3.1 Introduction
3.2 Les Bétons à Hautes Performances – BHP 3.3 Les bétons autoplaçants – BAP
3.4 Les bétons fibrés
3.5 Les Bétons Fibrés à Ultra hautes
Performances – BFUP
Né avec le xxe siècle, le béton, matériau jeune, a connu ces vingt dernières années des développe-ments considérables. Il a profité en particulier des évolutions de la chimie minérale et organique et de l’amélioration des outils de production. Au-delà des progrès constants du matériau, (sur son ouvra-bilité, ses performances mécaniques et sa durabi-lité), les recherches sur les nouveaux bétons se sont considérablement accélérées depuis 10 ans et ont abouti aujourd’hui aux solutions les plus inno-vantes tant en termes de conception que de mise en œuvre et d’esthétisme. Les bétons sont deve-nus les matériaux de la modernité et de l’innova-tion. L’étendue de leurs performances physiques, mécaniques et esthétiques s’élargit sans cesse.
Les qualités initiales de résistances mécaniques se sont déclinées, différenciées. Les bétons s’adaptent désormais à toutes les exigences des concepteurs, aux contraintes des chantiers et aux agressions de l’environnement. Au fil des années, les caractéris-tiques du béton se sont complexifiées pour répon-dre à des utilisations de plus en plus diversifiées, à des résistances toujours plus importantes, à des exi-gences de durabilité plus fortes, à des contraintes esthétiques et à de nouvelles exigences de mise en œuvre (maîtrise de la rhéologie, pompabilité, etc.).
Le béton, composé essentiellement de constituants minéraux, offre des qualités intrinsèques : durabi-lité, comportement mécanique et résistance aux agressions chimiques, tenue au feu, qualités acous-tiques, diversité des formes, des couleurs et des aspects, qui sont les garants d’ouvrages pérennes, efficaces, écologiques, économes et harmonieux.
Les progrès dans la compréhension scientifique des mécanismes de prise et de durcissement, les recherches sur l’optimisation des empilements gra-nulaires et les mécanismes de défloculation ont permis de bouleverser les connaissances sur la rhéologie des bétons frais et la durabilité des bétons durcis. Elles ont débouché sur la mise au
point d’une gamme de BÉTONS AUX NOUVELLES PERFORMANCES. Les résistances, la durabilité, l’ouvrabilité et les qualités esthétiques ont enregis-tré des avancées considérables.
DES BHP… (Bétons à Hautes Performances) Les recherches sur l’amélioration des résistances mécaniques ont abouti à la mise au point de bétons : les BHP (Bétons à Hautes Performances) bétons très compacts utilisés pour leurs résistances élevées aussi bien à court terme qu’à long terme et leur durabilité exceptionnelle.
AUX BAP… (Bétons autoplaçants)
Les travaux menés sur l’ouvrabilité des bétons ont permis la mise au point de bétons dits autopla-çants, bétons très fluides, homogènes et stables.
Cette nouvelle famille de bétons a été développée afin d’obtenir un matériau facile à mettre en œuvre, sans faire appel à la vibration ce qui présente de nombreux avantages sur les chantiers et en usines de préfabrication, tant au niveau de la diminution des nuisances sonores que de l’amélioration des conditions de travail du personnel. Les BAP sont particulièrement adaptés pour les ouvrages de grande hauteur ou de forme complexe et pour les éléments très ferraillés. Ces nouveaux bétons per-mettent d’obtenir des gains de productivité consi-dérables et offrent de très bons résultats en matière de qualité esthétique des parements.
AUX BÉTONS FIBRÉS… ET AUX BFUP
Issus des bétons fibrés, les BFUP (Bétons Fibrés à Ultra Hautes Performances), aux propriétés méca-niques extraordinaires, laissent libre cours à l’ima-gination des architectes pour créer des structures allégées et élégantes. Leurs très hautes résistances à la compression et à la traction par flexion offrent de nouvelles possibilités constructives. La variété de leurs applications ne dépend plus que de l’in-géniosité des concepteurs.
Chapitre
3
• Les bétons aux nouvelles performances3.1 Introduction
Les recherches en matière d’optimisation de for-mulation des bétons de ces dernières années per-mettent d’offrir des matériaux aux propriétés adaptables aux contraintes des chantiers et aux spécificités des ouvrages.
Consistance des bétons frais
Il est possible d’obtenir des bétons très fluides (cas du béton autoplaçant) ou au contraire avoir des bétons à très hautes performances très fermes.
Propriétés mécaniques
Résistance à la compression, résistance au très jeune âge, résistance en traction, aptitude à résister à la fissuration, etc.
Durabilité
La recherche d’une grande durabilité face aux agressions de l’environnement est un souci per-manent.
Aspects esthétiques
Ils peuvent se créer au niveau de la micro-rugosité de surface, de la teinte, de la texture et ils sont déclinés par une multitude de traitements de sur-face.
Les BHP, les BAP, les BÉTONS FIBRÉS et les BFUP sont les bétons de demain, ils s’imposent
progres-sivement. D’ici dix ans ces nouveaux bétons seront utilisés sur la grande majorité des chantiers.
Ces nouveaux bétons sont une réponse : – aux préoccupations environnementales ;
– aux nouvelles exigences des normes européen-nes qui mettent en valeur l’importance de la durabilité des ouvrages ;
– aux soucis d’amélioration des conditions de travail et de sécurité sur les chantiers et dans les usines ; – aux besoins des maîtres d'ouvrage vis-à-vis de la
gestion durable du patrimoine ;
– aux exigences techniques et esthétiques des maîtres d’ouvrage, des maîtres d’œuvre et des architectes ;
– aux nécessités des gestionnaires d’ouvrages de limiter les coûts de maintenance et de répara-tions et de réduire les gênes aux usagers ; – aux contraintes économiques des entreprises ; – aux demandes croissantes de nos concitoyens
pour l’amélioration de leur cadre de vie et de leur confort.
Avec le béton, matériau du quotidien minéral et recyclable, les solutions constructives répondent à toutes les exigences en matière de sécurité, d’es-thétisme et de durabilité et offrent de nouvelles potentialités d’expression et de créativité aux ingénieurs comme aux architectes.
Les Bétons à Hautes Performances (BHP) ont d’abord été utilisés pour leur haute résistance. Cette carac-téristique facilement mesurable a fait des progrès spectaculaires à partir des années quatre-vingt. Elle est passée de 30/35 MPa à plus de 100 MPa pour les bétons à très hautes performances, voire plus (150 à 200 MPa pour des bétons fibrés à ultra hau-tes performances, BFUP).
Les gains de résistance ne sont pas les seuls avan-tages de ces bétons qui tirent leurs propriétés de leur microstructure très dense, d’une forte réduc-tion de leur porosité et d’un réseau capillaire non connecté.
Ces bétons sont, en fait, des matériaux à très haute compacité.
Les BHP sont également, du fait de leur porosité extrêmement réduite, plus résistants aux agents agressifs et, de façon générale, présentent une durabilité accrue. Ils permettent d’optimiser les structures, de réaliser des ouvrages soumis à des contraintes élevées ou subissant un environnement sévère (climat, agressions marines, effets du gel, attaques acides, etc.)
Hautes performances signifient aussi facilité de mise en œuvre et souplesse d’adaptation aux contraintes d’exécution des ouvrages. En effet, les BHP offrent aussi des résistances exceptionnelles à l’état frais (rhéologie, pompabilité, etc.) et des per-formances aux jeunes âges, ce qui permet par exemple d’accélérer les cadences de fabrication en usine ou sur chantier ou de pomper le matériau sur de longues distances. Ils confèrent une pérennité architecturale aux ouvrages et augmentent consi-dérablement leur durabilité en réduisant corrélati-vement les frais de maintenance et d’entretien. Les clefs de ces performances sont :
– la réduction de la quantité d’eau opérée par l’a-jout de superplastifiants ;
– l’optimisation de la répartition granulométrique des composants.
Cette optimisation de leurs performances est due, en particulier, aux récentes évolutions technologiques des adjuvants qui permettent des formulations avec une forte réduction du dosage en eau tout en conservant une maniabilité adéquate et à l’utilisa-tion complémentaire éventuelle d’ultrafines qui complètent les vides du squelette granulaire entre les grains de ciment et améliorent la compacité.
Les BHP ont été d’abord employés pour la réalisa-tion de structures excepréalisa-tionnelles. Les ouvrages d’art ont constitué, historiquement en France, un domaine d’application privilégié des BHP. Ils ont ensuite, pour les ouvrages exceptionnels, fait leurs preuves sur de nombreuses réalisations. Ils sont utilisés depuis de nombreuses années en préfabrication.
Chapitre
3
• Les bétons aux nouvelles performances3.2 Les Bétons à Hautes Performances
– BHP
Grâce à une approche volontariste de la part de l’ensemble des acteurs de la construction, leurs uti-lisations se banalisent depuis plusieurs années en valorisant toutes leurs propriétés physico-chi-miques sur des ouvrages courants de toute sorte.
Leur intérêt économique a été clairement mis en lumière lors de réalisation de nombreux ouvrages.
Les BHP ont rapidement démontré qu’ils permet-taient d’offrir un potentiel de progrès extraordi-naire pour la construction de bâtiments et de structures de génie civil. Ils sont désormais valori-sés par d’autres performances que la simple résis-tance mécanique, telles que la rhéologie à l’état frais, la durabilité à long terme et l’esthétisme des structures. Ce concept de valorisation des perfor-mances du béton autre que la résistance méca-nique est à la base du développement de tous les bétons modernes (BAP, BFUP, etc.).