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Aujourd'hui : Les bétons autoplaçants envahissent les chantiers

Publié le

D'une très grande fluidité, les bétons autoplaçants se coulent sans vibration. A la clé : suppression des nuisances sonores, meilleur remplissage des coffrages, mise en oeuvre plus rapide et esthétique accrue.

Mélangez du ciment, du sable, des granulats, de l'eau et vous obtenez... du béton. Bravo ! La majorité d'entre nous va devoir cependant réviser et approfondir ses connaissances, car cette formulation simpliste ne correspond plus du tout à la réalité de ce matériau, qui ne cesse d'évoluer et d'accroître l'éventail de possibilités offertes aux bâtisseurs. Jusqu'à l'aube des années 60, l'histoire du béton était effectivement un long fleuve tranquille, aucune innovation marquante ne venant perturber l'existence bien " assise " de ce notable du B-TP. Notable, car ce matériau est le produit le plus consommé au monde, après l'eau potable, avec environ 5 milliards de mètres cubes coulés chaque année sur la planète ! Premier séisme, dans les années 70-80, avec l'apparition, sur le marché, des BHP (bétons hautes performances), le béton passant d'une résistance à la compression jusqu'alors figée, pour les meilleurs, à 30 mégapascals (MPa) pour atteindre les 45 MPa et s'envoler, dans les années 90, vers les 80 MPa.

Un matériau pour les ouvrages impossibles

Depuis, ces limites ont été pulvérisées : on atteint 800 MPa en compression, et l'arrivée des BFUHP (bétons fibrés à ultra-hautes performances) a donné carrément naissance à un nouveau béton " désarmé ". Leur comportement ductile et les résistances mécaniques atteintes permettent en effet la suppression des armatures passives dans les ouvrages. Entre ces superbétons de demain, frais émoulus des laboratoires, jugés encore trop onéreux et donc cantonnés à des applications de préfabrication high-tech, il y avait, semble-t-il, une place à prendre. Car la course aux résistances n'est plus désormais l'objectif prioritaire, vu les valeurs classiquement atteintes. Les priorités actuelles sont plutôt tournées vers l'obtention d'un matériau capable de permettre des gains de temps, les projets étant de plus en plus soumis à des impératifs de planning très serrés. Quant aux contraintes esthétiques et techniques, elles sont elles-mêmes de plus en plus en plus sophistiquées : géométries complexes, voiles minces, parements irréprochables. Ces exigences a priori antinomiques expliquent l'apparition récente (voir ci-dessous) des bétons autoplaçants (BAP), initialement dénommés autocompactants ou autonivelants (BAN), cette dernière appellation étant conservée pour les applications horizontales (dallages, planchers). Principale caractéristique : un mélange très fluide qui s'écoule comme de la lave en fusion et se met en place sans aucune vibration, le compactage s'effectuant par le seul effet de la gravité. Pour bien comprendre cette propriété fondamentale, il faut savoir qu'un béton classique a besoin d'être vibré, cet apport d'énergie extérieure permettant de serrer les composants afin de réduire les vides résiduels, condition essentielle pour l'obtention de résistances mécaniques élevées et d'une bonne durabilité. D'où l'intérêt de ces BAP, qui, de par leur fluidité extrême, garantissent un enrobage optimal des armatures (pérennité maximale) et un remplissage parfait des coffrages (absence de microbullage sur les parements et de vides structurels aux abords des réservations). Résultats très imparfaitement atteints lorsqu'il s'agit de structures fortement ferraillées, dans lesquelles il est parfois très difficiles d'immiscer les aiguilles vibrantes. Mais, vu le surcoût initial du matériau, que l'on peut estimer de 120 à 180 francs par mètre cube, les premières applications en vraie grandeur se sont donc déroulées sur des moutons à cinq pattes impossibles à exécuter correctement avec des bétons traditionnels : voiles de grande hauteur comportant de nombreuses ouvertures, structures minces de formes complexes... Ce surcoût s'explique par des formulations complexes qui doivent être adaptées à chaque centrale de BPE (béton prêt à l'emploi), ainsi qu'à chaque application, en fonction de la nature des granulats employés et des caractéristiques recherchées.

Les BAP se démocratisent

Car, pour obtenir un béton fluide, il ne suffit pas d'ajouter de l'eau, bien au contraire ! Une telle manipulation conduit à des phénomènes de ségrégation (séparation des constituants) entraînant des chutes drastiques des performances du matériau. Il faut, là encore, concilier l'inconciliable - fluidité, homogénéité, stabilité, ouvrabilité - en jouant sur le squelette granulaire (ajouts de " fillers ") et sur le dosage en adjuvants (superplastifiants) et rétenteurs d'eau (agent de viscosité), ces formulations se révélant très " sensibles " au niveau du dosage en eau. Mais les recherches évoluent très vite, la plupart des fabricants et des grands noms de la chimie du béton proposant depuis peu des formules plus souples et facilement reproductibles. Les entreprises s'intéressent donc de plus en plus à ce matériau, qui, à condition de raisonner en coût global - suppression des aiguilles vibrantes, sollicitation moindre des coffrages, élimination des opérations de ragréage, cycle de bétonnage réduit, durabilité accrue - pourrait induire, tous calculs effectués, des économies de 5 à 20 %, selon le type d'application. Autre avantage : le confort d'utilisation, pour le personnel. L'élimination des vibrations supprime une tâche pénible et les problèmes auditifs y afférents, la surdité étant la deuxième maladie professionnelle du B-TP (la première en préfabrication). L'absence de nuisances sonores est également un " plus ", en site urbain. Plus discret, le chantier peut éventuellement étendre ses créneaux horaires de fonctionnement. Bref, un nouveau béton très " tendance " - préoccupations, humaines, environnementales et sociales (gain de temps dans le cadre des trente-cinq heures) -, dont la consommation a déjà doublé cette année (200 000 mètres cubes) et qui devrait, selon certains spécialistes, supplanter les bétons classiques dans la prochaine décennie. Philippe Donnaes



Des bétons nés au pays du soleil levan

Le concept des bétons autoplaçants, élaboré vers le milieu des années 80 par des chercheurs de l'Université de Tokyo, a été rapidement repris par les grands groupes industriels japonais. En France, le LCPC (Laboratoire des Ponts et Chaussées) se penche sur la question au début des années 90, tandis que les premiers chantiers expérimentaux et confidentiels - Viaduc du Crozet (Campenon-Bernard), voiles de logements à Nîmes (Méridio- nale de travaux) - apparaissent dès 1997. Les premières applications en grandeur réelle sont réalisées au début de 1998, à Brest, sur le chantier d'extension du parc de loisirs Océanopolis et lors de la construction du collège Pen-Ar-C'Hleuz. Les raisons de ce choix ? Des voiles courbes de grande hauteur fortement ferraillés pour le premier, et des façades inclinées à géométrie complexe - leurs formes non répétitives excluant toute possibilité de préfabrication, trop onéreuse - devant présenter une qualité de parement parfaite pour le bâtiment scolaire. C'est la société Sika, l'un des leaders de la chimie du béton, qui signait cette double première hexagonale via la commercialisation d'une nouvelle génération d'adjuvants jouant sur la viscofluidité du béton. Une formulation - mise au point en collabo- ration avec le Laboratoire régional des Ponts et Chaussées de Montpellier (Hérault) - qui a néces- sité trois années de travaux, selon Marcel Vétois, ingénieur en recherche-développement de la société.



Le BSI, un BFUHP autoplaçant

Le béton spécial industriel, ou BSI - mis au point par EGI (Entreprise générale industrielle), filiale du groupe Quillery -, occupe aujourd'hui une place un peu particulière dans l'éventail des nouveaux bétons. Il s'agit d'un BFUHP dépassant les meilleurs BHP traditionnels : le matériau affiche une résistance à la compression minimale de 150 MPa, offre une mise en oeuvre simplifiée, grâce à son caractère autoplaçant, et permet, de par ses performances mécaniques (dues en partie à la présence de fibres), la suppression des armatures passives. Un concurrent, donc, du célèbre Ductal - l'ex-BPR (béton de poudres réactives) développé par Bouygues-Lafarge-Rhodia - ou du Cimax, introduit plus récemment sur le marché par Ciments Calcia. Principal avantage, face à ses rivaux ? C'est, à ce jour, le seul des trois à être sorti du domaine de la préfabrication : le matériau a été mis en oeuvre sur chantier, lors du coulage en place de poutres d'aéroréfrigérants à la centrale nucléaire de Civaux. Le BSI, qui se trouve au confluent de trois axes de recherche - bétons de fibres, BHP et bétons autoplaçants -, pourrait donc bien devenir le super-BAP de demain. Il a d'ailleurs été retenu pour la réalisation du premier ouvrage d'art en BUHP, un chantier expérimental portant sur la construction d'un passage supérieur d'autoroute à proximité de Bourg-lès-Valence (Drôme). Les résultats serviront à affiner la connaissance de ces bétons afin de rédiger les futures recommandations de calcul et de mise en oeuvre.
 

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