SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BTONS SESSION 5
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS SESSION 5. 6 Bétons fibrés
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 6 Bétons fibrés Généralités Béton fibré béton avec fibres Chaque type de fibre caractéristiques géométriques et mécaniques différentes Chaque type de fibre agit sur les lois de comportement mécanique du béton applications adaptées et spécifiques 3 principaux types de fibres Fibres métalliques Fibres polypropylène (organiques) Fibres de verre (minérales) Choix d’une fibre fonction des applications et des performances souhaitées Nota - Cette formation traite des bétons fibrés (à l’exclusion des BFUP)
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 6 Bétons fibrés Les fibres Sont réparties dans la masse du béton Ne remplacent pas les armatures structurelles (en général) Confèrent au béton des performances liées aux formes et aux caractéristiques mécaniques Le béton fibré Matériau au comportement homogène Optimisation indispensable de la formulation des bétons fibrés Méthodes spécifiques de dimensionnement pour applications structurelles disponibles
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 6 Bétons fibrés Différents types de fibres 3 familles de fibres Fibres métalliques Acier - Inox - Fonte (amorphe) Fibres organiques Polypropylène – Polyamide - Acrylique Mélange polypropylène / polyéthylène Kevlar - Aramide Fibres minérales Verre - Carbone Dosages courants : quelques % en volume quelques kg/m 3 à 50 kg/m 3
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 6 Bétons fibrés Caractéristiques des fibres Chaque fibre est spécifique dimensions, formes, résistance à la traction Conséquence comportements mécaniques très différents Longueur des fibres 10 à 60 mm Masse volumétrique 0, 9 à 7, 85 g/cm 3 Résistance en traction 500 à 3 000 MPa Module d’élasticité 5 000 à 210 000 MPa Coefficient de dilatation 1 à 90 μm/m°C Forme Ondulée – Bi-ondulée Rectiligne crantée – Lisse – À crochet Ruban mince Nota - Longueur des fibres à adapter aux diamètres des granulats
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 6 Bétons fibrés Rôle des fibres Apportent des améliorations : Cohésion du béton frais Déformabilité avant rupture Ductilité et résistance post-fissuration Résistance aux chocs, à la fatigue, à l’usure, à l’abrasion Résistance mécanique aux jeunes âges Réduction des conséquences du retrait par effet de couture des fissures et des microfissures Tenue au feu Résistance à la traction par flexion
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 6 Bétons fibrés Caractéristiques nécessaires des fibres Être faciles à incorporer dans le béton Ne pas perturber le malaxage Se répartir de manière homogène lors du malaxage et de la mise en œuvre Être flexibles sans être fragiles Être relativement longues et fines Présenter une grande surface spécifique Offrir une bonne capacité de déformation Présenter une bonne adhérence avec la pâte de ciment
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 6 Bétons fibrés Spécificités pour la formulation Incorporation de fibres dans le béton nécessite une étude de formulation et une vérification de la compatibilité avec les autres constituants Introduction de fibres engendre une baisse de l’ouvrabilité à compenser par l’utilisation de superplastifiants Nécessité d’essais pour déterminer nature, taille et dosage des fibres Dosages courants : Fibres métalliques : 25 à 50 kg/m 3 Fibres polypropylène : 0, 5 à 3 kg/m 3
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 6 Bétons fibrés Grande variété d’utilisation Béton coulé en place Béton préfabriqué Béton projeté Mortiers (prêts à l’emploi) de réparation et de scellement
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 6 Bétons fibrés Techniques de mise en œuvre Béton coulé en place À la pompe Avec benne à manchon Incorporation des fibres dans le béton • Au malaxage en centrale à béton • Au moment du coulage dans la toupie sur le chantier • Lors de la projection Béton projeté
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 6 Bétons fibrés Atouts des fibres Renforcement de l’action des armatures traditionnelles : s’opposent à la propagation des microfissures Maîtrise de la fissuration : permet de réaliser des pièces minces de grandes dimensions et de donner une plus grande liberté architecturale aux concepteurs Facilité et rapidité de mise en œuvre Renforcement multidirectionnel et homogène Remplacement partiel ou total des armatures traditionnelles : les fibres travaillent en synergie avec les armatures
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 6 Bétons fibrés Bétons de fibres métalliques Qualité essentielle Bonne résistance à la traction et à la flexion Utilisations Dallages, sols industriels, voussoirs de tunnels, coques, pieux, bétons projetés, mortier de réparation ou de scellement Grande variétés de types Ondulées – Crantées – Torsadées – Droites – Lisses – Rugueuses Fils, rubans À extrémités aplaties, crochet, têtes coniques À ancrage aux extrémités
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 6 Bétons fibrés Bétons de fibres métalliques Comportement avant rupture si l’on applique un effet de traction Phase 1 Fibres et béton agissent ensemble dans une phase élastique Phase 2 Apparition de microfissures Effort de traction repris par les fibres Fibres : - limitent la propagation de la fissuration - s’opposent à l’élargissement de la fissure Les fibres métalliques « cousent » les microfissures et évitent leur propagation empêchent ou retardent l’apparition de macrofissures
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 6 Bétons fibrés Bétons de fibres métalliques Atouts des fibres métalliques dans les bétons structurels Améliorent le comportement mécanique Réduisent la largueur des fissures dans la matrice béton Se substituent partiellement aux armatures traditionnelles Réduisent les risques de fissuration Espacent les joints de retrait Améliorent la résistance en traction et au choc Confèrent au béton ductilité et plus grande résistance à la fatigue
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 6 Bétons fibrés Bétons de fibres métalliques L’efficacité mécanique d’une fibre métallique dépend : Du rapport longueur/diamètre : dissipation d’énergie par frottement De la présence d’un ancrage mécanique (crochets, ondulations…) De la compacité du béton : plus il est compact, plus la fibre frotte et est ancrée
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 6 Bétons fibrés Bétons de fibres métalliques Orientation préférentielle Béton = fluide visqueux fibres s’orientent parallèlement au sens de l’écoulement et aux parois lors de la mise en œuvre L’orientation préférentielle dépend de : La dimension et la géométrie de la structure La technologie de mise en œuvre La distance que doit accomplir le béton fibré dans le coffrage pour le remplir
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 6 Bétons fibrés Bétons de fibres polypropylène Caractéristiques Se présentent en faisceaux Se répartissent lors du malaxage de façon multidirectionnelle Améliorent maniabilité et cohésion du béton frais Permettent de mieux contrôler le retrait plastique du béton frais N’améliorent pas le comportement post-fissuration du béton Souples et insensibles chimiquement, et peu résistantes au feu Intéressantes pour pièces à démoulage immédiat et éléments préfabriqués, elles améliorent aspect et précision des angles, tranches ou arêtes des pièces moulées
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 6 Bétons fibrés Bétons de fibres polypropylène Atout des fibres polypropylène pour la tenue au feu des bétons Béton = matériau poreux renferme de l’eau excédentaire nécessaire à l’ouvrabilité Si élévation importante de température l’eau se transforme en vapeur qui crée des contraintes internes et qui peut entraîner un écaillage en surface du béton Avantages de l’incorporation au béton de fibres polypropylène (1 à 3 kg/m 3) fondent entre 140 à 170°C créent de petits capillaires permettant à la vapeur d’eau de s’échapper et évitent les surpressions limitent l’éclatement de surface d’un béton soumis à un incendie améliorent la tenue au feu du béton
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 6 Bétons fibrés Bétons de fibres de verre Fibres de verre renforts très efficaces grâce aux fortes qualités mécaniques, rigidité et résistance au feu Atouts des fibres de verre comme armatures de parois minces En préfabrication Bétons de fibres de verre : composite “ciment verre” : CCV Réalisation d’éléments de faible épaisseur et de produits d’assainissement
SESSION 5 NOUVELLES PERFORMANCES DES BÉTONS 5. 6 Bétons fibrés Domaines d’applications privilégiées par type de fibres Type de fibres Fibres métalliques Domaine d’application privilégié Renfort pour bétons structurels Exemples d’application Dallages, sols industriels, planchers, dalles de compression Éléments préfabriqués, voussoirs de tunnels Bétons projetés en travaux souterrains, stabilisation de pente et ouvrages d’assainissement Pieux de fondation, semelles filantes Dallage Fibres polypropylène Améloriation de la tenue au feu des bétons Voussoirs de tunnels Revêtements d’ouvrages souterrains Mortiers projetés Parements esthétiques Fibres de verre Réalisation d’éléments préfabriqués très minces Parements architectoniques Panneaux de façade SOMMAIRE SESSION 5 SOMMAIRE GÉNÉRAL
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