12 350-8 annexe 3)

26

3.4.5 Mise en œuvre du BAP sur le chantier ................................................................ 29

3.4.6 Chrono-analyse .................................................................................................... 31

3.4.7 Résultats .............................................................................................................. 31

3.5 Les bétons autonivelant (BAN) .................................................................................... 33

3.6 Estimation de la plus-value du BAP — Chantier type Habitat Social............................ 34

3.6.1 Estimation des gains de main d’œuvre induits par le BAP .................................. 34

3.6.2 Estimation des surcoûts induits par le BAP ........................................................ 35

3.6.3 Conclusion ........................................................................................................... 36

3.7 Résultats ....................................................................................................................... 37

3.7.1 Intérêt du BAP gris dans les opérations de logements sociaux ............................. 37

3.7.2 Perspectives économiques ..................................................................................... 38

3.7.3 Avantages/Inconvénients ..................................................................................... 39

3.8 Axes d’évolution ........................................................................................................... 41

4. Les centrales à béton chez Habitat Social ............................................................................ 43

4.1 La problématique qu’implique une centrale à béton sur chantier .................................. 43

4.2 Principe de fonctionnement de la centrale Eurotec 2250 d’ORU ................................... 45

4.2.1 Caractéristiques de la centrale ............................................................................. 45

4.2.2 Le fonctionnement de la centrale ......................................................................... 46

4.3 Formulations des bétons à produire pour les chantiers Habitat Social .......................... 49

4.4 Simulation technico-économique d’une opération Habitat Social .................................. 51

6


4.4.1 Détermination du seuil de rentabilité de la centrale ............................................. 51

4.4.2 Outil de chiffrage pour l’Eurotec 2250 d’ORU ..................................................... 53

4.5 Résultats ....................................................................................................................... 58

4.5.1 Avantages & inconvénients .................................................................................. 58

4.5.2 Les chantiers Habitat Social éligibles aux centrales à béton ................................. 58

4.5.3 Conclusion ........................................................................................................... 59

Conclusion ............................................................................................................................... 61

Glossaire (définitions issues de « Dicobat » et « Infociment ») ............................................... 62

Bibliographie ........................................................................................................................... 64

Les bétons autoplaçant ........................................................................................................ 64

Les centrales à béton ........................................................................................................... 64

7


Table des figures

Figure 1: Exemples de réalisations de Bouygues Habitat Social ............................................ 10

Figure 2: Comparaison des parements BAP/béton vibré classique (chantier rue de Rosny à

Montreuil) ..................................................................................................................... 15

Figure 3: Critères de formulation des BAP ........................................................................... 16

Figure 4:illustration tirée d'"Au pied du mur" de Robert L'HERMITE ................................ 16

Figure 5: volume de pâte élevé et peu de granulats (thèse de P. TURCRY, centrale Nantes)

...................................................................................................................................... 17

Figure 6: Formulation des BAP: répartition des constituants ............................................... 18

Figure 7: Le projet de Montreuil, rue de Rosny par Bouygues Habitat Social ....................... 20

Figure 8: décoffrage des voiles............................................................................................... 21

Figure 9: Positionnement du coffrage, nettoyage des peaux et traçage dans les banches ....... 22

Figure 10: Mise en place des mannequins et baguettes (pour voiles de façade) ..................... 23

Figure 11: Ferraillage des voiles + cales ............................................................................... 23

Figure 12: négatifs pour rupteur thermique .......................................................................... 24

Figure 13: cônes pour attaches volantes ................................................................................ 24

Figure 14: coffrage des abouts ............................................................................................... 25

Figure 15: Malaxage de la toupie à grande vitesse (illustration tirée du Mémo du BAPeur) . 26

Figure 16: Mode opératoire du test d'étalement (Le mémo du BAPeur, BYEFE 2009) ........ 28

Figure 17: Méthode de coulage du BAP, 1ère étape .............................................................. 29

Figure 18: Méthode de coulage du BAP, étapes suivantes .................................................... 30

Figure 19: Méthode de coulage du BAP, voile très ferraillé ................................................... 30

Figure 20: parement des voiles en BAP du chantier de Montreuil ........................................ 31

Figure 21: Mise en œuvre des BAN (illustrations « Mémo du BAPeur » de Bouygues

Construction) ................................................................................................................ 33

Figure 22: Projet de résidentialisation de la ZAC de l'Ile marante à Colombes ..................... 34

Figure 23: Comparaison de la mise en œuvre béton vibré/BAP ............................................ 37

Figure 24: intérêt du BAP — diagramme araignée ................................................................. 40

Figure 25: composition du prix des BAP .............................................................................. 41

Figure 26: projet du CHU d'Amiens (Mandataire: Quille Construction) ............................... 42

Figure 27: Eurotec 2250 d'ORU sur le chantier d'Asnières (HAR) ........................................ 45

Figure 28: Modélisation de l’Eurotec 2250 d'ORU sur le chantier d’Asnières ........................ 46

Figure 29: Trémie d'attente à relevage hydraulique .............................................................. 47

Figure 30: Seuil de rentabilité d'une centrale à béton ........................................................... 52

Figure 31: Feuille de résultats du modèle pour les centrales à béton de chantier .................. 56

Figure 32: Disposition des éléments de la centrale Eurotec 2250 ........................................... 58

Figure 33: Composition du prix du béton de l'Eurotec 2250 (Bilan d’Isabelle DELORME

d'HAR) .......................................................................................................................... 60

8


Liste des tableaux

Tableau 1: Exemples de formulations de BAP ...................................................................... 18

Tableau 2: Gain de main d'œuvre en porte-fenêtre et finitions ............................................. 35

Tableau 3: Gain de main d'œuvre en bétonnage ................................................................... 35

Tableau 4: Surcoût induits par le BAP ................................................................................. 36

Tableau 5: Surcoûts minimal et maximal induits par le BAP pour un chantier moyen HAS 36

Tableau 6: Avantages/Inconvénients du BAP ...................................................................... 39

Tableau 7:Cycle de malaxage de l'Eurotec 2250 pour fabriquer une gâchée de béton ............ 48

Tableau 8: Eléments du modèle sur tableur pour les centrales à béton ................................. 54

9


Introduction

La formation d’Ingénieur en Génie Civil à l’Insa de Strasbourg s’achève par un Projet de

Fin d’Etudes (PFE) en entreprise d’une durée minimale de 20 semaines. Ce stage

constitue un cas concret d’application des connaissances acquises à l’école et d’insertion

dans le monde du travail ; il nous permet de répondre à un besoin spécifique d’une

entreprise et de montrer nos capacités d’analyse, de synthèse, d’organisation et

d’autonomie. Il s’agit d’un véritable tremplin avant l’entrée sur le marché du travail.

Ayant effectué mon stage ouvrier dans le second œuvre et mon stage technique en

conduite de travaux, j’ai choisi d’orienter mon stage de fin d’études dans un domaine

différent des précédents, afin de diversifier et d’enrichir mon expérience dans le secteur

du Génie Civil, de façon à pouvoir m’orienter vers la voie qui me correspondrait le mieux.

J’ai ainsi réalisé un stage en Recherche et Développement et Etudes de prix au sein d’une

filiale de Bouygues Construction. Pour ce faire, j’ai eu l’opportunité d’intégrer les équipes

de l’entreprise Bouygues Bâtiment Ile-de-France Habitat Social, du 24 janvier au 10 juin

2011, à Saint-Quentin dans les Yvelines.

Le développement durable est aujourd’hui incontournable lors de la préparation et la

réalisation des projets de Bouygues Construction. Que ce soit dans le domaine du

bâtiment ou des travaux publics, les projets s’adaptent de plus en plus à ce concept. Les

aspects techniques et financiers sont toujours importants, mais l’impact sur

l’environnement et l’homme sont désormais pris en compte. Mon sujet de PFE répond

ainsi à un véritable besoin de l’entreprise où l’évolution des techniques et des matériaux

doit cohabiter avec le faible coût de construction des ouvrages et me permet également

de me confronter aux nouvelles contraintes liées à l’environnement, le social et

l’économie.

Mes deux missions pour ce Projet de Fin d’Etude sont, dans un premier temps, la

détermination des intérêts techniques et économiques que peut représenter l’utilisation de

béton autoplaçant pour la réalisation de logements sociaux en Ile-de-France, puis dans un

second temps, la réalisation d’une étude technique et économique sur l’implantation de

centrales à béton sur les chantiers d’Habitat Social. Ce rapport fait ainsi l’état de mon

travail réalisé au sein d’Habitat Social. Après une présentation du contexte général de

l’étude et des principaux objectifs de mon projet de fin d’étude, nous passerons à la

présentation et au développement des missions d’études réalisées pour l’entreprise.

10


Chapitre 1

Le logement social en Ile-de-France

1.1 Bouygues Bâtiment Ile-de-France Habitat Social (HAS)

Bouygues Bâtiment Ile-de-France Habitat Social est l’unité opérationnelle de

BouyguesSA, spécialiste de la construction de logements sociaux en location ou en

accession en région parisienne depuis plus de 59 ans. Ses activités principales sont la

conception, la construction et la réhabilitation de bâtiments d'habitation, de bâtiments

publics et privés en entreprise générale, sur Paris (75) et les départements de l'Ile de

France : la Seine-et-Marne (77), les Yvelines (78), l'Essonne (91), les Hauts- de- Seine

(92), la Seine- Saint- Denis (93), le Val- de- Marne (94) et le Val- d'Oise (95).

L’entreprise regroupe des bureaux d’études, des services méthodes et études de prix, un

service après-vente ainsi que des services commerciaux et des directions de travaux.

L’ensemble de ces services permet à HAS de réaliser une soixantaine de nouveaux

chantiers par an.

Figure 1: Exemples de réalisations de Bouygues Habitat Social

11


1.2 Le logement social en Ile-de-France

Le marché du logement social en France est en pleine expansion. Environ 600 organismes

HLM gèrent plus de 4 millions de logements sociaux accueillant près de 10 millions de

personnes. L’évolution du parc social en France (DOM compris) a progressé de manière

continue depuis 2000 pour atteindre 4 450 000 logements en 2008.

L’Ile-de-France, où la demande ne cesse d’être supérieure à l’offre, est l’une des régions

recensant la plus grande densité de logements sociaux (107 logements en moyenne pour

1000 habitants). Pour atteindre l’objectif de 20% de logements sociaux par ville fixés par

l’état, et avec des budgets restreints attribués aux programmes immobiliers concernés,

une diminution des coûts de construction des ouvrages ainsi que l’ensemble des

matériaux utilisés est incontournable.

12


Chapitre 2

Les objectifs du projet de fin d’études

2.1 Première partie : Le béton autoplaçant (BAP)

Longtemps réservé à la réalisation d’ouvrages limitant l’emploi de bétons ordinaires, le

béton autoplaçant est aujourd’hui envisagé dans les constructions classiques de

bâtiments. Volonté d’innovation, de découverte et de progrès, telle est la motivation qui

a amené l’entreprise Bouygues Construction Entreprises France Europe (BYEFE) à

s’intéresser aux BAP qui se déploient et se généralisent depuis plus d’un an et demi sur

l’ensemble des chantiers sous l’impulsion de Philippe BONNAVE son PDG.

Chez Bouygues Bâtiment Ile-de-France en revanche, les plus-values réalisées sur le béton

autoplaçant en font un matériau encore faiblement utilisé. En effet, la majorité des

bétons autoplaçant mis en œuvre sur les chantiers sont du type « architectonique »,

c'est-à-dire qu’ils autorisent une finesse et une qualité de parement exceptionnelle et sont

généralement imposés par les architectes. Cependant, face aux enjeux considérables de la

construction durable, Habitat Social se mobilise pour concevoir et mettre en œuvre des

solutions techniques et commerciales performantes telles que «l’éco-conception » et le

bilan énergétique des ouvrages, des modes constructifs alternatifs et de nouveaux

matériaux comme le béton isolant structurel ThermediaTM 0.6 B.

La première partie du sujet de mon projet de fin d’étude s’inscrit entièrement dans la

continuité de cette démarche visant à diminuer les impacts environnementaux puisqu’il

s’agit d’effectuer une analyse technico-économique des BAP gris en vue de remplacer le

béton vibré classique sur les chantiers de logements sociaux. Afin de mener à bien cette

étude, mon travail consiste dans un premier temps à réaliser une capitalisation des

connaissances sur le sujet en m’appropriant les éléments techniques existants dans

l’ensemble du groupe Bouygues Construction. Ces informations me permettront ainsi de

dégager une problématique concernant l’utilisation des BAP dans les voiles et dans les

planchers. Une fois l’aspect théorique assimilé, il s’agit de suivre in-situ un chantier test

de chez Habitat Social réalisé en BAP gris non architectonique puis de réaliser une

synthèse technico-économique qui servira de référence lors d’une décision stratégique sur

le déploiement général à Habitat Social.

13


2.2 Deuxième partie : Les centrales à béton

Bouygues Bâtiment IDF Habitat Social utilise du béton prêt à l’emploi (BPE)* sur plus

de 80% de ses chantiers, provenant principalement d’approvisionnement de toupies sur

chantier. Cependant, avec l’augmentation des prix des bétons prêt à l’emploi dans toute

l’Ile-de-France, l’entreprise m’a chargée de réaliser une étude technico-économique dont

l’objectif est de déterminer dans quels cas le choix d’une centrale peut être intéressant

pour l’exécution de logements sociaux et quel type de centrale à béton pour chantier

convient aux opérations d’Habitat Social. Cette étude constitue la deuxième partie du

sujet de mon projet de fin d’étude.

Il s’agit de réaliser dans un premier temps une capitalisation des connaissances sur les

centrales à béton de chantier en m’appropriant les éléments techniques existants dans

l’ensemble du groupe Bouygues Bâtiment Habitat Résidentiel et Social. A partir de ces

différents éléments je dégagerai une problématique quant à l’utilisation de centrales dans

les opérations de logements sociaux. Je réaliserai ensuite une simulation technico-

économique avec pour objectif la détermination des chantiers éligibles aux centrales à

béton qui servira de référence pour les futures opérations d’Habitat Social.

Les divers entretiens que j’ai pu avoir au cours de mon projet de fin d’études sont

disponibles en annexe 1.

*Les mots suivis d’un astérisque sont définis dans le glossaire en fin de mémoire.

14


Chapitre 3

Intérêt de l’utilisation des BAP pour

Habitat Social

3.1 Réglementations et normes

En France, les dernières recommandations pour l’emploi des bétons autoplaçant éditées

par l’AFGC (l’Association française de Génie Civil) datent de 2008. Cet ouvrage avait

été réalisé à l’époque dans l’optique de déterminer un cadre d’emploi des BAP afin de

permettre une utilisation suffisamment contrôlée de ce matériau puisqu’aucune norme

n’existait encore.

Au niveau européen, des règles complémentaires pour les bétons autoplaçant ont été

publiées depuis mai 2010. On les trouve dans la norme NF EN 206-9 qui complète ainsi

la norme existante sur les bétons NF EN 206-1. Cependant, les règles communes ne sont

pas reprises dans cette norme qui doit, par conséquent, être utilisée avec la NF EN 206-1.

La norme NF EN 206-9 (annexe 2) contient principalement les classes pour le test

d’étalement, la viscosité, la résistance à la ségrégation et à la mobilité en milieu confiné à

l’état frais.

3.2 Les bétons autoplaçant

Le béton autoplaçant a fait sa première apparition au Japon à la fin des années 1980

pour des raisons de complexité d’ouvrages très ferraillés, afin de prendre en compte les

contraintes sismiques. En France, la première grande application du BAP remonte à 1998

pour la réalisation de l’aquarium Océanopolis de Brest. Depuis, l’utilisation des BAP ne

cesse de croître, les fournisseurs de béton ont mis eux-mêmes au point, les uns après les

autres, leurs propres formulations. Après une phase de recherche et développement, ils

sont maintenant capables d’offrir un matériau parfaitement au point en toutes

circonstances avec des offres commerciales très vaste, allant des BAP aux performances

mécaniques courantes à très élevées et offrant différents types de parements et de teintes.

15


3.2.1 Définition et propriétés

Définition issue de la norme EN 209-1

« Le BAP est un béton [très fluide] qui s’écoule et se compacte par seul effet gravitaire,

capable de remplir le coffrage avec son ferraillage, ses gaines, réservations etc., tout en

conservant son homogénéité »

Ces caractéristiques confèrent à la structure une qualité au moins équivalente à celle des

bétons traditionnels. Leur fluidité permet des conditions de coulage aisées même en

présence d’une nappe d’armatures dense ou d’obstacles, tout en évitant le phénomène de

ségrégation*.

Les bétons autoplaçant sont destinés aux applications verticales tandis que les bétons

autonivelant (BAN) sont destinés aux applications horizontales. Toutefois, le terme

«béton autoplaçant» est général et inclut les bétons autonivelant.

Les BAP peuvent être utilisés aussi bien coulés en place sur chantier qu’en usine de

préfabrication. Les prescriptions et les règles de conception des structures en béton sont

applicables au béton autoplaçant, ils peuvent donc être utilisés à la place de bétons

traditionnels ayant les mêmes propriétés mécaniques. Ainsi, toute la gamme de résistance

des bétons (en particulier de C25/30 à C80/95) peut-être obtenue en autoplaçant.

La conséquence principale de cette nouvelle formulation est l’obtention d’un parement de

meilleure qualité que pour un béton vibré classique possédant les mêmes caractéristiques

mécaniques :

Parement BAP Parement béton classique

Figure 2: Comparaison des parements BAP/béton vibré classique (chantier rue de Rosny à Montreuil)

16


3.2.2 Formulation et caractéristiques des BAP

Les bétons autoplaçant doivent présenter les caractéristiques suivantes :

� Une grande fluidité, afin de pouvoir s’écouler sans vibration à travers des zones

fortement ferraillées, comportant des obstacles ou dans des coffrages de grande

hauteur.

� Ils doivent pouvoir être pompés.

� Ils doivent également s’opposer à la ségrégation aussi bien en phase de coulage

(on parle de ségrégation dynamique) qu’une fois en place (on parle de

ségrégation statique), afin de garantir l’homogénéité du matériau.

De manière à obtenir ces caractéristiques la formulation des BAP repose sur les 3 critères

suivants:

Figure 3: Critères de formulation des BAP

Les bétons autoplaçant ont ainsi une composition spécifique qui diffère des bétons

traditionnels. On retrouve généralement dans leur formulation les éléments suivants:

� Des superplastifiants* permettant de modifier l’ouvrabilité du béton de façon à

ce que les vides entre les particules soient mieux occupés.

� Une quantité élevée de fines (ciments, fillers calcaires, cendres volantes…de

l’ordre de 500 kg/m3) augmentant la fluidité du béton et permettant ainsi

d’éviter le phénomène de ségrégation*.

Figure 4:illustration tirée d'"Au pied du mur" de Robert L'HERMITE

17


� Du ciment, dont le dosage dépend des performances souhaitées du béton

(généralement, la quantité de ciment représente environ 10% du poids total du

BAP).

� Un rapport E/C’ faible avec un dosage limité en eau car un excès d’eau entraîne

une ségrégation importante du béton.

Dans cette formule, le « E » représente le poids de l’eau et le « C’ » représente

le poids du ciment et des additions avec :

C’ = C + k.A

C : quantité de ciment

A : quantité d’additions

k : coefficient dépendant des matériaux ajoutés (pour les cendres volantes

k=0,6, pour les fillers calcaires k=0,25).

� Un accélérateur de prise lorsque le bétonnage a lieu par temps froid (<5°C).

� Un faible volume de granulats (le rapport « gravillons/sables » doit être proche

de 1) et un volume de pâte élevé afin d’éviter le blocage des particules. Les

diamètres des granulats sont compris entre 10 et 16 mm de façon à améliorer la

viscosité du matériau.

Figure 5: volume de pâte élevé et peu de granulats (thèse de P. TURCRY, centrale Nantes)

Finalement, le volume de pâte varie de 350 à 400 L/m3. Ce volume élevé de pâte a pour

unique objectif d’écarter les granulats les uns des autres. L’optimisation de la

distribution des tailles des éléments constitutifs du béton autoplaçant est ainsi

indispensable si l’on veut obtenir un matériau fluide pouvant s’écouler dans les milieux

confinés. En revanche, l’ajout de superplastifiants ralentit la prise du béton entraînant

une résistance plus faible du BAP frais que les bétons traditionnels (8 MPa environ à 1j

pour plus de 10 MPa à 1j pour un béton classique).

18


La résistance des bétons autoplaçant de type B25 à 28 jours est supérieure à 30 MPa et

la durabilité des ouvrages en BAP est de 100 ans, comme pour les ouvrages en béton gris

traditionnel.

Ci-dessous, deux exemples de formulations possibles de BAP utilisées sur des chantiers

Bouygues Construction (quantités données pour fabriquer 1 m3 de béton) :

Tableau 1: Exemples de formulations de BAP

Les formulations varient en fonction des chantiers et des caractéristiques désirées mais

globalement, la proportion de chaque constituant reste la même. Par rapport à un béton

classique, le BAP a une quantité de ciment et un rapport E/C plus élevé. Le graphique

suivant représente la répartition des éléments constitutifs BAP, les quantités utilisées

étant une moyenne de plusieurs formulations possibles provenant de divers fournisseurs.

Figure 6: Formulation des BAP: répartition des constituants

Il est à noter qu’il n’y a pas de formule idéale de béton autoplaçant car les produits et les

matériaux dépendent des régions de France d’où ils proviennent.

Unibéton

Ciment CEM II 320 kg

Filler 140 kg

Eeff 200 L

Air 15 L

Superplastifiants 4,6 kg

E/C’ 0,6

Volume de pâte 375L < 400L

Bétons Michel (Mulhouse)

Ciment CEM I 295 kg

Filler 105 kg

Eeff 180 L

Air 15 L

Superplastifiants 4,6 kg

E/C’ 0,56

Volume de pâte 335L < 400L

19


3.3 Analyse de la problématique de l’utilisation du BAP

Les BAP nécessitent un changement des habitudes et une évolution des méthodes

traditionnelles de construction de par leur formulation différente des bétons classiques.

3.3.1 Réalisation des voiles

Coffrages

Il faut utiliser des coffrages propres, étanches et plus résistants afin de compenser les

poussées hydrostatiques sur les parois dues à la fluidité du béton.. En usage courant

(voile de 2.5 m de hauteur chez Habitat Social), la poussée lors du coulage ne dépasse pas

les limites de résistances des coffrages. En revanche, dans le cas de voiles de grande

hauteur (H > 3 m) et / ou avec de très nombreuses ouvertures, le coffrage doit être

spécifiquement étudié par le bureau d’étude.

Qualité du produit fini

Il est nécessaire d’utiliser des produits démoulant adaptés afin d’éviter les phénomènes

de micro-bullage* qui altèrent l’aspect des parements du produit fini.

Il convient également, lors des phases de bétonnage, de prendre en compte les conditions

climatiques afin d’adapter les conditions de mise en œuvre avec des dispositions

particulières en dehors de la plage de température +5°C à 35°C.

3.3.2 Réalisation des planchers

Pente

Il est nécessaire de limiter la pente à 2% sinon il est impossible de mettre en œuvre un

béton autonivelant.

Risques de fissuration

Ces bétons étant plus sensibles aux phénomènes de retrait par dessiccation*

(particulièrement les surfaces horizontales) il s’agit de trouver le produit de cure*

adéquat afin d’éviter l’apparition de microfissures.

Arrêts de bétonnage

Les bétons autonivelant étant plus fluides, il faut utiliser du matériel spécifique pour

effectuer les arrêts de coulage souvent long à mettre en place (Nergalto*, coffrage en bois,

béton vibré ponctuel….).

20


3.4 Suivi in-situ d’un chantier expérimental - Voiles en BAP

3.4.1 Description du chantier

Figure 7: Le projet de Montreuil, rue de Rosny par Bouygues Habitat Social

Construction Tous Corps d’Etat (TCE) :

� 37 logements collectifs R+5

� 3 maisons individuelles R+1

Label BBC Effinergie (un objectif de consommation pour les constructions résidentielles

neuves de 50 kW hep/m²/an)

• Chiffre d’affaire du chantier: 4,59 millions d’euros.

• Prix fournisseur BAP Holcim :::: 132,5 €/m3

Eléments en BAP

Les voiles de superstructure uniquement car les planchers posent encore trop de

problèmes de fuites au niveau des coffrages lors du bétonnage. Les voiles intérieurs sont

réalisés en BAP gris non architectonique tandis que les voiles de façade sont coulés en

BAP blanc architectonique matricé ou non et en BAP gris non architectonique

également.

21


3.4.2 Préparation du matériel & prescriptions techniques

L’un des intérêts majeur de la visite de ce chantier était l’observation de la préparation

du matériel nécessaire à la réalisation de voiles en BAP afin de déterminer s’il existe de

nombreuses différences par rapport à du béton traditionnel et si des prescriptions

techniques spécifiques à ce matériau doivent être mises en place. Les illustrations qui

suivent ont été prises lors de la réalisation d’un voile de façade en BAP blanc non

matricé et de plusieurs voiles intérieurs en BAP gris.

1. Décoffrage des voiles

La première étape de la journée consiste à décoffrer les voiles en BAP coulés la veille par

l’équipe.

Figure 8: décoffrage des voiles

2. Mise en place et préparation des peaux coffrages

La préparation des coffrages lors de la mise en œuvre de BAP diffère très peu par rapport

au béton traditionnel; il suffit simplement de prendre en compte la fluidité du matériau

et porter une attention particulière à l’étanchéité des banches. Sur le chantier de

Montreuil, aucun matériel supplémentaire (talonnettes en bois, mousse polyuréthane…)

n’était utilisé en pied de banches pour éviter les fuites car cela n’était pas nécessaire.

22


Une fois les banches positionnées, il est important que les parois intérieures soient bien

nettoyées à l’aide d’une raclette métallique afin de pouvoir recevoir l’huile de décoffrage

et de façon à n’avoir aucune aspérité. Il est important de respecter la quantité d’huile

prescrite par le fournisseur car un excès sur les parois intérieures des coffrages

entraînerait l’arrachement ainsi qu’un bullage important au niveau des parements lors

du décoffrage. Le mode opératoire sur chantier consiste donc à pulvériser l’huile sur la

peau de coffrage puis à passer une raclette afin de la répartir de façon homogène et

d’éliminer le surplus éventuel.

Enfin, les compagnons effectuent le traçage dans les banches à l’aide d’un niveau pour

pouvoir positionner ultérieurement les baguettes et mannequins.

Figure 9: Positionnement du coffrage, nettoyage des peaux et traçage dans les banches

Il est à noter qu’aucune différence particulière n’existe entre la préparation des coffrages

pour des voiles en BAP gris et la préparation des coffrages de voiles en BAP blanc

architectonique, le même soin est apporté par les compagnons dans les deux cas.

3. Mise en place des mannequins et baguettes

La pression exercée dans le coffrage par le BAP est plus importante que pour un béton

gris traditionnel lors du coulage ; c’est pourquoi il est nécessaire de doubler le nombre

d’aimants pour maintenir correctement les mannequins en PVC lors du bétonnage et

ainsi éviter qu’ils ne se déplacent dans les banches. Ensuite, pour les voiles de façade, les

compagnons installent les baguettes aimantées en tête de banches avant des les huiler à

l’aide d’un pulvérisateur.

23


Figure 10: Mise en place des mannequins et baguettes (pour voiles de façade)

4. Ferraillage des voiles

Lors du ferraillage des voiles, des cales en PVC sont insérées entre les armatures pour

éviter qu’au cours du bétonnage elles ne se déplacent et se rapprochent les unes des

autres.

Figure 11: Ferraillage des voiles + cales

La couleur des cales entre les armatures correspond au type de BAP mis en œuvre afin

que ce soit le plus discret possible si la cale venait à apparaître lors du décoffrage: blanc

pour le BAP blanc architectonique, gris pour le BAP gris.

Baguett

24


5. Rupteurs thermique

Pour la réalisation de voiles de façades, des rupteurs thermiques sont mis en place au

niveau de la jonction entre les planchers et les voiles de façon à diminuer les ponts

thermiques*. Concrètement, des négatifs aimantés, de la taille des rupteurs sont placés en

tête de banches.

Figure 12: négatifs pour rupteur thermique

6. Cônes spéciaux

Des cônes spéciaux pour attaches volantes, au préalable nettoyés et huilés, sont

positionnés à l’intérieur du coffrage. Ils permettent de conserver l’épaisseur des voiles

lorsque l’on referme les banches.

Figure 13: cônes pour attaches volantes

Négatifs

25


Comme pour les cales entre les armatures, dans le cas de voiles en BAP blanc

architectonique les cônes sont également de couleur blanche pour une raison purement

esthétique.

7. Coffrage des abouts et bétonnage

Une fois les banches refermées, les compagnons coffrent les abouts avant de bétonner les

voiles à l’aide d’une benne de 1,5 m3 et d’une manchette.

Figure 14: coffrage des abouts

Conclusion

La préparation du matériel nécessaire à la réalisation de voiles en BAP (blanc ou gris)

diffère très peu de celle de voiles en béton vibré classique si ce n’est que le nombre

d’aimants à utiliser pour maintenir les mannequins est doublé et qu’un plus grand soin

doit être apporté lors du nettoyage des peaux coffrantes. Une campagne de chrono-

analyse* doit tout de même être réalisée afin de valider ces observations et d’obtenir un

écart de temps concret qui pourra être utilisé par les ingénieurs en étude de prix de

Bouygues Habitat Social.

3.4.3 Transport du béton

Le transport du béton autoplaçant se fait avec un camion malaxeur dont le

fonctionnement des pales est vérifié régulièrement. Les règles à respecter pour le

transport et la livraison du BAP sont les suivantes (d’après le mode opératoire réalisé par

les Méthodes de Bouygues France-Europe) :

26


� Vérifier l’absence d’eau dans le camion avant le chargement du béton ainsi que la

propreté de la toupie.

� Lors du transport, la toupie doit être en rotation à faible vitesse (1tr/min < V <

5tr/min) afin d’éviter la ségrégation du béton.

� Le déchargement du BAP ne doit pas dépasser 2h00 sinon la viscosité du béton

augmente entraînant un risque de bullage (en effet, l’effet des superplastifiants est

de courte durée).

� Une fois sur site, un malaxage à grande vitesse pendant au minimum 5 minutes

doit être effectué (1 minute par m3 transporté).

Figure 15: Malaxage de la toupie à grande vitesse (illustration tirée du Mémo du

BAPeur)

3.4.4 Réception du béton sur chantier : l’essai d’étalement (NF EN 12 350-8

annexe 3)

Une fois le béton réceptionné sur le chantier, il est nécessaire de vérifier la conformité de

la formule du BAP avant sa mise en œuvre, de façon à ce qu’il se mette correctement en

place dans les coffrages. Pour cela on effectue le test d’étalement qui permet de

déterminer la consistance du matériau. Cet essai doit être réalisé pour chaque toupie

pendant la première semaine au démarrage du chantier et à chaque changement de

formulation, ou dès qu’il y a un doute.

1 min/m1 min/m1 min/m1 min/m3333

27


Matériel nécessaire

� Une plaque carrée mobile de contreplaqué, de 1m de côté, sur laquelle on dépose le

béton

� Un cône d’Abrams en métal sans aucune aspérité sur la paroi intérieure

� Un entonnoir pouvant être positionné correctement sur le cône d’Abrams

� Une règle graduée de 0 à 900 mm

� Une truelle

� Un seau, de l’eau et un chiffon

Valeurs cibles

Les valeurs cibles d’étalement pour les BAP dépendent des caractéristiques de la

formulation du béton ainsi que des conditions et moyens de mise en œuvre sur le

chantier. Les valeurs moyennes conseillées pour les bétons autoplaçant sont de l’ordre de

600 à 800 mm avec des variations admissibles en accord avec le fournisseur. Idéalement il

faudrait, selon le « Mémo du BAPeur » réalisé par Bouygues France-Europe :

� Pour les dalles : entre 600 et 700 mm

� Pour les voiles : entre 700 et 800 mm

Dans le cas du chantier de Montreuil le fournisseur préconise un étalement pour le BAP

destiné aux voiles de l’ordre de 750 mm. Si les résultats obtenus ne sont pas concluants,

la toupie doit être renvoyée à la centrale. Cela n’a jamais été le cas pour ce chantier.

Mode opératoire

Avant de démarrer l’essai d’étalement il faut s’assurer que la plaque en contreplaqué soit

placée sur un support stable et horizontal dans une zone dédiée à ce test. Les illustrations

ci-après présentent le mode opératoire à suivre pour réaliser un test d’étalement sur

chantier (les photos ont été prises pour du BAP blanc architectonique car pour le BAP

gris l’essai s’est déroulé derrière la toupie de façon à ce qu’aucune photo ne soit

satisfaisante).

28


Figure 16: Mode opératoire du test d'étalement (Le mémo du BAPeur, BYEFE 2009)

1.1.1.1. Une fois la plaque humidifiée, il faut centrer le cône

d’Abrams.

2.2.2.2. Prélever un échantillon de béton issu de la toupie.

3.3.3.3. Remplir le cône de béton jusqu’à l’arase supérieure.

4.4.4.4. Soulever le cône lentement et verticalement.

5.5.5.5. Mesurer l’étalement selon 2 diamètres perpendiculaires.

29


3.4.5 Mise en œuvre du BAP sur le chantier

Sur les photos prises pendant le bétonnage sur le chantier de Montreuil on ne distingue

pas clairement les différentes phases du coulage c’est pourquoi des schémas explicatifs

seront utilisés dans ce paragraphe pour une meilleure compréhension.

Une seule personne suffit pour mettre en œuvre un « petit » voile avec des ouvertures.

Cette personne reçoit la benne, vidange dans le coffrage et égalise le niveau du BAP.

Lorsque la quantité de voiles ferraillés à bétonner augmente, deux personnes peuvent

alors être nécessaires.

Il existe au sein de Bouygues Construction un document destiné aux chantiers expliquant

la mise en œuvre des BAP. Ce document est fourni en annexe 4.

� Voiles pas ou peu ferraillés (cas du chantier de Montreuil) � voiles intérieurs

1ère étape : Enfoncer la manchette à 30-40 cm du fond du coffrage si possible afin d’éviter

le phénomène de ségrégation et de maîtriser l’esthétisme des parements.

Etapes suivantes : Le compagnon doit remonter progressivement et à vitesse constante la

manchette au fur et à mesure de l’avancement en veillant à la garder toujours enfoncée

dans le béton de 30-40 cm jusqu’à la fin du bétonnage. Il est important de bétonner sans

à-coups.

Figure 17: Méthode de coulage du BAP, 1ère étape

30-40 cm

30


Au cours du coulage du béton, les compagnons doivent vérifier l’étanchéité des coffrages.

Dans le cas de fuites importantes, le bétonnage devra être arrêté immédiatement. Cette

méthode a pour avantage de limiter les effets de la chute du béton frais dans les coffrages

et d’améliorer la qualité d’aspect des parements

� Voiles très ferraillés ou comportant de nombreuses ouvertures � voiles de façades

Dans ce cas, le bétonnage s’effectue du haut du coffrage et en continu car il n’y a pas de

place suffisante pour faire passer la manchette.

Figure 19: Méthode de coulage du BAP, voile très ferraillé

Figure 18: Méthode de coulage du BAP, étapes suivantes

30-40 cm

31


Une fois le bétonnage terminé, les attentes sont mises en place et maintenues en tête de

banche par une barre Ha filante afin d’éviter qu’elles ne descendent sous leur poids dans

le coffrage.

3.4.6 Chrono-analyse

Une campagne de chrono-analyse a été réalisée par Eric PIVETEAU (ingénieur méthodes

de Bouygues Habitat Social) du 23 au 27 mai 2011 sur le chantier de Montreuil, rue de

Rosny afin de déterminer les temps unitaires propres à la mise en œuvre de voiles en

béton autoplaçant gris non architectonique. Ces résultats (non communiqués à l’heure où

ce rapport a été rédigé) permettront d’alimenter la bible des temps unitaires de

l’entreprise concernant les bétons autoplaçant et utilisée par les ingénieurs étude de prix.

3.4.7 Résultats

a) Aspects visuels des voiles en BAP

Parements

Les premiers voiles coulés en BAP gris (mars 2011) contenaient énormément de bullage

dû à une erreur de préparation (une double dose de superplastifiants a été injectée,

rendant le béton trop liquide). Un mois plus tard, les voiles en BAP gris ne contenaient

quasiment plus de bullage, seulement la teinte du béton n’était pas homogène. Selon les

techniciens, cela est très probablement dû à la qualité de l’huile utilisée pour les

coffrages. La photo qui suit montre en effet que les parements obtenus sont de niveau 1 à

2 sur l’échelle de référence définissant les 7 niveaux de bullage du fascicule FD P 18-503

(annexe 5). Cependant, la différence de teinte des voiles n’est pas importante pour ce

chantier car une couche de peinture sera passée ultérieurement sur l’ensemble des murs.

Figure 20: parement des voiles en BAP du chantier de Montreuil

32


Finitions

Les arases obtenues sur les voiles en BAP gris sont de bonne qualité : propres,

horizontales, nettes, ne nécessitant pas de finition supplémentaire. Un ragréage* sera en

revanche nécessaire sur les premiers voiles réalisés en BAP gris à cause d’un excès de

bullage, mais celui-ci sera pris en charge par le fournisseur de béton Holcim car le

problème venait de la formulation du produit fourni. Sur le reste des voiles les parements

étant lisses et sans bullage, aucun produit de ragréage ne sera utilisé.

b) Conditions de travail

Suppression des vibrations et fluidité du béton

L’absence de vibreur lors de la mise en œuvre du béton entraîne la suppression des

nuisances sonores pour les compagnons (communication facilitée, sécurité augmentée,

travail possible près des coffrages) ainsi que pour les riverains, mais également une

diminution des TMS (troubles musculo-squelettiques) et des problèmes de surdité chez

les compagnons.

La vitesse de bétonnage de voiles en BAP est très rapide (environ 10 minutes pour un

voile de 2,50 m de haut et 5,40 m de long), la saturation de la grue est donc améliorée et

plus de voiles peuvent être coulés dans une même journée par rapport au béton vibré

classique. En revanche, la préparation du matériel nécessaire au bétonnage du BAP

prend beaucoup plus de temps aux compagnons.

Avis des compagnons

Les compagnons reconnaissent à l’unanimité le confort apporté par le BAP. Le chef de

chantier en revanche, déplore le fait que la préparation des coffrages prenne plus de

temps et nécessite plus d’ouvriers même s’il reconnait que les temps de bétonnage et de

finition sont considérablement réduits.

33


3.5 Les bétons autonivelant (BAN)

Les bétons autonivelant sont des bétons pour surfaces horizontales qui se mettent en

place sans vibration. La surface bétonnée est d’une bonne régularité et planéité. Ils sont

destinés à la réalisation de dallages, de planchers, de terrasses.

Par ailleurs, les BAN ne demandent pas le même matériel ni la même préparation que les

bétons autoplaçant utilisés pour les structures verticales.

Travaux avant coulage

Avant la phase de bétonnage des planchers, il est nécessaire d’effectuer quelques travaux

et vérifications sur le matériel utilisé, les principaux étant énumérés ci-dessous :

� Vérifier l’étanchéité des coffrages et des réservations et éliminer l’eau présente à la

surface du support.

� Prévoir des renforts d’armatures aux droits des angles rentrants, notamment murs ou

réservations.

� Vérifier la fixation et l’étanchéité des fourreaux, canalisations, boîtiers etc.… mis en

place dans les coffrages afin d’éviter qu’ils ne flottent dans le béton lors du bétonnage.

Mise en œuvre

Une fois les vérifications avant coulage effectuées et le test d’étalement réalisé à l’arrivée

du béton sur le chantier, le bétonnage peut débuter :

1. Réalisation des arrêts de coulage en périphérie du plancher à bétonner. Matériel

utilisé : Nergalto, béton vibré de façon ponctuelle, coffrage bois…

2. Bétonnage du plancher à la benne, à la pompe ou bien avec la goulotte du camion

toupie puis passage du râteau afin d’obtenir le nivellement requis.

3. Débullage de la dalle en appliquant par « à coups » une barre à débuller en

l’enfonçant dans le béton frais en effectuant 2 passages croisés (afin de faire remonter

les bulles d’air et d’obtenir un parement de sous-face de plancher correct).

4. Appliquer le produit de cure après le bétonnage avec un pulvérisateur afin d’éviter

les fissures dues à la prise du BAN et à l’évaporation de l’eau (cf. annexe 6).

Figure 21: Mise en œuvre des BAN (illustrations « Mémo du BAPeur » de Bouygues Construction)

34


3.6 Estimation de la plus-value du BAP — Chantier type

Habitat Social

L’objectif de ce paragraphe est la réalisation d’une simulation économique afin d’estimer

la plus-value d’1 m3 de BAP gris pour les chantiers d’Habitat Social en se basant sur un

chantier moyen type.

Il s’agit pour cette simulation de calculer les gains et les surcoûts éventuels dus à l’emploi

de béton autoplaçant pour la réalisation des voiles intérieurs et extérieurs de l’ouvrage.

Le chantier type est celui de la ZAC de l’Ile marante à Colombes (92) et comprend la

réalisation de 61 logements collectifs en ITE (isolation par l’extérieur) pour un chiffre

d’affaire de 6,6 millions d’€.

Figure 22: Projet de résidentialisation de la ZAC de l'Ile marante à Colombes

3.6.1 Estimation des gains de main d’œuvre induits par le BAP

Les différentes données pour cette affaire permettant de réaliser cette estimation

proviennent du logiciel de chiffrage utilisé par l’ensemble des équipes de Bouygues

Bâtiment Habitat Social.

Hypothèses

• Gain sur la réalisation des seuils des portes-fenêtres

Avec le béton autoplaçant, les seuils des portes fenêtres peuvent être réalisés dès le

coulage des voiles et non après cycle ce qui supprime ainsi le coût de la main d’œuvre

pour les relevés des portes-fenêtres.

• Gain sur les finitions

Les caractéristiques du BAP entraînent un gain sur la qualité du parement des voiles car

l’absence de bullage rend superflu tout ragréage. Les surfaces concernées sont les voiles

intérieurs ainsi que les parois des voiles de façade donnant sur l’intérieur de l’ouvrage

(car isolation par l’extérieur pour ce projet).

35


• Gain sur le temps de bétonnage des voiles

Le temps de bétonnage de voiles avec du BAP est considérablement réduit par rapport à

un bétonnage avec du béton classique. Aucune chrono-analyse n’a, pour l’heure, été

réalisée sur des voiles en BAP donc on part de l’hypothèse que le temps unitaire pour le

bétonnage passe de 0,52 hr/m3 à 0,42 hr/m3.

Résultats

- Porte-fenêtre et finitions

Le gain est calculé grâce à la formule suivante : G = Prix MO (€)*Qté (ml ou m²)*TU

(hr/ml ou hr/m²)

Tâche Prix de la main

d'œuvre Quantité

Temps unitaire

Gain

Porte-fenêtre 31,76 €/hr 178,51 ml 0,8 hr/ml 4 535,58 €

Ragréage 31,76 €/hr 9 536,97 m² 0,02 hr/m² 3 028,90 €

Tableau 2: Gain de main d'œuvre en porte-fenêtre et finitions

- Bétonnage des voiles

Le gain est calculé en faisant la différence entre les prix de l’ouvrage pour chaque temps

unitaire.

Tâche Prix ouvrage pour TU=0,52 hr/m3

Prix ouvrage pour TU=0,42 hr/m3

Gain

Bétonnage 1 537 793,71 € 1 535 158,01 € 2 635,70 €

Tableau 3: Gain de main d'œuvre en bétonnage

Gain total 10 200,18 €

3.6.2 Estimation des surcoûts induits par le BAP

Hypothèses

• Plus-value du BAP

En Ile-de-France, pour un béton vibré classique à 100 €/m3, les plus-values pour le béton

autoplaçant gris non architectonique sont comprises entre 15 €/m3 et 30 €/m3. Le

surcoût de l’utilisation de BAP est égal à la plus-value réalisée multipliée par le volume

total de béton à mettre en œuvre sur ce chantier. La plus-value du BAP est calculée pour

le cas le plus favorable (PV=15€/m3) et le plus défavorable (30 €/m3) afin d’établir un

intervalle de prix.

36


Résultats

Minimum Maximum

Plus-value 15,00 € 30,00 €

Volume de BAP

872,88 m3 872,88 m3

Surcoût 13 093,20 € 26 186,40 €

Tableau 4: Surcoût induits par le BAP

3.6.3 Conclusion

L’utilisation de béton autoplaçant sur le chantier de Colombes entrainerait un surcoût

sur le plan économique par rapport au budget initial calculé avec du béton vibré

traditionnel. En effet, la différence entre les gains et les plus-values pouvant être

réalisées donne les résultats suivants, en fonction des prix d’achat minimal et maximal du

BAP :

Minimum Maximum

∆ (gains-pertes) - 2 893,02 € - 15 986,22 €

PV (1 m3 de BAP)

3,31 € 18,31 €

Tableau 5: Surcoûts minimal et maximal induits par le BAP pour un chantier moyen HAS

En conséquence, le surcoût à l’achat estimé pour un BAP gris courant en voile par

rapport à un béton vibré standard afin qu’il n’y ai aucune incidence sur le budget de

l’affaire est d’environ 12€ (15-3,31=11,69 et 30-18,31=11,69).

Ce surcoût dépend principalement du prix auquel a été négocié le BAP auprès des

fournisseurs mais également des caractéristiques du chantier (quantité de porte-fenêtre,

volume de béton à mettre en œuvre etc.…).

Cette simulation de bilan financier pour ce chantier moyen type Habitat Social nous

permet d’affirmer que l’achat du BAP gris non architectonique à 112€/m3

n’augmenterait pas le budget du chantier. Cependant, plusieurs estimations sur

l’ensemble des chantiers d’Habitat Social (chantiers en isolation par l’intérieur, sans

porte-fenêtres, façades en maçonnerie etc…) doivent être au préalable réalisées afin

d’obtenir un résultat plus général et correspondant mieux à la réalité.

37


3.7 Résultats

3.7.1 Intérêt du BAP gris dans les opérations de logements sociaux

Techniques constructives

Les caractéristiques spécifiques des bétons autoplaçant permettent, pour certains

ouvrages, une mise en œuvre simplifiée, pour :

� Les voiles très ferraillés (les linteaux, les poteaux…) ou avec de grandes réservations,

difficiles à réaliser avec du béton classique à cause de la densité d’armatures qui

empêche l’aiguille vibrante de descendre dans le coffrage. L’absence de vibration due à

l’utilisation d’un béton autoplaçant résout ce problème.

� Les ouvrages de forme complexe dont la réalisation est facilitée par la fluidité des BAP

qui remplissent complètement les coffrages.

� Les acrotères dont l’arase supérieure présente, grâce au BAP, une qualité finie au

décoffrage qui ne nécessite pas de finition ultérieure.

Enfin, en comparaison avec le béton vibré classique, le béton autoplaçant est d’une

manière générale moins contraignant à mettre en œuvre puisque certaines opérations sont

tout simplement supprimées comme le démontre le schéma suivant :

Figure 23: Comparaison de la mise en œuvre béton vibré/BAP

Béton vibré traditionnel BAP

38


Acoustique

L’absence de vibrations lors de la mise en œuvre du béton autoplaçant entraîne une

diminution des nuisances sonores sur le chantier ; cela présente 2 intérêts particuliers :

� L’amélioration des conditions de travail pour les ouvriers qui peuvent dorénavant se

passer des équipements de protection individuelle auditive et communiquer sans élever

la voix.

� La diminution des bruits pour le voisinage du chantier, ce qui est intéressant si

l’environnement comprend une crèche ou un hôpital.

Pénibilité

Dans le cas de voiles réalisés en béton gris classique, l’utilisation de l’aiguille vibrante

peut provoquer à long terme des troubles musculo-squelettiques (TMS) chez les

compagnons et à court terme une fatigue récurrente. L’emploi de béton autoplaçant,

supprimant la partie vibration, améliore considérablement les conditions de travail sur le

chantier et augmente ainsi l’attractivité des métiers du BTP.

3.7.2 Perspectives économiques

Actuellement, les plus-values réalisées par les entreprises de Bouygues France-Europe

varient entre 7 €/m3 et 15 €/m3 en fonction des régions et des prix des bétons classiques

(à Mulhouse par exemple le béton vaut 55 €/m3 avec une plus-value pour le BAP de 14

€/m3 tandis qu’à Nancy le béton vaut 78 €/m3 avec une plus-value pour le BAP de 7-10

€/m3)

En Ile-de-France en revanche, pour un béton vibré classique à 100 €/m3, les plus-values

pour le béton autoplaçant gris non architectonique sont comprises entre 15 €/m3 et 30

€/m3. Cette différence de prix peut s’expliquer par les phénomènes suivants :

� L’absence de carrières en Ile-de-France

� L’importante demande de construction en région parisienne

� Les salaires et le niveau de vie plus élevés en Ile-de-France

Quant à la perspective d’une diminution des prix pratiqués pour les bétons autoplaçant

en région parisienne, cela n’est pas d’actualité. En effet, aucune évolution à court terme

n’est envisageable actuellement de la part de l’ensemble des fournisseurs.

39


3.7.3 Avantages/Inconvénients

Après plusieurs semaines d’études sur le béton autoplaçant gris non-architectonique j’ai

dégagé les avantages ainsi que les inconvénients de ce matériau. Ceux-ci sont regroupés

dans le tableau qui suit :

AVANTAGES INCONVENIENTS

> Economie de main d’œuvre et productivité

� Suppression des vibreurs et ragréage

limité

� Temps de bétonnage réduit

� Optimisation du travail des grues

� Pompable sans ajout d’eau

> Amélioration des conditions de travail et

environnementale

� Nuisances sonores réduites

� Sécurité des chantiers

� Pénibilité diminuée — facilité de mise en

œuvre

> Amélioration de la qualité et de l’uniformité des

parements

� Finition soignée

� Teinte homogène

� Absence de bullage et de ségrégation

> Réalisation de formes et géométries complexes

> Réalisation facilitée des portes-fenêtres

> Amélioration de l’image du métier

> Formulation spécifique

� Teneur en eau à maîtriser

� Granulométrie continue

> Produit très fluide

� Fermer le coffrage en haut si arase en

biais

� Nécessite pus d’aimants pour les

mannequins

> Surcoût non négligeable

> Retard de prise par temps froid

> Poussée augmentée dans les coffrages

> Fissures dues au retrait

Tableau 6: Avantages/Inconvénients du BAP

A partir des avantages et des inconvénients listés précédemment j’ai attribué une note

allant de 1 à 10 à chacun des différents critères qui me paraissaient les plus importants

pour le BAP ainsi que pour le béton vibré classique afin de mettre en évidence quelle

solution est la plus intéressante techniquement et économiquement.

40


Barème de notation : 1111 :::: très mauvais 10101010 :::: très bon

Figure 24: intérêt du BAP — diagramme araignée

Au vu du diagramme ci-dessus, d’après les critères qui me paraissent primordiaux dans le

choix d’un béton, le béton autoplaçant se révèle être la solution la plus satisfaisante

globalement. En effet, le total des notes attribuées pour le BAP est environ 30% plus

élevé que le total des notes attribuées pour le béton vibré classique.

Les nombreuses notes comprises entre 1 et 5 pour les critères du béton vibré classique

mettent en évidence les faiblesses de ce matériau tant au niveau des moyens et de sa

difficulté de mise en œuvre (vibrations, complexité de bétonnage, nuisances sonores

etc.…) que du rendu des parements extérieurs (hétérogénéité des teintes, bullage etc.…).

Effectivement, à propriétés mécaniques égales, l’aspect des parements d’un voile réalisé

en béton autoplaçant est meilleur (bullage de niveaux 1 à 3) que celui d’un voile réalisé

en béton vibré (bullage de niveau 3 à 5). De plus, pour la réalisation de structures situées

dans un environnement sensible au bruit (hôpital, école, EHPAD…) l’absence de

nuisances sonores dues à l’aiguille vibrante lors du bétonnage du BAP constitue l’un des

atouts majeur de ce matériau en comparaison au béton classique.

41


3.8 Axes d’évolution

Généralités

Les bétons autoplaçant génèrent des gains importants en termes de productivité, de

délais et de matériels. La suppression de la vibration, grâce à ses caractéristiques de

plasticité, permet de travailler dans un silence relatif, une source de confort pour les

compagnons et les riverains. La contrepartie est un bilan carbone lourd et des prix de

fournisseurs élevés. Pour éviter ces inconvénients, il s’agit dorénavant d’optimiser la

composition des bétons autoplaçant en jouant sur plusieurs critères :

� Optimiser le dosage de liants (ciment+additions) afin de diminuer le bilan carbone

des BAP.

� Diminuer la quantité élevée de fines afin de réduire le coût de revient des bétons

autoplaçant, car le ciment représente aujourd’hui environ 50% du prix d’un BAP

(figure 20, obtenue à l’aide de la figure 4 : formulation des BAP et des données du

service Achats de BYBAT IDF).

Figure 25: composition du prix des BAP

� Trouver le bon produit de cure pour les BAP afin de limiter au maximum les

fissurations du béton à court terme.

� Travailler sur les modes opératoires concernant les éléments horizontaux afin

d’éviter les problèmes de fuites.

Le matériau offre un potentiel qu’il est indispensable d’exploiter correctement pour justifier

son choix économique. En raison du temps limité du projet, il ne m’est pas encore possible

d’estimer un bilan financier précis. Le BAP offre cependant, par son ergonomie et ses

capacités techniques, l’opportunité de construire autrement. Toute l’organisation de la

production sur chantier est remise en cause par ce matériau. L’avenir de ce béton passe

obligatoirement par une prise de conscience générale de ses enjeux.

42


Le béton autoplaçant B2C de Quille Construction

Les recherches sur le béton autoplaçant au sein de Bouygues Construction France

Europe, novateur dans ce domaine, ont permis à la direction technique de Quille

Construction de mettre au point récemment le premier BAP à impact carbone réduit, le

BAP B2C. Les principaux avantages attendus de cette nouvelle formulation sont : un

bilan carbone plus favorable, un coût des BAP réduit et un risque moindre de fissuration.

Ce béton a été mis au point et produit sur chantier pour la première fois sur le chantier

du CHU d’Amiens-Picardie en cours de réalisation (chantier en site occupé d’où le choix

d’un Béton Autoplaçant).

Ci-dessous quelques caractéristiques de ce chantier novateur :

- 16 000 m3 de BAP B2C produit (environ 20% de la quantité de béton totale pour

ce chantier)

- Formulation optimisée en volume de liant (ciment plus additions) inférieur à 430

kg/m3

- Diminution significative de l’impact carbone du béton, comprise entre 15 et 25%

en fonction des formules

- Faible surcoût sur le plan économique par rapport au béton vibré

Cette innovation possède des performances mécaniques à 28 jours conformes à un béton

C25/30 classique et des niveaux de parement en termes de bullage plus que corrects.

Selon Marylin VERBAUWHEDE (Directrice adjointe technique chez Quille

Construction), le B2C apporte une réponse technico-économique, environnementale,

pertinente aux développements de solutions constructives en béton et offre de réelles

perspectives de développement.

Figure 26: projet du CHU d'Amiens (Mandataire: Quille Construction)

43


Chapitre 4

Les centrales à béton chez Habitat Social

4.1 La problématique qu’implique une centrale à béton sur

chantier

Problématiques

Avant de privilégier l’option de la centrale à béton sur un chantier à la place du béton

prêt à l’emploi (BPE)*, plusieurs considérations sont à prendre en compte lors de la

conception et du dimensionnement:

� Le volume de béton total à produire pour l’ensemble du chantier et les

besoins en production journalières (besoins moyens, de pointes) : en effet,

une centrale sur chantier entraîne des coûts de location et d’entretien, il faut

donc déterminer la quantité de béton à produire de façon à ce que cela soit

viable et intéressant économiquement en comparaison au BPE.

� L’espace disponible sur le chantier : il est nécessaire de connaître l’emprise

qu’auront la centrale et les différentes zones de stockage des matériaux sur le

chantier. Si le site est trop exigu il sera impossible d’envisager la mise en

place d’une centrale à béton.

� Le cout du BPE proposé par les centrales en Ile-de-France : de façon à

comparer avec le coût de revient du béton fourni par une centrale sur

chantier.

� Les délais du gros-œuvre : si les délais sont très courts et qu’il est nécessaire

d’obtenir du béton rapidement et de façon continue, une centrale sur

chantier permet plus de flexibilité notamment en cas de retard du aux

problèmes de circulation ou d’intempéries.

� L’environnement du chantier : une centrale à béton engendre du bruit qui

pourrait déranger le voisinage si les travaux se déroulent en zone urbaine.

44


Conséquences

Une fois que tous les critères sont réunis pour mettre en place une centrale à béton sur

le chantier, il est nécessaire d’effectuer quelques adaptations supplémentaires:

� Des travaux supplémentaires : des fondations pour le malaxeur* et les

silos*, une dalle de répartition pour les zones de stockage des agrégats,

des pistes d’accès pour les camions etc.… Le tout dimensionné par un

bureau d’étude.

� Des branchements pour l’eau et l’électricité afin d’alimenter la centrale

et lui permettre de fonctionner.

� Un centraliste dont la mission à plein temps consiste à produire et

contrôler le béton en fonction des dosages prescrits.

� Une quantité de BPE minimale fournie par une centrale extérieure dans

le cas d’un dépannage éventuel (le coût de ce béton supplémentaire sera

plus élevé que dans un marché BPE classique).

45


4.2 Principe de fonctionnement de la centrale Eurotec 2250

d’ORU

Les centrales à béton ont fait leur retour l’année dernière chez Bouygues bâtiment IDF

Habitat Résidentiel (HAR) sur un chantier à Asnières (92). L’opération ayant été un

succès tant sur le plan économique que technique, la centrale utilisée, une Eurotec 2250

d’Oru France, va être transférée sur un deuxième chantier d’HAR à Massy (91) et sera

ensuite placée sur chaque chantier nécessitant une centrale à béton de chantier. Si

Habitat Social se décide à réimplanter des centrales à béton sur ses chantiers, les études

seront réalisées à partir de ce modèle, c’est pourquoi ce paragraphe est uniquement

consacré à l’Eurotec 2250.

Figure 27: Eurotec 2250 d'ORU sur le chantier d'Asnières (HAR)

4.2.1 Caractéristiques de la centrale

L’Eurotec 2250 proposée à la location par le service matériel de Bouygues Bâtiments Ile-

de-France se compose de :

� Deux rayons raclant

� Un malaxeur horizontal

� Deux silos à ciment

� Une trémie agitatrice d’attente (« Sécatol ») à relevage hydraulique

� Un tableau de bord électronique

Les caractéristiques techniques des éléments de la centrale sont fournies en annexe 7.

La capacité de production de l’Eurotec 2250 d’ORU est de 25 à 30 m3/h selon le

fabricant pour une capacité effective de 18 à 20 m3/h sur chantier.

46


Figure 28: Modélisation de l’Eurotec 2250 d'ORU sur le chantier d’Asnières

La centrale étant lourde (environ 4 tonnes pour le malaxeur et 3 tonnes pour le

piédestal), un ouvrage de génie civil supplémentaire doit être dimensionné par le bureau

d’étude. Cet ouvrage comprend des fondations pour le malaxeur, les silos et la trémie

d’attente, une dalle de répartition sous la zone de stockage des agrégats et une fosse pour

la benne à béton.

Un bac de décantation doit également être construit afin de recevoir les eaux résiduelles

de la centrale lors du nettoyage de celle-ci. L’objectif du bac est la décantation des eaux

afin de séparer le lait de ciment de façon à les rendre le plus propre possible avant d’être

évacuées.

4.2.2 Le fonctionnement de la centrale

a. Stockage du ciment et des agrégats

Les deux silos de la centrale Eurotec 2250 contiennent généralement du ciment mais ils

peuvent également contenir des ajouts se présentant sous forme poudreuse tels que les

fillers calcaires ou les cendres volantes. L’approvisionnement des matériaux se fait par

camion. Le ciment est inséré dans le bas du silo à l’aide d’une pompe placée sur le

camion. Un filtre se trouve en haut du silo afin de laisser passer l’air mais d’empêcher les

poussières de ciment de passer (ce filtre est obligatoire).

Les granulats sont stockés à côté de la centrale à même le sol puis amenés jusqu’au

processus de fabrication du béton grâce aux rayons raclant.

Les adjuvants quant à eux sont stockés dans des containers isolés près de la centrale à

béton et sont transportés via une pompe.

47


b. Stockage temporaire du béton

La trémie d’attente ou Sécatol est destinée à stocker puis redistribuer le béton fabriqué

sur chantier lorsque la rotation des grues ne permet pas de le mettre en œuvre

immédiatement. Le système d’agitation de la Sécatol garanti une homogénéité du

matériau. Pour la trémie d’attente à relevage hydraulique le remplissage se fait en

position basse tandis que le déversement s’effectue lorsque la Sécatol est en position

haute comme on peut le voir sur l’illustration ci-dessous.

Figure 29: Trémie d'attente à relevage hydraulique

c. Cycle de gâchée

Le béton est obtenu en mélangeant des agrégats, du sable, du ciment, de l’eau et des

adjuvants. Sur le chantier c’est le centraliste qui est chargé de gérer les différentes

formulations ainsi que leur fabrication à l’aide du tableau de bord électronique de

l’Eurotec 2250. Une fois les données rentrées, le cycle de malaxage pour réaliser 1,5 m3 de

béton peut commencer. Le cycle de malaxage se déroule suivant les étapes énoncées ci-

dessous :

1. Les rayons raclant apportent le sable et les agrégats dans le malaxeur via une balance.

2. Le ciment est amené jusqu’au malaxeur par une pompe.

3. L’eau arrive dans le malaxeur par une électrovanne.

4. Les adjuvants sont ajoutés au mélange par l’intermédiaire d’une pompe.

5. Une fois le mélange homogène, il est versé dans la Sécatol de 7 m3.

6. Enfin, le béton est versé dans la benne de la grue et mis en œuvre sur le chantier.

48


Apport de sable Apport de gravier Apport de ciment Malaxage Injection de l'eau Malaxage Adjuvants Malaxage

Vidage

Tableau 7:Cycle de malaxage de l'Eurotec 2250 pour fabriquer une gâchée de béton

Un cycle de production d’une gâchée de 1,5 m3 de béton dure entre 3,75 et 4,6 minutes.

49


4.3 Formulations des bétons à produire pour les chantiers

Habitat Social

La centrale Eurotec 2250 a été louée par les équipes de travaux du chantier d’Asnières au

service Matériel de Bouygues Bâtiment Ile-de-France et la production était épaulée par le

cabinet de conseil AGPN responsable de la formulation des bétons. Cette formule (service

Matériel+AGPN) ayant fait ses preuves elle sera dorénavant utilisée lors de la

conception, du dimensionnement et du chiffrage de chaque chantier d’Habitat Social où

une centrale à béton sera envisagée.

Les formules de bétons dépendant des dosages des différents matériaux, l’entreprise

AGPN collabore donc avec l’ensemble des fournisseurs afin d’en obtenir plusieurs types

aux meilleurs rapports qualité/prix.

Les bétons couramment utilisés sur les chantiers d’Habitat Social ont les formules

suivantes (formulation AGPN):

� Les fondations sont réalisées en CD300S : Béton BPS-XC2-C20/25-S3-20-

Dosage 300 kg/m3

Matériau Qté (T/M3)

Sable 0.900

Graviers 0.950

Ciment 0.220

Eau 0.145

Adjuvant -

� Les horizontaux et verticaux des infrastructures et des superstructures sont

réalisés en :

C25F1J:::: Béton BPS-XF1-C25/30-S3-20.0-CPJ

C30F1A:::: Béton BPS-XF1-C30/37-S3-20.0-CPA

Matériau C25F1J

Qté (T/M3)

C30F1A

Qté (T/M3)

Sable 0.820 0.810

Graviers 0.870 0.860

Ciment 0.320 0.340

Eau 0.160 0.160

Adjuvant 3.950 L 4.190 L

50


� Les infrastructures et superstructures peuvent également être réalisées en

C40F1A,,,, notamment l’hiver où les températures sont plus basses : Béton

BPS-XF1-C40/50-S3-20.0-CPA

Matériau Qté (T/M3)

Sable 0.770

Graviers 0.810

Ciment 0.400

Eau 0.170

Adjuvant 4.440 L

Les formules des différents bétons sont enregistrées dans le logiciel de l’Eurotec 2250. Le

centraliste n’a plus qu’à sélectionner le programme adéquat dans le tableau de bord de la

centrale en fonction des demandes journalières du chantier.

Le prestataire extérieur AGPN n’est pas uniquement responsable de la formulation des

bétons, il doit également :

∗ Former le centraliste à l’utilisation de la centrale d’ORU.

∗ Effectuer les différents essais et contrôles du béton sur chantier.

∗ Réaliser les essais de convenance sur la centrale avant sa mise en route.

La présence de deux silos à ciment pour l’Eurotec 2250 permet jusqu’au stockage de deux

ciments différents, permettant ainsi la production d’un plus grand nombre de bétons.

51


4.4 Simulation technico-économique d’une opération Habitat

Social

L’un des principaux objectifs de mon projet de fin d’étude est l’optimisation d’un modèle

sur tableur permettant la comparaison pour chaque chantier entre le coût du béton prêt

à l’emploi et le coût du béton fabriqué sur chantier par l’Eurotec 2250, afin de le rendre

plus fonctionnel et de faciliter la détermination de la solution la plus économiquement

intéressante.

Ce paragraphe présente, dans un premier temps, l’analyse à effectuer afin de déterminer

le seuil de rentabilité entre le béton fait sur chantier et le béton prêt à l’emploi puis, dans

un second temps, l’outil de chiffrage mis au point pour les chantiers d’Habitat Social

intégrant le principe du seuil de rentabilité dans son fonctionnement.

4.4.1 Détermination du seuil de rentabilité de la centrale

Afin de déterminer le seuil de rentabilité de la centrale Eurotec 2250, il est nécessaire

d’analyser le coût d’un mètre cube de béton fabriqué sur chantier et d’un mètre cube de

béton prêt à l’emploi.

a. Béton produit sur le chantier

Le coût de fabrication du mètre cube de béton dépend :

- Des frais fixes : ils sont indépendants de la quantité de béton à mettre en œuvre. Il

s’agit principalement des frais d’installation, de repliement de la centrale, des silos à

ciment et de la Sécatol (génie civil supplémentaire, montage et démontage du matériel

etc…) ;

- Des frais variables : ils sont proportionnels au volume de béton à produire. Il s’agit des

frais de matériaux (sable, ciment, granulats, eau), de l‘énergie consommée, de la main

d’œuvre nécessaire à la fabrication du béton.

Le coût du béton réalisé sur chantier est représenté par une droite d’équation : y=a.x+b

où « a » représente le cout d’un mètre cube de béton produit, « x » est le volume de

béton et « b » les frais fixes.

b. Béton prêt à l’emploi

Le coût d’un mètre cube de béton livré sur le chantier est traité au meilleur prix après

des négociations par le service Achats de Bouygues Bâtiment Ile-de-France auprès de

l’ensemble des fournisseurs de la région où ont lieu les travaux.

52


Les frais sont uniquement dus au volume de béton livré pendant la durée du chantier. Le

coût du béton prêt à l’emploi est représenté par la droite d’équation : y’ = a’.x’ où « a’ »

représente le cout d’un mètre cube de béton et « x’ » le volume de béton livré.

c. Seuil de rentabilité

Le seuil de rentabilité entre le béton prêt à l’emploi et le béton fabriqué sur chantier est

représenté par l’intersection des deux droites « y » et « y’ » définies précédemment. Ce

point de rencontre est appelé « seuil de rentabilité » et est obtenu par la relation : y=y’.

Pour un volume de béton inférieur au volume du seuil de rentabilité il sera préférable de

choisir le béton prêt à l’emploi. Au-delà de cette valeur en revanche, la production du

béton sur le chantier sera la solution la plus intéressante.

La courbe ci-dessous modélise le seuil de rentabilité défini ci-dessus :

Figure 30: Seuil de rentabilité d'une centrale à béton

L’investissement de départ pour le béton fabriqué sur chantier correspond aux frais fixes

de la centrale. Le volume d’équilibre correspond au volume de béton à partir duquel une

centrale à béton devient rentable économiquement par rapport au béton prêt à l’emploi.

Il s’agit du seuil de rentabilité de la centrale.

53


4.4.2 Outil de chiffrage pour l’Eurotec 2250 d’ORU

a. Mise à jour du modèle sur tableur existant

La dernière version du modèles sur tableur existant chez Habitat Social pour réaliser des

simulations économique dans le but d’insérer des centrales sur chantiers datait de 2002,

année où la dernière centrale à béton a été utilisée chez Habitat, qui n’était alors pas

encore divisé en deux, Habitat Résidentiel et Habitat Social (cf. l’annexe 8 qui retrace

l’historique des centrales à béton sur chantier chez Habitat).

L’année dernière Isabelle DELORME d’Habitat Résidentiel a réutilisé ce modèle en le

modifiant légèrement pour qu’il corresponde au mieux au chantier test étudié à l’époque.

Fort du succès de l’opération réalisée à Asnières, la direction d’Habitat Social a décidé de

reconsidérer l’implantation de centrales sur leurs chantiers en me confiant la tâche de

modifier le modèle existant de façon à ce qu’il corresponde aux types d’opérations traitées

par les équipes d’HAS en ne considérant que le modèle de centrale à béton Eurotec 2250

d’ORU France, disponible au service matériel de l’entreprise.

Une fois son ergonomie optimisée, le modèle est composé des cinq onglets suivants:

Onglets Contenu Commentaires

Données

• Un tableau à remplir par

l’ingénieur étude de prix dans

lequel il indique les données du

chantier étudié (volumes de bétons,

durées des travaux, de la

centrale…).

• Un tableau regroupant les dernières

valeurs de la bible de prix HAS

négociées par le service Achats des

matériaux (sable, ciment, BPE…)

actualisées par la personne

responsable du tableur désignée par

la direction.

Les données figurant dans cette feuille

engendrent automatiquement le calcul

des frais variables et des prix de

bétons produit par la centrale dans les

onglets respectifs.

54


Frais fixes

• Les frais fixes d’installation

(montage, transport, démontage…)

et les prix fournis par le service

Matériel.

• Les frais dus au génie civil

nécessaire pour la centrale (si

fondations superficielles sinon trop

couteux par rapport au BPE).

• Les surcoûts éventuels dépendants

de chaque opération.

L’ingénieur étude de prix doit vérifier

les valeurs du génie civil en fonction

du rapport réalisé par le bureau

d’étude et modifier les données si

besoin.

Les prix indiqués devront être

actualisés régulièrement par la

personne responsable du tableur

désignée par la direction.

Frais

variables

• Les frais de location, de main

d’œuvre, de consommation

électrique, de branchement en eau

liés au volume de béton produit et

à la durée des travaux.

• Les frais supplémentaires éventuels

liés aux spécificités de l’opération.

Idem « Frais fixes »

Formules

bétons

• Les formulations d’AGPN des

bétons utilisés sur les chantiers

d’Habitat Social ainsi que le prix

unitaire de chaque formule.

• Les prix totaux pour chaque type

de béton produits par la centrale.

Idem « Frais fixes »

Résultats

• Un tableau récapitulatif des coûts

induits par la centrale ainsi que le

coût de revient total.

• Le coût de revient total du béton

prêt à l’emploi.

• L’écart de prix entre les deux

solutions.

• Le diagramme du seuil de

rentabilité (cf. paragraphe

précédent).

Cette feuille de résultats sert

uniquement d’aide à la prise de

décision entre centrale à béton et

béton prêt à l’emploi.

Tableau 8: Eléments du modèle sur tableur pour les centrales à béton

L’intégralité du modèle est disponible en annexe 9.

55


b. Simulation économique pour un chantier moyen type Habitat Social

L’objectif de ce paragraphe est de réaliser une simulation économique afin d’estimer

l’intérêt de placer une centrale à béton pour les chantiers d’Habitat Social en se basant

sur le même chantier moyen type que pour la simulation des BAP de la première partie,

afin de garder une certaine cohérence. Ainsi, le chantier type est celui de la ZAC de l’Ile

marante à Colombes (92) et comprend la réalisation de 61 logements collectifs pour un

chiffre d’affaire de 6,6 millions d’€.

Il s’agit véritablement pour cette simulation de comparer le coût de revient entre une

centrale mise en place sur chantier et du béton prêt à l’emploi, comme le démontre

l’illustration ci-après.

56


Figure 31: Feuille de résultats du modèle pour les centrales à béton de chantier

57


On peut observer sur la feuille des résultats deux tableaux distincts, l’un donnant le coût

de revient total de la solution du béton prêt à l’emploi, l’autre le coût de revient total de

la solution de la centrale à béton. Pour le BPE, le prix total est calculé en multipliant les

volumes de bétons utilisés par leur prix unitaires respectifs. Dans le cas du béton fabriqué

sur chantier, le prix de revient est la somme de l’ensemble des paramètres (frais fixes,

variables, prix des bétons, gains éventuels…) calculés en détail dans les différents onglets

du modèle sur tableur (cf. annexe n°9).

La solution de la centrale à béton pour ce chantier n’est pas un choix judicieux

puisqu’elle couterait 32 000 € de plus par rapport à la solution du béton prêt à l’emploi.

Cependant, le diagramme du seuil de rentabilité situé en dessous nous informe que la

fabrication du béton sur chantier deviendrait économiquement intéressante à partir d’un

volume total d’environ 4 800 m3. On est donc relativement éloigné de cet objectif puisque

le volume total prévu en étude pour Colombes est de 3800 m3. Pour ce cas là,

l’implantation d’une centrale sur chantier n’est pas envisageable au vue des pertes que

cela entrainerait par rapport à la solution du béton livré sur chantier.

Afin de simplifier les études des ingénieurs étude de prix, j’ai donc déterminé, avec le

modèle, les critères minimums que doivent posséder les chantiers Habitat Social (surface

disponible, volume total de béton à produire, durée de la phase gros-œuvre)afin de

pouvoir réaliser une simulation économique et éviter ainsi toute perte de temps (cf.

3.5.2).

58


4.5 Résultats

4.5.1 Avantages & inconvénients

La présence d’une centrale à béton sur un chantier implique une organisation quotidienne

et spécifique du chantier, souvent inhabituelle. Cela présente quelques inconvénients mais

également de nombreux avantages.

a. Inconvénients

∗ Pannes de la centrale retardant le bétonnage

∗ Gestion des camions de livraison des matériaux (ciment, sable, granulats)

∗ Maintenance de la centrale

∗ Formation du centraliste en début d’utilisation de la centrale

b. Avantages

∗ Disponibilité du béton à l’heure souhaitée

∗ Suppression de l’attente des toupies à béton

∗ Formulation des bétons connues et maitrisée

∗ Concurrence les prix des BPE annoncés par les fournisseurs

∗ Aucun gâchis de béton

∗ Gain financier si pas d’aléas importants

Les gains pourraient être améliorés si l’utilisation de l’Eurotec 2250 se généralisait sur les

chantiers d’Habitat Social. En effet, les retours d’expérience permettraient de minimiser

les erreurs et de gagner en productivité et rendement.

4.5.2 Les chantiers Habitat Social éligibles aux centrales à béton

La centrale Eurotec 2250 d’ORU nécessite, en fonction des différentes dispositions de ses

éléments, entre 200 et 400 m² de surface disponible pour son implantation. Dans le cadre

de l’opération d’Asnières la centrale était positionnée comme sur le schéma ci-dessous :

Figure 32: Disposition des éléments de la centrale Eurotec 2250

59


Les éléments ainsi placés, l’ensemble mesure environ 27 mètres de longueurs pour un peu

moins de 14 mètres de largeur. La surface occupée par l’Eurotec 2250 et ses composants

est d’environ 370 m².

Concernant la quantité totale de béton à partir de laquelle l’insertion d’une centrale sur

chantier devient intéressante, il a fallu faire varier les différents paramètres du modèle

sur tableur (durée du gros œuvre, volumes de bétons) en se basant toujours sur

l’hypothèse d’un chantier moyen d’Habitat Social tel que celui de Colombes décrit dans

les paragraphes précédents. Finalement, afin que l’écart de prix entre le béton fabriqué

sur chantier et le béton prêt à l’emploi des fournisseurs soit nul il faut que le chantier

produise plus de 4 000 m3 pour une durée de gros œuvre d’environ 7 mois. Evidemment,

si la durée des travaux augmente, le volume total de béton devra lui aussi augmenter afin

que la centrale reste un choix judicieux.

En conclusion, les chantiers éligibles à la centrale Eurotec 2250 doivent posséder au

minimum les critères suivants :

�Une surface minimale disponible de 200 m²

�Une durée des travaux gros œuvre de 7 mois

�Un volume de béton total de 4 000 m²

Bien évidemment chaque chantier est unique et le modèle sur tableur n’est qu’une aide à

la prise de décision ultérieure. Une étude approfondie doit être réalisée par la suite par le

bureau d’étude, le service méthode et le service étude de prix.

4.5.3 Conclusion

L’expérience d’Asnières sert à l’heure actuelle de référence au sein de Bouygues Bâtiment

Habitat (Résidentiel et Social) en ce qui concerne la mise en place d’une centrale sur

chantier. Les prix des bétons produits par l’Eurotec 2250 sur Asnières ont été décomposés

comme sur la figure ci-après lors de la réalisation du bilan de fin chantier par les équipes

travaux de Bouygues Bâtiment Ile-de-France Habitat Résidentiel.

60


Figure 33: Composition du prix du béton de l'Eurotec 2250 (Bilan d’Isabelle DELORME d'HAR)

Plus d’un tiers du prix d’un mètre cube de béton produit par la centrale est du au prix

du ciment et un autre tiers aux prix des granulats et du sable. En conséquence, pour que

la centrale installée sur le chantier soit viable économiquement pour l’entreprise il est

nécessaire d’avoir :

� Des prix de matériaux (ciment, sable, graviers) négociés par le responsable

des achats pour le chantier auprès des fournisseurs de façon à ce qu’ils soient

le plus compétitifs possible.

� Une quantité totale et une quantité journalière de béton produit importante

afin d’amortir les frais de génie civil supplémentaires et les coûts de montage

et démontage de la centrale dans le premier cas mais également d’amortir le

coût du centraliste présent chaque jour sur le chantier dans le second cas.

61


Conclusion

Ce projet de fin d’études sur le béton autoplaçant et les centrales à béton de chantier m’a

conduit à analyser de nombreuses problématiques concernant les opérations de logements

sociaux en région parisienne. A partir de l’ensemble des éléments techniques existants au

sein de l’entreprise j’ai pu déterminer les propriétés spécifiques aux BAP ainsi qu’aux

centrales à béton afin d’identifier le matériel et ses conditions de mise en œuvre

parfaitement adaptés aux besoins des chantiers de Bouygues Bâtiment Ile-de-France

Habitat Social. J’ai ainsi été amenée à rencontrer de nombreux interlocuteurs travaillant

pour divers services au sein des filiales de Bouygues Construction afin de capitaliser le

maximum de connaissances disponibles à l’intérieur du groupe et d’en dégager les

informations essentielles et nécessaires à mes différentes études. Mes conclusions sur

l’utilisation des bétons autoplaçant et des centrales serviront de support à une décision

stratégique ultérieure sur le déploiement général à Bouygues Bâtiment Habitat Social.

En cinq mois passés au sein d’Habitat Social, j’ai pu observer combien ces projets étaient

complets et variés. Même si mon stage se termine, le travail de suivi de la mise en œuvre

des bétons autoplaçant et de l’implantation de centrales à béton sur les chantiers de

logements sociaux ne fait que commencer. Des groupes de travail vont se pencher sur ces

deux sujets et de plus en plus d’essais seront réalisés sur l’ensemble des chantiers Habita

Social.

Sur le fond aussi bien que sur la forme, ce projet de fin d’étude m’a complètement

satisfait car j’ai pu, conformément à mes attentes, découvrir le service des études

techniques de Bouygues Bâtiment Habitat Social, leurs missions et les outils avec lesquels

ils travaillent.

Si j’ai choisi de réaliser ce stage au sein de cette filiale de Bouygues Construction, c’est

aussi pour développer mes connaissances techniques et organisationnelles. Ces cinq mois

ont portés leurs fruits et je tire un net bénéfice de mon travail sur les bétons dans le

logement social. Après avoir passé mes précédents stages sur chantier, j’ai pu découvrir

le fonctionnement d’un service étude de prix et recherche & développement. Les relations

humaines y sont importantes au même titre que l’aspect technique de par la collaboration

entre les intervenants des différents services mais également des relations régulières avec

le client. Enfin, le sens du travail en équipe, la réactivité et l’adaptabilité sont essentiels

afin de répondre correctement aux besoins de l’ensemble des affaires traitées.

62


Glossaire (définitions issues de « Dicobat » et « Infociment »)

Les bétons autoplaçant (BAP)

BAN : Béton Auto Nivelant.

BAP : Béton Auto Plaçant.

Béton prêt à l’emploi (BPE) : béton fabriqué en centrale et livré sur le chantier, prêt

à être coulé, a l'aide de toupies.

Bullage (ou micro-bullage): Aspect non désiré consistant en la présence de

nombreuses petites bulles ou cavités sur un parement en béton du à un défaut d’eau.

Chrono-analyse : il s’agit d’une méthode permettant de définir un temps de

production sur chantier de la part des compagnons. La chrono-analyse est réalisée par les

Méthodes.

Cure : Processus qui consiste à garder une certaine humidité et une certaine

température du matériau.

Défloculation : Séparation des grains d'un colloïde qui étaient précédemment associés

(Colloïde : Système dans lequel des particules se trouvent suspendues dans un fluide).

Dessiccation : Enlèvement de l'eau contenue dans une substance, à l'aide de la chaleur,

du vide ou d'une matière hygroscopique.

Nergalto : Lattis métalliques nervurés destinés à recevoir un enduit.

Ragréage : opération qui consiste à corriger les défauts de surface d’un ouvrage (voiles

en général).

Rupteurs thermiques : système d’isolation qui empêche les ponts thermiques (zone

d’une construction par laquelle la chaleur s’échappe, au niveau des liaisons plancher/voile

par exemple).

Ségrégation : Si le béton est trop vibré lors de sa mise en œuvre ou trop liquide, les

granulats de plus gros diamètres ont tendance à couler et ceux de faibles diamètres à

remonter si tous les granulats sont de même densité.

Superplastifiants : matériaux permettant d’augmenter l'ouvrabilité d’un béton sans

ajout d’eau, ou de diminuer la quantité d’eau pour augmenter les résistances mécaniques

sans modifier l’ouvrabilité du béton.

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Les centrales à béton

Malaxeur : Machine fixe servant à fabriquer du béton. Elle comporte une cuve équipée

de palettes tournant sur un axe généralement vertical. Le malaxeur permet une meilleure

homogénéité du mélange qu'une bétonnière.

Silos : Réservoir où l'on conserve et entrepose les produits agricoles

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Bibliographie

Les bétons autoplaçant

« Recommandations pour l’emploi des BAP » édité par l’’AFGC

Janvier 2008

« Monographie d’ouvrages en BAP » édité par Cimbéton

Mars 2009

« Monographie d’ouvrages en BAP » édité par Cimbéton

Mars 2009

« Retrait et fissuration des bétons autoplaçant — Influence de la

formulation » de P. TURCRY

Thèse de doctorat, Ecole Centrale de Nantes, Année 2004

« Mémo du BAPeur » édité par Pertuy Construction

Décembre 2009

Les centrales à béton

« Précis chantier, Matériel et matériaux, mise en œuvre, normalisation » édité

par Afnor Editions, Nathan

Janvier 2009

« Chantiers de bâtiments — Préparation et suivi » de H. RICHAUD et B.

VUILLERME, Editions Nathan

Juin 1995

« Répertoire des principaux matériels de Génie Civil » édité par la FNTP

2ème édition 2000

Documents

PROJET DE FIN D’ETUDES - eprints2.insa-strasbourg.freprints2.insa-strasbourg.fr/822/1/PFE-LOISEAU.pdf · l’environnement et l’homme sont pris en compte au même titre que les