Béton fibré à ultra-hautes performances

Strength. Performance. Passion.
Béton fibré à ultra-hautes
performances
Produit et applications
Holcim (Suisse) SA
Table des matières
1
Matériau
3
1.1
Introduction
3
1.2
Technologie du matériau
4
1.3
Propriétés du béton frais
5
1.4
Propriétés du béton durci
5
2
Applications
7
2.1
Domaines d’applications
7
2.2
Exemples d’applications
9
3
BFUP Holcim – données techniques et
3.1
2
recommandations pratiques
17
Béton fibré à ultra-hautes performances Holcim 707/710
17
3.2
Consignes de mélange
17
3.3
Mise en place et cure
17
3.4
Caractéristiques du BFUP durci
18
3.5
Consignes de sécurité
18
3.6
Bilan écologique
18
3.7
Support technique
18
Béton fibré à ultra-hautes performances
Matériau
1 Matériau
Durant ces dernières décennies, le béton armé s’est
imposé comme un matériau fiable, robuste, polyvalent et
convenant à la plupart des applications pratiques. Grâce
aux développements successifs dans le domaine de la
technologie du béton, la gamme de produits s’est continuellement étoffée pour répondre aux exigences les plus
diverses des concepteurs et des entreprises de construction. Parallèlement à la résistance mécanique, d’autres
propriétés, telles que la durabilité – considérée comme
Résistance à la compression [N/mm2]
1.1 Introduction
BFUP
(2000)
300
250
200
Béton à haute résistance
(1990)
150
100
Béton
(1950)
50
0
insuffisante pour certains ouvrages existants – ont fait
0,1
l’objet d’études approfondies, qui ont débouché sur la
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Rapport e/c [–]
mise au point d’un nouveau type de béton, dénommé
béton fibré à ultra-hautes performances ou béton fibré
Fig. 1.1
Relation entre le rapport e/c et la résistance
à la compression
ultra performant (BFUP). Ce nouveau béton haut de
gamme permet d’atteindre des résistances mécaniques
particulièrement élevées (résistance à la compression, à
la traction directe et à la flexion) ainsi qu’une durabilité
exceptionnelle, élargissant encore le domaine d’utilisation du béton.
fig. 1.1 illustre la relation entre le rapport e/c et la résisLe BFUP se distingue du béton usuel ou du béton à haute
tance à la compression tout en définissant les domaines
résistance par sa formulation, en particulier le diamètre
des trois types de bétons cités. La fig. 1.2 reprend cette
maximal du granulat et le rapport eau/ciment (e/c). La
désignation et mentionne les références normatives.
Type de béton
Propriétés mécaniques
Béton
Classe de résistance
Dmax [mm] Rapport e/c
8–32
0,45–0,65
jusqu’à C50/60
Béton à haute
Classe de résistance comprise
résistance
entre C55/67 et C100/115
Béton fibré à
Résistance à la compression
N/mm2
Normes
SN EN 206-1,
SIA 262
8–32
0,30–0,40
SN EN 206-1,
SIA 262
<1
0,15–0,25
SN EN 1504-3,
ultra-hautes
> 150
performances
et comportement écrouissant
norme SIA 262 ou d’autres publications
(BFUP)
en traction
scientifiques reconnues
, haute résistance
0,7
Dimensionnement par analogie avec la
Fig. 1.2
Classification des types de bétons
avec leurs références normatives
Béton fibré à ultra-hautes performances
3
Matériau
1.2 Technologie du matériau
De plus, le remplacement des granulats grossiers par du
sable de quartz conduit à une très grande compacité et
Le BFUP présente une très haute résistance à la traction,
une excellente homogénéité. La matrice ainsi obtenue
à la compression et une excellente durabilité. Ces pro-
présente une réduction drastique de la taille des défauts
priétés exceptionnelles découlent directement des trois
internes (fig. 1.3).
développements technologiques fondamentaux suivants :
Réduction du rapport e/c
Optimisation du squelette granulaire
Comparativement à un béton usuel ou à un béton à hau-
La granularité est élargie dans les fractions très fines par
te résistance, le BFUP présente une quantité d’eau de
l’utilisation de fumée de silice, qui a pour effet de remplir
gâchage similaire et un dosage en ciment nettement
de façon optimale les interstices du squelette granulaire.
supérieur. Il en résulte un rapport e/c beaucoup plus bas,
donc une forte réduction de la porosité de la pâte de ciment durcie. La
taille moyenne des pores est fortement réduite et ceux-ci ne sont plus
interconnectés. De par le très faible
rapport e/c, les grains de ciment ne
peuvent s’hydrater complètement et
agissent, dans la matrice, comme un
filler de haute qualité. Ceci confère
au béton un excellent potentiel
d’auto-cicatrisation. La consistance
du béton frais est garantie par l’utilisation de fluidifiants de nouvelle
génération.
Addition de fibres métalliques ou
synthétiques
Fig. 1.3
Composants d’un BFUP: fumée de silice,
ciment et sable de quartz
4
Béton fibré à ultra-hautes performances
Un haut dosage en fibres métalliques (2 à 6% en volume) confère à la
Matériau
Fig. 1.4
Comparaison du volume de fibres dans un BFUP (3%), à gauche,
et dans un béton fibré (0,5%), à droite
matrice cimentaire très résistante une excellente ductili-
d’ancrage. En plus de ses propriétés mécaniques, le BFUP
té (capacité de déformation sans rupture brutale) ainsi
présente une très haute résistance à la carbonatation,
qu’une certaine résistance post-fissuration. La répartition
aux attaques acides, aux attaques sulfates et au gel en
homogène des fibres permet d’armer efficacement toute
présence de sels, ce qui garantit une excellente protec-
la section de l’élément, jusqu’à sa surface (fig. 1.4). L’effi-
tion des fibres et des armatures éventuelles, même en
cacité du fibrage dépend du dosage, du matériau, de la
cas de faible enrobage.
géométrie et de l’orientation des fibres.
Compression
Lors d’un essai de compression, le BFUP se comporte pra-
1.3 Propriétés du béton frais
tiquement de façon linéaire jusqu’à la contrainte maximale. Les fibres métalliques permettent ensuite d’éviter
Le BFUP est un matériau à base de liant hydraulique, qui
une rupture fragile (fig. 1.5).
durci à température ambiante lorsque qu’il est mélangé
à l’eau de gâchage. Il ne nécessite aucune vibration lors
la fois des applications en préfabrication et sur chantiers.
La consistance, adaptée au mode de mise en place, peut
être fluide dans le cas d’un coffrage de géométrie complexe ou thixotrope dans le cas d’un bétonnage en pente.
1.4 Propriétés du béton durci
Le BFUP présente une très haute résistance mécanique,
une excellente résistance à l’abrasion et une très grande
résilience, très favorable en cas de choc ou d’explosion.
Ces propriétés peuvent encore être améliorées par une
≈ 200 N/mm2
Contrainte de compression
de sa mise en place. Son excellente ouvrabilité autorise à
BFUP
≈ 40 N/mm2
Béton C30/37
≈ – 2‰
≈ – 4,5‰ Déformation
Fig. 1.5
Comportement en compression d’un BFUP
avec 2,5% volumique de fibres métalliques
comparativement à un béton C30/37
cure thermique. La résistance à la traction et à la compression du BFUP assurent une adhérence élevée avec les
armatures et permettent une réduction des longueurs
Béton fibré à ultra-hautes performances
5
Matériau
Traction
déformations se concentrent dans une seule fissure qui
Le comportement d’un BFUP lors d’un essai de traction
s’ouvre progressivement avec un arrachement des fibres.
présente trois domaines distincts: élastique, écrouissant
La contrainte de traction diminue graduellement avec
(fonction du type, du dosage et de la géométrie des
l’ouverture de la fissure pour tomber à zéro à l’arrache-
fibres) et adoucissant (fig. 1.6). La résistance à la traction
ment total des fibres. A ce stade, l’ouverture maximale
d’un BFUP dépasse nettement celle d’un béton usuel ou
de la fissure correspond environ à une demi-longueur de
à haute résistance et peut être considérée dans le calcul
fibre (wmax ≈ lf/2).
de résistance en section. Une fois la résistance en traction de la matrice cimentaire atteinte, le fibrage métalli-
Incendie
que assure une microfissuration répartie et pratique-
Tout comme un béton usuel, le BFUP est incombustible.
ment invisible. Il confère ainsi au BFUP une capacité de
Selon l’application visée, une addition judicieuse de
déformation jusqu’à environ 2‰ d’allongement. Une fois
fibres de polypropylène particulières permet d’obtenir un
la résistance maximale en traction du BFUP atteinte, les
BFUP résistant au feu.
Contrainte
de traction
≈ 8–12 N/mm2
Δl
w
l
élastique
écrouissant
adoucissant
Béton
Aucune
fissuration
Micro-fissuration répartie
≈ 2‰
Déformation (ε = ∆l/l)
Macro-fissure localisée
(wmax ≈ lf /2)
Ouverture de fissure (w)
Fig. 1.6
Comportement en traction d’un BFUP (Holcim 707 avec
3% volumique de fibres métalliques de longueur lf)
Fig. 1.7
Comportement écrouissant en traction avec
apparition de micro-fissures réparties
6
Béton fibré à ultra-hautes performances
Fig. 1.8
Arrachement des fibres hors de la matrice
durant la phase adoucissante
∆l
Applications
2 Applications
2.1 Domaines d’applications
Les domaines d’applications du BFUP sont très variés. Le
BFUP peut être utilisé seul ou être lié monolithiquement,
avec un béton usuel ou des poutres métalliques, pour
fonctionner comme une structure mixte. Son emploi sera
Durabilité
d’autant plus efficace si plusieurs de ses propriétés parti-
+
culières (durabilité, résistance à la compression et à la
traction) sont exploitées simultanément (fig. 2.1). Les
++
principales applications peuvent être classées dans trois
++
+++
domaines : nouvelles constructions, renforcement/réhabilitation de structures et éléments non structurels.
La fig. 2.2 illustre les sections de poutres de même résis-
Résistance
à la compression
++
Résistance
à la traction
+
tance, conçues avec différents matériaux. L’économie de
+
matériau, rendue possible par l’utilisation d’un BFUP, est
clairement mise en évidence. La réduction de section de
la structure porteuse permet d’augmenter les volumes
exploitables, alors que la réduction de la masse rend possible une diminution de la taille des fondations et des
Fig. 2.1
Optimisation de l’emploi du BFUP par l’exploitation simultanée
de ses propriétés principales.
Degré d’efficacité : + = bon, ++ = très bon, +++ = excellent
BFUP
Acier
Béton précontraint
140 kg/m
112 kg/m
467 kg/m
Béton armé
530 kg/m
Fig. 2.2
Sections transversales de poutres de même résistance
conçues avec divers matériaux
Béton fibré à ultra-hautes performances
7
Applications
Couche de BFUP armé, 50–80 mm
Couche de BFUP, ≈ 30 mm
Béton armé
Béton armé
Fig. 2.3
Protection ou renforcement d’un béton armé
par une couche de BFUP
porteurs verticaux. A masses linéaires égales, il serait
Dans le cas d’une réhabilitation d’un élément en béton
aussi possible d’augmenter les portées des poutres, donc
armé, la couche de BFUP peut jouer un rôle de protection
de réduire le nombre de colonnes. Dans le cas du BFUP,
ou de renforcement (fig. 2.3).
en particulier en cas de poutres précontraintes, il est possible de se passer d’armature passive, ce qui signifie une
intervention manuelle de moins.
Exemples d’utilisations
Nouvelles constructions (préfa• Dalles minces
• Mobilier
• Couches minces appliquées de façon
• Dalles nervurées
monolithique sur un élément en
• Œuvres d’art
• Poutres légères
béton existant afin d’en augmenter sa
• Objets design (vases, lampes,
• Eléments de façade architec-
durabilité, son étanchéité et/ou sa
tonique
• Coffrage perdu servant de
capacité portante (dalle de roulement,
colonnes, parapets de ponts)
plan de travail de cuisines,
baignoires)
• Caissons de stores
peau aux éléments très expo- • Eléments localement très sollicités
sés (bordures de ponts, STEP)
• Têtes de poinçonnement
• Têtes d’ancrages
• Pieux battus
• Consoles de balcons
• Fibres métalliques ou
synthétiques
mécaniquement (articulations, joints)
• Couches de protection étanches et à
haute résistance à l’abrasion pour l’industrie ou les ouvrages hydrauliques
• Elément de protection contre les actions dynamiques (chocs, explosions)
• Fibres métalliques
• Non fibré
• Armature passive
• Fibres synthétiques ou éven-
• Armature passive
• Précontrainte
Fig. 2.4
Les trois principaux domaines d’applications du BFUP
8
Eléments
non structurels
• Parois anti-bruits
Types
d’armature
Renforcement et/ou réhabilitation
briquées ou betonnées en place) (éléments mixtes BFUP-béton)
Béton fibré à ultra-hautes performances
tuellement métalliques
Applications
2.2 Exemples d’applications
ment, une variante usuelle de surbéton muni d’une étan-
Etanchéité du pont de Brunnentobel, Rüthi
une adaptation du profil de la chaussée, ainsi que du
Le pont de Brunnentobel, situé sur la commune de Rüthi
trottoir, avant et après le pont. Cette limitation de la
chéité aurait nécessité une épaisseur plus importante et
(SG), a été réalisé vers la fin des années soixante en béton
zone de travaux de revêtement a rendu la variante BFUP
armé, compacté par damage. Selon l’usage courant de
plus économique. De plus, la durée d’intervention a été
l’époque, aucune étanchéité n’a été mise en place pour
fortement raccourcie (mise en soumission en juin, réali-
protéger la dalle de roulement. Afin de stopper la corro-
sation en septembre et octobre de la même année).
sion naissante des armatures et d’assurer une prolongation de la durée d’utilisation, il a été décidé de protéger
Les principaux avantages de la variante en BFUP Holcim
et d’étancher le pont par une couche de BFUP Holcim. Le
étaient les suivants :
support, c’est-à-dire la dalle de roulement ainsi que la
• Faible épaisseur de la couche de BFUP permettant
partie supérieure des faces latérales, a été préparé par
hydrodémolition. La dalle de roulement, présentant une
pente de 5%, a ensuite été recouverte par une couche de
d’éviter des adaptations du profil de la chaussée et
du trottoir.
• Très haute résistance à la carbonatation et à la péné-
BFUP d’une épaisseur moyenne de 3 cm. Le BFUP a été
tration des chlorures garantissant la protection des
produit sur le chantier à l’aide d’un malaxeur mobile.
armatures existantes.
Cette couche de BFUP sert à la fois de protection et de
reprofilage de la surface. L’utilisation du BFUP a permis
• Limitation de la durée totale des travaux à huit semaines, sans interruption de trafic.
de confiner la zone de travaux au pont seul. Effective-
Fig. 2.5
Mise en place du BFUP thixotrope sur le support en béton préparé par hydrodémolition
Fig. 2.6
Finition de la surface du BFUP à l’aide d’une
taloche
Couche de BFUP (épaisseur 3 cm sur la dalle de roulement et 5 cm latéralement)
5%
Pont existant
Fig. 2.7
Coupe longitudinale du pont et de sa couche
protectrice en BFUP, après réhabilitation
Béton fibré à ultra-hautes performances
9
Applications
Réhabilitation du pont de Dalvazza
Ce pont en béton armé, construit dans les années 1920
pour enjamber la Landquart au niveau de la commune
de Küblis (GR) et d’une grande importance historique,
nécessitait une réhabilitation complète. Le passage de
véhicules agricoles très larges avait, de plus, causé d’importants dégâts aux éléments structurels situés au-dessus
Fig. 2.8
Pont de Dalvazza avant sa réhabilitation
Fig. 2.9
Bétonnage de la couche BFUP multifonctionnelle, servant à
la fois de renforcement, d’étanchéité et de revêtement
de la dalle de roulement. La réhabilitation du pont a été
effectuée en 2008 tout en respectant les consignes de
protection des monuments historiques. En tant que référence du patrimoine construit, ce pont devait conserver
au maximum son aspect d’origine. Ce pont présente
d’ailleurs un système statique très particulier, car il fonctionne à la fois comme un arc sous-tendu (bow-string) et
comme une poutre Vierendeel.
Des méthodes usuelles d’assainissement du béton ont
été utilisées pour les montants. La dalle de roulement a,
quant à elle, été renforcée par une couche de BFUP
Holcim contenant 3% de fibres métalliques et munie
d’une armature passive dans le sens longitudinal. Cette
couche de BFUP, bétonnée en place sur un support préparé par hydrodémolition et d’une épaisseur moyenne de
10
Béton fibré à ultra-hautes performances
Fig. 2.10
Gravillonnage appliqué à refus sur le BFUP frais
et servant de revêtement routier antidérapant
Applications
Fig. 2.11
Pont de Dalvazza après intervention
50 mm, devait assurer simultanément plusieurs fonctions importantes :
• Renforcement de la dalle de roulement (flexion, effort
tranchant et poinçonnement).
• Protection et ancrage de l’armature longitudinale de
renforcement de la dalle servant de tirant à l’arc.
• Etanchéité et protection de la dalle de roulement ainsi
que des entretoises situées en-dessous.
213
• Revêtement routier (absence d’enrobé bitumineux). La
fonction antidérapante est assurée par un gravillonnage appliqué à refus sur le BFUP frais.
Couche de BFUP armé de 2 à 8 cm d’épaisseur
Cette méthode d’exécution, exploitant parfaitement les
multiples avantages du BFUP Holcim, a permis une forte
réduction de la durée des travaux.
Fig. 2.12
Coupe transversale du pont de Dalvazza avec sa
couche BFUP multifonctionnelle (cote en cm)
Béton fibré à ultra-hautes performances
11
Applications
Couche de protection d’un puisard à Sevelen
Le réservoir collecteur en béton d’une fabrique de textiles
présentait des dégâts de surface, consécutifs à des écoulements réguliers d’eau agressive (pH très variable) à
haute température (chocs thermiques). La variante de
réfection devait assurer une excellente durabilité tout en
minimisant la perte de volume utile du collecteur. Suite à
de mauvaises expériences sur un joint d’étanchéité existant, les revêtements synthétiques n’étaient pas admis.
La variante traditionnelle d’un surbéton de 15 cm d’épaisseur a donc été rapidement écartée au profit d’un BFUP.
La très haute durabilité du BFUP permettait de réduire
drastiquement l’épaisseur de la couche de protection, qui
Fig. 2.13
Vue d’ensemble du réservoir collecteur (au premier plan)
a finalement été dictée par des critères de mise en place.
Il en résulte finalement une perte de volume utile trois
fois plus faible que pour la variante de base. La couche de
protection des murs, d’une épaisseur de 5 cm, est constituée d’un BFUP Holcim de consistance fluide, produit en
centrale à bétons, transporté par camion malaxeur, puis
introduit dans un coffrage une face sur une hauteur de
2,50 m. Le BFUP appliqué sur le radier a été produit sur
BFUP (épaisseur 5 cm)
place par l’entreprise. N’étant pas fixée par le mode de
mise en place, l’épaisseur a pu être réduite à un minimum de 3 cm. Le support présentant une pente longitu-
BFUP thixotrope (épaisseur 3 cm)
dinale de 3%, le BFUP thixotrope de Holcim, adapté aux
couches minces en pente jusqu’à 6%, a été retenu.
3%
Puisard
La mise en œuvre de BFUP Holcim dans ce puisard se
distinguait par les avantages suivants :
• De par sa petite épaisseur, le BFUP permet une plus
Fig. 2.14
Coupe type du réservoir collecteur et de sa
protection en BFUP après réhabilitation
faible réduction de volume qu’un surbéton traditionnel.
• Grâce à son excellente durabilité, le BFUP assure une
très longue durée de service, même dans ce milieu
d’eaux industrielles agressives.
• Le fibrage du BFUP permet d’éviter la fissuration et
assure une étanchéité durable du revêtement.
Fig. 2.15
Mise en œuvre du BFUP thixotrope de Holcim
sur le radier présentant une pente de 3%
12
Béton fibré à ultra-hautes performances
Applications
Renforcement de la dalle d’un garage de caserne de
fonction particulière, ainsi que la situation urbaine du
pompiers, Genève
bâtiment, ont mis en exergue de nombreux avantages de
La dalle nervurée de la halle aux véhicules de la caserne
la variante en BFUP Holcim :
des pompiers de Genève, construite en 1957, ne présen-
• Utilisation non perturbée des locaux de l’étage infé-
tait pas une sécurité structurale suffisante pour accueillir
rieur grâce à la conservation de la dalle existante. De
la nouvelle génération de tonne-pompe et nécessitait un
plus, l’équipement technique suspendu sous la dalle a
renforcement. Le projet original, prévoyant une démoli-
pu être intégralement maintenu.
tion et reconstruction à neuf, a été avantageusement
substitué par une variante d’entreprise. Celle-ci était
• Le BFUP permet un renforcement à la flexion et à
l’effort tranchant sans augmentation du poids propre.
basée sur un renforcement de la dalle existante par une
• Très faible entrave à l’exploitation de la caserne des
couche de BFUP armé de 50 mm d’épaisseur. Le BFUP,
pompiers (en alerte permanente) par la possibilité
intégralement produit par la centrale Holcim de Vernier,
d’une exécution par étapes.
a été mis en œuvre en six étapes de 8 m3. Le niveau final
de la couche de BFUP a été assuré par l’emploi d’une poutre vibrante. La cure a été effectuée à l’aide d’un produit
de cure usuel.
• Emissions de bruits et de poussières très limitées
(environnement urbain sensible).
• Réduction drastique des transports de matériaux (très
peu de matériaux de démolition et volume de nouveau
BFUP très limité).
Cette caserne des pompiers jouant un rôle capital pour la
sécurité en ville de Genève, il était hors de question d’en
• Forte réduction de la durée des travaux par rapport à
la variante de remplacement.
perturber trop son exploitation durant les travaux. Cette
Fig. 2.16
Mise en place du BFUP sur la dalle existante,
préalablement rabotée et nettoyée
Fig. 2.17
Lissage du BFUP avec une poutre vibrante
afin d’en garantir le niveau
BFUP armé, épaisseur 5 cm
5
8
Dalle nervurée
existante
22
6 6
57
Fig. 2.18
Coupe transversale de la dalle nervurée et de son
renforcement en BFUP armé (cotes en cm)
57
Béton fibré à ultra-hautes performances
13
Applications
14
Béton fibré à ultra-hautes performances
Applications
Réfection d’une pile de pont sur l’A1, Killwangen
tie inférieure, fortement exposée aux projections d’eau
La pile centrale d’un passage supérieur de l’autoroute A1,
chargée de chlorures. Les éléments ont été collés entre-
situé à proximité de Killwangen, présentait une très forte
eux par une résine époxy.
contamination par les sels de déverglaçage, ainsi que des
dégâts de gel et de corrosion de l’armature. La réhabilita-
Cette réalisation avec du BFUP Holcim présente ici les
tion consistait à envelopper et à protéger la pile par une
avantages suivants :
sorte de blindage préfabriqué en BFUP Holcim. Le béton
• Simplification de l’exécution dans une zone de chan-
contaminé a préalablement été enlevé et les armatures
tier dangereuse, confinée entre les voies d’une auto-
mises à nu. La pile a ensuite été enveloppée par huit
route extrêmement chargée.
boucliers préfabriqués en BFUP de 4 cm d’épaisseur, reprenant la géométrie d’origine. L’interstice entre la pile et
les boucliers en BFUP, servant de coffrage, a finalement
été comblé par un béton autocompactant (SCC). La hau-
• Raccourcissement de la durée du chantier grâce à la
préfabrication.
• Garantie d’une très haute durabilité dans une zone
pratiquement inaccessible.
teur des boucliers préfabriqués en BFUP a été fixée à 3 m,
• Contrôle qualité optimal des éléments préfabriqués.
ce qui permet d’éviter des joints horizontaux dans la par-
• Utilisation des éléments BFUP comme coffrage.
Fig. 2.19
Préfabrication d’un élément en BFUP
Fig. 2.20
Pile de pont après réhabilitation avec des
éléments préfabriqués en BFUP
Elément préfabriqué en BFUP en forme de L, épaisseur 4 cm
Détail
Détail
Résine époxy
BFUP
Pile de pont existante
Détail
Détail
SCC
Remplissage en SCC
Détail
Béton existant
Fig. 2.21
Section de la pile de pont (3,90 x 1,05 m) après
réhabilitation et détail du joint de recouvrement
Béton fibré à ultra-hautes performances
15
aa
Applications
des travaux coûteux ainsi que d’importantes perturba-
tions du trafic ferroviaire. Dans le but d’en accroître leur
durabilité, il a été décidé de réaliser un ouvrage pilote en
béton armé, protégé par une couche d’étanchéité en
BFUP Holcim. Le canal en béton armé a été préfabriqué
sur le chantier à proximité de la voie. Sa face supérieure,
ainsi que les retombées latérales, ont ensuite été recou-
vertes par une couche de 30 mm de BFUP produit sur
site à l’aide de deux malaxeurs mobiles à axe vertical.
La mise en place définitive de l’élément terminé a été
réalisée en une nuit, avec une interruption minimale
du trafic.
Fig. 2.22
Vue d’ensemble du canal pilote muni d’une couche
de protection en BFUP
L’emploi du BFUP Holcim présentait les avantages sui-
vants :
• Nette augmentation de la durée d’utilisation en comparaison d’une étanchéité classique.
Etanchéité d’un aqueduc sous une voie CFF, Escholzmatt
• Réduction des coûts à moyen et long terme grâce à un
Les aqueducs sous les voies ferrées peuvent présenter,
entretien réduit, une diminution des perturbations de
après une certaine durée de service, une étanchéité défi-
trafic et une augmentation de la durée de service.
ciente et même des problèmes structurels. Malgré leur
• Réduction de la hauteur statique grâce aux propriétés
faible taille, leur réhabilitation implique généralement
mécaniques du BFUP.
a
Couche de BFUP,
épaisseur 3 cm
Fig. 2.23
Coupe, à l’axe de la voie CFF, du canal et de sa couche
protectrice en BFUP
16
Béton fibré à ultra-hautes performances
BFUP Holcim – données techniques et recommandations pratiques
3 BFUP Holcim – données techniques et
recommandations pratiques
3.1 Béton fibré à ultra-hautes performances Holcim 707/710
malaxeur aux deux tiers de sa capacité. L’introduction
Le BFUP Holcim 707/710 a été développé sur la base des
façon suivante :
principes technologiques décrits au chapitre 1, en pre-
1. Introduction de 50% du prémix
du malaxeur. Il est conseillé de limiter le remplissage du
optimale des composants dans le malaxeur se fait de la
nant particulièrement en compte la réduction des émissions de CO2 grâce à l’utilisation de ciments à faible taux
de clinker. Le BFUP Holcim 707/710 est un prémix indu-
(ciment, fumée de silice et sable)
2. Déversement de la totalité de l’eau de gâchage,
puis de l’adjuvant
striel, constitué de ciment selon SN EN 197-1, de fumée
3. Introduction du solde du prémix
de silice selon SN EN 13267 et de sable de quartz, condi-
4. Ajout des fibres.
tionné en sacs de 25 kg ou en big bags. Les fibres et l’adjuvant (livrés en même temps que le prémix), ainsi que
Dans le cas de centrales fixes, l’eau de lavage (recyclée)
l’eau de gâchage sont ajoutés lors du malaxage. Le BFUP
risque de contenir des fibres.
Holcim 707 présente une consistance fluide et convient
particulièrement aux applications horizontales et aux
éléments coffrés, alors que le BFUP Holcim 710 est prévu
3.3 Mise en place et cure
pour les bétonnages sur des supports en pente.
La mise en place du BFUP Holcim 707/710 peut se faire à
Le BFUP Holcim 707/710 dépasse largement les exigences
l’aide d’outils de chantier usuels (brouettes, pelles, râ-
de la norme SN EN 1504-3 « Produits et systèmes pour la
teaux). Le dimensionnement des coffrages doit se faire
protection et la réparation des structures en béton –
en admettant une poussée hydrostatique du béton frais.
Réparation structurale et non structurale » (classe R4).
De par la grande finesse des constituants, le coffrage doit
être particulièrement étanche (aucune capacité de colmatage des joints entre les panneaux). En cas d’applica-
3.2 Consignes de mélange
tion monolithique sur un béton existant, le support doit
Des consignes de mélange du Holcim 707/710, indiquant
nettoyé et saturé d’eau avant le bétonnage. Ces exigen-
précisément les dosages de l’eau, de l’adjuvant et des
ces sont identiques à celles d’un mortier de réparation
fibres, sont élaborées spécifiquement pour chaque objet.
usuel.
être rendu rugueux (si possible par hydrodémolition),
Le malaxage peut se faire sur chantier à l’aide de malaxeurs usuels à axe vertical. La durée de malaxage, qui
Le BFUP Holcim 707/710 atteint ses caractéristiques
dépend du mélange utilisé, du volume de la gâchée et du
mécaniques sans recourir à une cure thermique. Dès sa
type de malaxeur, est de 8 à 20 minutes. La gestion des
mise en place, le BFUP Holcim 707/710 doit être protégé
matériaux, en particulier en centrale à bétons, doit être
de la dessiccation par des méthodes de cure garantissant
planifiée en détail pour optimiser la manutention et les
une humidité de surface durant 7 jours (brumisation
temps de production. Afin d’éviter la formation d’agglo-
d’eau puis recouvrement d’une feuille plastique). Dans
mérats de fibres (oursins), il faut veiller à les séparer (à
certains cas, il est aussi possible de recourir à des pro-
l’aide d’une grille ou d’une goulotte vibrante) avant leur
duits de cure. A l’état durci, le BFUP peut être travaillé
introduction dans le mélange visqueux. La haute viscosité
(sciage, forage, ponçage) comme un béton usuel.
du BFUP à l’état frais impose une importante puissance
Béton fibré à ultra-hautes performances
17
BFUP Holcim – données techniques et recommandations pratiques
3.4 Caractéristiques du BFUP durci
3.6 Bilan écologique
Selon les applications, les résistances à la compression, à
De par sa structure intrinsèque, le BFUP contient plus de
la traction et à la flexion peuvent être fortement influen-
ciment qu’un béton usuel ou à haute résistance. L’emploi
cées par la géométrie de l’élément et l’orientation des
de ciments à facteur clinker réduit (CEM II/B, CEM III/B)
fibres. Les valeurs données dans la fig. 3.1 sont donc indi-
donc à plus faible émission de CO2, permet cependant
catives et susceptibles de varier. Les valeurs de calcul à
d’améliorer le bilan carbone par mètre cube de BFUP. Si
considérer dans le dimensionnement devraient, si possi-
l’on considère, de plus, la durée d’utilisation prolongée,
ble, être basées sur des essais préliminaires spécifiques à
l’entretien réduit, la réduction de la durée du chantier, la
l’objet.
diminution des sections (enrobage réduit, propriété mécaniques accrues) et l’économie de matériau, on obtient
un bilan écologique global très favorable.
3.5 Consignes de sécurité
Le BFUP contient du ciment, de la fumée de silice et du
3.7 Support technique
sable de quartz. Les mesures de sécurité sont donc iden-
18
tiques à celles d’un béton usuel (protection de la peau,
Holcim (Suisse) SA se tient volontiers à votre disposition
des yeux et des voies respiratoires). La présence de fibres
pour toute question relative à la conception d’ensemble,
métalliques de petites dimensions impose, de plus, des
au dimensionnement, à la soumission, au mode d’exécu-
mesures de protection adaptées pour éviter toute blessu-
tion, aux essais et au contrôle qualité de vos projets en
re à l’état frais ou durci.
BFUP.
Béton fibré à ultra-hautes performances
BFUP Holcim – données techniques et recommandations pratiques
Propriété
Unité
Age
BFUP Holcim 707/710
[jours]
Rapport eau/ciment
–
Masse volumique du béton frais
Résistance à la
kg/m
compression 1)
3
N/mm2
avec 3% de fibres
sans fibres
< 0,18
< 0,18
2425
2260
7
140–170
80–100
28
180–210
120–140
Résistance à la flexion1)
N/mm2
7
35–45
15–20
28
40–50
20–25
Résistance à la traction 2)
N/mm2
28
8–12
5–7
‰
28
1–3
0
N/mm2
28
45 000–50 000
40 000–45 000
‰
28
0,40–0,70
0,60–0,90
180
0,55–0,85
0,85–1,15
Ecrouissage en traction (allongement)
2)
Module d’élasticité, SN EN 13412
Retrait (HR = 70%, T = 20 °C)
Abrasion selon Böhme (sec), SN EN 13892-3
mm
28
1,3
–
Abrasion selon Böhme (humide), SN EN 13892-3
mm
28
2,1
–
g/m2h
7
1,8
–
m2/s ·10–12
7
2,4
–
g/m
7
8,0
–
Résistance aux sulfates Δl, SIA 262/1, Annexe D
‰
33
aucun gonflement
–
Résistance à la carbonatation (56 jours, 1% CO2),
mm
28
< 0,1
–
kg/m2h0,5
28
0,05
–
Adhérence, SN EN 1542
N/mm2
28
2,9 3)
–
Adhérence après cycles de gel dégel en présence
N/mm2
70
3,1 3)
–
–
28
Perméabilité à l’eau qw, SIA 262/1, Annexe A
Résistance aux chlorures Dcl, SIA 262/1, Annexe B
Résistance au gel en présence de sels de
2
déverglaçage m, SIA 262/1, Annexe C
SN EN 13295
Absorption capillaire, coefficient d’absorption S,
SN EN 13057
de sels de déverglaçage, SN EN 1542
Résistance aux attaques acides
(28 Tage, 5% H2SO4)
résistances à la
–
compression et à la
flexion non modifiées
1)
Mesuré sur prismes 4 x 4 x 16 cm par analogie avec la norme SN EN 196-1
2)
Mesuré sur des échantillons de 20 x 5 x 100 cm
3)
Rupture dans le béton de support
Fig. 3.1
Données techniques du BFUP Holcim 707/710
(valeurs moyennes)
Béton fibré à ultra-hautes performances
19
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