Béton fibré des parois moulées

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1 Béton fibré des parois moulées AZZI Amin BOTTE FONDATIONS VINCI CONSTRUCTION FRANCE Déviation de la RN19 - BOISSY SAINT LEGER 1

2 SOMMAIRE 1. Exigences des normes et du marché 2. Recherche bibliographique 3. Problématique des parois moulées 4. Béton d étude 5. Essais in situ 6. Essais de tenue au feu 7. La fabrication des bétons fibrés Béton fibré des parois moulées Béton fibré de parois moulées RN19 2

3 FORMULATION BÉTON LES EXIGENCES BÉTON PAROI MOULÉE RN19 La résistance : La consistance : La stabilité du béton : La tenue au feu : Béton conforme en résistance Structure mécaniquement viable : (dosages en ciment, liant équivalent et eau) Béton facile à mettre en œuvre Etalement à la table à choc : 600± 50 mm Limiter le ressuage et la ségrégation du béton Filtration Bauer (à 5min) < 15ml Ressuage statique < 5% Temps d écoulement du béton ( cône inversé) < 5 secondes Intégration de fibres polypropylènes, Ecaillage inférieur à 30 mm Niveaux d exigence N1 et N2 sous un HCM 100. Béton fibré de parois moulées RN19 3

4 RECHERCHE BIBLIOGRAPHIQUE Aucune recherche n a été faite auparavant sur la rhéologie sur des bétons fibrés des parois moulées permettant de déterminer pourquoi les bétons fibrés mis en œuvre et répondant aux normes ne permettent pas de réaliser des parois moulées sans défauts récurrents. La mise en place de fibres polypropylènes dans un béton de paroi moulée pour résister au feu et donc au phénomène d écaillage n a jamais été réalisée. La qualité de mise en œuvre du béton de paroi moulée est très sensible aux propriétés du matériau à l état frais, la rhéologie, la consistance, la stabilité et donc la formulation initiale. Béton fibré de parois moulées RN19 4

5 PROBLÉMATIQUE BÉTONNAGE PAROI MOULÉE DIFFICULTÉS DU BÉTON À CHEMINER DANS LA CAGE D ARMATURES Boue bentonitique Béton amorçage (pollué) Béton ascendant PAROI DITE «ÉCOSSAISE» Béton immobile Béton fibré de parois moulées RN19 5

6 BÉTON D ÉTUDE LIMITER L INFLUENCE DE LA TENEUR EN FIBRES ADAPTER LA COMPOSITION ÉVITER UN IMPACT RHÉOLOGIQUE DÉFAVORABLE VÉRIFIER LA BONNE MISE EN PLACE DU BÉTON DE PAROIS MOULÉE RÉALISATION DES ESSAIS EN VRAIE GRANDEUR Béton fibré de parois moulées RN19 6

7 BÉTON D ÉTUDE ETUDE DE FORMULATION BÉTON SUIVANT DOSAGE DE FIBRES POLYPROPYLÈNE Du fait de l absence de retour d expérience sur l incorporation de fibres polypropylène dans le béton de fondations profondes, une étude de formulation béton a été réalisée en laboratoire et en centrale. CONCLUSION ET PERSPECTIVES La demande en adjuvant est très élevée (environ, deux fois plus qu un béton paroi moulée non fibré) Le dosage en liant a donc été augmenté à 450 kg/m3 de façon à garder un rapport E/C constant. Le dosage en fibres, en particulier à 2 kg/m3 mobilise une grande partie de la pâte pour leur enrobage malgré l augmentation du liant et l ajout de super-plastifiant. Les résistances en compression sur les formules sont comprises entre 49,3 et 56,7 MPa.. Réaliser un prototype grandeur nature Béton fibré de parois moulées RN19 7

8 DES ESSAIS IN SITU RÉALISATION DES ESSAIS EN VRAIE GRANDEUR Dimension des deux barrettes 2,90 m * 50 cm * 10 m Soit 14,5 m3 par barrette Une barrette avec un dosage de 1,2 kg/m3 fibres l autre barrette avec 2 kg/m3 fibres Cage d armatures Filant HA 16 Espacement de 12 cm et 22 cm Cadre HA 12 espacement 20 cm 4 tubes soniques par cages. Bétonnage des barrettes Cadence 16m3/h Vidange béton très lente Une heure d attente avant début du coulage Béton fibré de parois moulées RN19 8

9 DES ESSAIS IN SITU SUIVI RÉALISATION DES BARRETTES Bouchon lors bétonnage de la barrette ( à 2kg fibres) à 5m Auscultation par transparence sonique RC>> 35Mpa Béton fibré de parois moulées RN19 9

10 DES ESSAIS IN SITU SUIVI RÉALISATION DES BARRETTES Barrette d essai à 1,2kg fibres Barrette d essai à 2kg fibres Béton fibré de parois moulées RN19 10

11 BÉTON D ÉTUDE FORMULATION DU BÉTON Constituants CEM I 52,5 N CE CP2 NFGargenville CEM I 52,5 N CE CP2 NF Couvrot Sablon LC 0/1 La Chapelle La Reine 0/4 SMBP 4/10 SMBP 10/20 SMBP MASTERFIBER 12mm BASF PRELOM 510 BASF GLENIUM SKY 841 BASF GLENIUM B201F SIKA TEMPOFLOW 464 SIKA TEMPO 11 Résistance caractéristique en compression à 28 jours : C35/45 Classe d exposition XA1/XD3 Etalement à la table à chocs : 600 mm Maintien de rhéologie : 2h30 Dosage en fines minimum de 430 kg/m3. Afin d optimiser la formule, nous avons modifié : Type du ciment Types d adjuvants Dosage des adjuvants Dosage des fibres CARACTÉRISATION DU BÉTON EN LABORATOIRE Béton fibré de parois moulées RN19 11

12 BÉTON D ÉTUDE LES ESSAIS DE CARACTÉRISATION DU BÉTON EN LABORATOIRE Essai d ouvrabilité: Etalement L-box Mesures complémentaires: Température du béton Air occlus Masse volumique du béton frais Essais de stabilité: Essai ressuage de filtration Bauer Essai ressuage Statique (méthode ASTM C232) Constante visqueuse au tribomètre rotatif Temps d écoulement au cône d Abrams inversé Béton fibré de parois moulées RN19 12

13 BÉTON D ÉTUDE RÉSULTATS DES ESSAIS DE CARACTÉRISATION DU BÉTON EN LABORATOIRE Constituants Les formules retenues Formulation à 1,2 kg de fibres PP (kg/m3) Formulation à 1,6 kg de fibres PP (kg/m3) Formulation à 2kg de fibres PP (kg/m3) CEM I 52,5 N Gargenville Cendres Volantes d Hornaing Sablon 0/1 La Chapelle La Reine 0/4 SMBP /10 SMBP /20 SMBP GLENIUM SKY PRELOM 510 2,7 2,7 2,7 MASTERFIBER 1,2 1,6 2 12mm Eau efficace Des masses volumiques qui sont proches des valeurs théoriques (2290 kg/m3) et qui montrent qu il n y a pas d effet d entraînement d air par les fibres. Les valeurs de temps d écoulement au cône inversé sont satisfaisantes. Les valeurs de ressuage et de filtration traduisent une bonne stabilité du béton. Les constantes visqueuses sont faibles Les mesures de consistance réalisées sur la formule nominale sont dans l intervalle requis (550mm à 650mm). Béton fibré de parois moulées RN19 13

14 DES ESSAIS IN SITU CHOIX DE LA COMPOSITION DE BASE (AVEC PLUSIEURS DOSAGES DES FIBRES) RÉALISATION DES DALLETTES => DIMENSIONNEMENT VIS-À-VIS DES EFFETS DE L INCENDIE DES ÉLÉMENTS DE BÉTON ARMÉ DES ESSAIS DE SÉLECTION FIXER LE DOSAGE EN FIBRES DES ESSAIS DE CONVENANCE Dimensionnement vis-à-vis des effets de l incendie Béton fibré de parois moulées RN19 14

15 DES ESSAIS IN SITU PRÉPARATION DES ÉCHANTILLONS DES ESSAIS Les dallettes de sélection : - Géométrie d une dalle de dimension : 1,30 X 1,30 X 0,25m - Ferraillage minimum => treillis soudé pour la tenue de la dalle. - Essai réalisé sans chargement. Les dallettes de convenance : - Géométrie d une dalle de dimension : 8,00 X 1,60 X 0.40 m - Le ferraillage de la face exposée au feu est le même que le ferraillage réel à mettre en œuvre côté paroi moulée exposée au feu. - Essai réalisé avec chargement. Béton fibré de parois moulées RN19 15

16 DES ESSAIS TENUE AU FEU ESSAIS DE SÉLECTION Dallette avec 2kg fibres Dallette avec 1,6kg fibres Dallette avec 1,2kg fibres Les parois du four Vu de l intérieur du four Mise en place des capteurs Vu de l extérieur du four Béton fibré de parois moulées RN19 16

17 DES ESSAIS TENUE AU FEU RÉSULTATS DES ESSAIS DE SÉLECTION Écaillage localisé (faible, inférieur à 30mm) Dallette avec 1,6kg fibres Aucune trace d écaillage n a été constaté Trace des patins Dallette avec 2kg fibres Vue de la dallette formule 1,2 kg fibres après l essai au feu Béton fibré de parois moulées RN19 17

18 DES ESSAIS TENUE AU FEU ESSAIS DE CONVENANCE Dallette avec 1,2kg fibres Chargement de la dalle Mise en place des capteurs Une sollicitation thermique de type HCM pendant une durée de 120 minutes, Une sollicitation mécanique dont le moment de flexion produit le même niveau de contrainte de compression en face inférieure que le maximum retenu dans les calculs de dimensionnement. Béton fibré de parois moulées RN19 18

19 DES ESSAIS TENUE AU FEU ESSAIS DE CONVENANCE Dallette avec 1,2kg fibres Trace des patins Evaluation comprend : Aucune trace d écaillage n a été constaté Appréciation de la propension à l écaillage Le relevé des températures à différentes profondeurs dans le béton La température en face non exposée pendant l essai. Béton fibré de parois moulées RN19 19

20 LA FABRICATION DES BÉTONS FIBRÉS LES IMPÉRATIFS DU CHANTIER Réduire l impact environnemental: - Réduction des flux de transport - Utilisation de cendres volantes - Bilan carbone Assurer la régularité des bétons: - Maîtrise de la régularité du dosage en fibres - Garantie de l introduction des fibres dans le béton - Traçabilité et enregistrement des dosages Béton fibré de parois moulées RN19 20

21 LA FABRICATION DES BÉTONS FIBRÉS LES SOLUTIONS TECHNIQUES Installation de deux centrales sur sites - Livraison par semi-remorque en dehors des heures de bouchons - Flux de véhicules réduit de moitié - Production réalisée : 850 m3/jour Utilisation de doseur de fibres: - Une première : utilisation de doseur de fibres à grande échelle - Introduction des fibres dans le béton avant le malaxage, adaptation de l automatisme - Présence de caméra dans les doseurs et bâchage des installations Béton fibré de parois moulées RN19 21

22 Béton fibré de parois moulées RN19 22