Béton auto compactant SCC Propriétés à l état frais et durci Présentation d applications sur chantier. Technologie béton Vigier

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1 Béton auto compactant SCC Propriétés à l état frais et durci Présentation d applications sur chantier Kurt Strahm Ivo Haefeli Technologie béton Vigier Technologie béton Vigier

2 Sommaire Béton autocompactant Propriétés à l état frais et durci Exemple: Réaménagement «Centrale électrique Flumenthal» avec béton autocompactant Discussion 2

3 Mots clés SCC Responsabilités Béton frais Béton durci Influences sur l ouvrabilité Possibilités 3

4 Sommaire Béton auto compactant Propriétés à l état frais et durci Exemple: Réaménagement «Centrale électrique Flumenthal» avec béton auto compactant Discussion 4

5 Béton auto compactant - SCC Propriétés à l état frais et durci

6 Propriétés à l état béton frais et durci Dépendantes des exigences de l objet Propriétés béton durci Conditions cadres pour mise en place du béton Propriétés béton frais Influences sur le béton frais liées à l objet Partie intégrante Normes Exigences particulières 6

7 Normes et directives les plus importantes Planification SIA 260 SIA 261 SIA 262 SIA 262 /1 Exécution SN EN 206 SN 2042 SN 2030 SN EN SN EN SN EN 450 SN EN Élaboration des projets de structures porteuses Actions sur les structures porteuses Construction en béton Indications sur les exigences relatives aux produits de construction Spécification, performances, production et conformité Prévention des dommages par RAG Béton recyclé Granulats pour béton Composition, spécifications et critères de conformité des ciments Cendres volantes Fumée de silice 7

8 Propriétés béton durci x Déterminant o Exécution/responsabilité pour la conformité SIA 262 SIA 262/1 SN EN 206 Ingénieur Entrepreneur Fournisseur béton Exigences statiques Influences de l environnement Dimensions de l objet Résistance à la comp. Résistance à la flexion Classe d exposition Perméabilité à l eau Résistance au gel/dégel Classe de chlorures Taille des grains D max Armature en acier x x x x x x o o o o o x x x x x x x o o o o o o Texture de surface du béton Type de coffrage Couleur o x o x o Protection du béton Durée x o Type x 9

9 Propriétés béton frais x Déterminer o Exécution/responsabilité pour la conformité Cohésion du béton Sédimentation SR M% Classe de consistance Slump-flow Rapport E/C Type de ciment Dosage minimal en ciment Utilisation des additifs Teneur en air Classes XF Temps de traitement du béton Température min/max de béton Chauffé / refroidi Accélérer le durcissement du béton Accélérateur / antigel p.ex. cendres volantes etc. Utilisation de retardateurs SIA 262 SN EN 206 x x x x x x x x Ingénieur Entrepreneur Fournisseur béton x o x o o x x o x xo x (x)o x (o) o (x) x o 10

10 Influences sur le béton frais - liées à l objet Type de partie de bâtiment Horizontal Vertical Type de traitement Type de traitement Dimensions épaisseur de béton Densité d armature Cure (chaleur d hydratation) Grains D max Saison Température Vent Ajustement de la consistance Cure (risque de fissuration) Mise en œuvre de béton Distance de transport Retardateurs de béton 11

11 Complexité des recettes de béton Hier Aujourd hui: Systèmes avec jusqu à 8 composants 100% 90% 80% 70% 60% 20% 10% 15% 0.8% 10% 14% 4% 2% 10% 1% 0.4% 14% 1% 5% 11% 1.5% 0.4% eau adjuvant air couleur ajouts ciment 50% 40% 70% 74% 69% 67% granulat 30% 20% 10% XC4 XF4 SCC fibres 12

12 Béton SCC de haute qualité = Coopération de tous les impliqués Ingénieur Entrepreneur Fabricant du béton 13

13 Sommaire Béton autocompactant Propriétés à l état frais et durci Exemple: Réaménagement «Centrale électrique Flumenthal» avec béton autocompactant Discussion 14

14 Exemple: Applications sur chantier «Centrale électrique de Flumenthal» Réaménagement avec SVB 15

15 Lieu: Centrale électrique de Flumenthal Bienne Soleure Morat 16

16 Centrale électrique de Flumenthal Année de construction (21.7 MW) Réaménagent mai 2010 décembre 2010 Propriétaire Atel Hydro 17

17 Description Trois bassins Bassin d amortissement 50 x 13 mètres Travaux dans le bassin d amortissement Couche de roulement avec béton auto compactant Renforcé avec des fibres d acier D épaisseur min. 50 cm Reliés par des ancres avec le béton existant Parfois conditions extérieures difficiles (neige, glace etc.) et mauvaise visibilité L'usine est restée en fonctionnement pendant toute la période de construction La recette de béton a été optimisée par des essais à grande échelle Garantie de vie de 40 ans 18

18 Dimensions pour béton SCC 115cm hauteur min 50 cm 16 m 17 m 16 m Largeur 8 m 19

19 Exigences pour le béton SCC Résistance à la compression C55/67 Classe d exposition XC1(CH) Classe de chlorures CI 0.10 Taille des grains D max 16 Type de béton SVB Sédimentation SR <10 M% Slump-flow mm Flexion valeur minimale individuelle de 3 8 MPa Fibres d acier 40 kg/m 3 20

20 Essais initiaux Courbe granulométrique sélectionnée Taille des grains % kg/m 3 Humidité % Sable rond 0-4mm 42% 751 kg/m 3 6.7% Sable concassé 0-4mm 45% 3% 124 kg/m 3 0.5% Gravier rond 4-8mm 20% 341 kg/m 3 1.5% Gravier rond 8-16mm 35% 598 kg/m 3 1.5% 21

21 Essais initiaux Essai 1 Type de ciment CEM I 42,5 N 450 kg Fumée de silice 35 kg Plastifiants 1.3% Stabilisateur 0.7% Fibre d acier Beakert RC 80/50 40 kg Teneur en fines totale (liants + fines de granulats) 555 kg Air occlus Béton frais e/c Densité Slumpflow Densité Béton durci Résistance à la compression MPa (N/mm 2 ) % eq kg/m 3 mm kg/m 3 2 jours 5 jours 14 jours 28 jours

22 Essais initiaux Essai 2 Changements Type de ciment Type d additif Dosage du stabilisateur Ciment CEM I 52,5 R 450 kg Cendres volantes 50 kg Plastifiants 1.3% Stabilisateur 0.5% Beakert RC 80/50 40 kg Teneur en fines totale (liants + fines de granulats) 570 kg Air occlus Béton frais e/c Densité Slumpflow Densité Béton durci Résistance à la compression MPa (N/mm 2 ) % eq kg/m 3 mm kg/m 3 2 jours 5 jours 7 jours 28 jours

23 Essais initiaux Essai 3 Changements Type de ciment Pas d additifs supplémentaires Ciment CT180 CEM II/A-L(D-LL) 52,5 N 520 kg Plastifiants 1.3% Stabilisateur 0.5% Beakert RC 80/50 40 kg Teneur en fines 590 kg Air occlus Béton frais e/c Densité Slumpflow Densité Béton durci Résistance à la compression MPa (N/mm 2 ) % eq kg/m 3 mm kg/m 3 2 jours 5 jours 7 jours 28 jours

24 Concepts de béton exécutés Bassin d amortissement 1 juin kg CEM I 52,5 R + 50 kg CV = 510 kg liant 580 kg de fines Bassin d amortissement 3 juillet kg CEM I 52,5 R + 80 kg CV = 540 kg liant 610 kg de fines Bassin d amortissement 2 novembre kg CT180 CEM II/A-L(D-LL) 52,5 N = 520 kg liant 590 kg de fines 25

25 Variations climatiques extrêmes h 22 C 23 C h - 14 C 11 C h 31 C 29 C h - 8 C 10 C 26

26 Mise en œuvre Contrôle de la hauteur de béton avec sonar et par un plongeur 27

27 Mise en œuvre 28

28 Résultats d analyse des microstructures Bonne densité du béton Peu d air dans le béton Bonne répartition de grain Aucune accumulation de fibres d acier 29

29 Résultats d analyse des microstructures Légère séparation 30

30 Phénomène avec des fibres d acier - Basse température Environ 15 minutes après la production fibres d acier sans résidu de liant visible 31

31 Phénomène avec des fibres d acier - Basse température Hypothèses: Une intolérance entre le type de ciment, ajouts et adjuvant + une influence significative sur les propriétés du béton frais par les températures ambiantes extrêmement basses et donc des températures plus basses dans le béton Positif avec le type de ciment CT180 Le béton est resté stable, sans incompatibilité avec des fibres d acier Cette hypothèse était la raison de la modification de recette pour le mois de novembre (type de ciment CEM I 52,5 R sur CT180) 32

32 Variations des résistances à la compression (cubes) MPa CEM I 42,5 N +CV MPa CT MPa CEM I 52,5 R+CV 33

33 Contrôle de la résistance à la compression par l extraction de carottes Étapes de béton 1: mai 2010 Moyenne = 78.5 MPa 34

34 Contrôle de la résistance à la compression par l extraction de carottes Étapes de béton 3: août 2010 Moyenne = 70.0 MPa Des valeurs un peu plus faible probablement du fait de l influence des températures élevées 35

35 Rhéologie de béton frais = ouvrabilité du béton? = 36

36 Expérience SF avec le cône inversé Cône selon la norme Accumulation de fibres d acier avec une légère séparation Cône vice-versa Meilleure répartition des fibres d acier et aucune séparation Cette méthode serait plus proche de la pratique avec un béton pompé, surtout dans l utilisation de fibres d acier. 37

37 Ouvrabilité Confection des cubes Mesure de la consistance du même m 3 de béton par deux laboratoires accrédités 38

38 Moment de mesure de la consistance Mesure 10 minutes après la fabrication de béton SF 450 mm Mesure 80 minutes après la fabrication de béton SF 670 mm Important: moment de l évaluation de la consistance du béton 39

39 Moment de mesure de la consistance Influences possibles sur le résultat: Temps de malaxage du béton Les ajouts (ciment, cendres volantes etc.) ont une capacité d absorption différentes. Le temps de malaxage optimal est atteint lorsque l indicateur de la force du moteur du malaxeur reste constante. Moment de la mesure après la production de béton Il est important que la consistance soit toujours mesurée au même moment après la production du béton. Autrement, une comparaison directe entre les différentes charges de béton n est pas possible. La consistance déterminante est celle du lieu d utilisation du béton. Réactivité des adjuvants utilisés Différentes températures du béton peuvent influencer fortement la réactivité des adjuvants. Pour la même recette, sans ajustement, le béton n aura pas les mêmes propriétés d ouvrabilité en été et en hiver. 40

40 Moment de mesure de la consistance Influences possibles sur le résultat: Température des agrégats (été / hiver) La température de l agrégat a une influence indicative sur la température du béton frais. Température du béton frais Formule de calcul de la température du béton frais T B CP x c CP x T CP + GS x T GS + E x c E x T E CP x c CP + GS x c GS + E x c E CP ciment: part de masse par m 3 GS agrégat: part de masse par m 3 E eau: part de masse par m 3 c CP ciment: chaleur spécifique 1,2 kj/kg/ C agrégat: chaleur spécifique 0,8 kj/kg/ C c GS c W eau: chaleur spécifique 4,2 kj/kg/ C T CP température ciment C T GS température agrégat C T E température eau C 41

41 Moment de mesure de la consistance Influences possibles sur le résultat: Température du béton frais (exemple) Dosage m 3 Température Dosage m 3 Température Ciment Cendres volantes Agrégats Eau Ciment Cendres volantes Agrégats Eau Température béton frais été 28.9 Température béton frais hiver 12.2 Transports mouvements de vibration Selon la distance de transport l utilisation de retardateurs est nécessaire. Pour des distances plus longues il est peut être aussi nécessaire de produire un béton d une consistance plus lisse à la centrale BPE. 42

42 Béton autocompactant pour la Préfa 2002 Voyage d'études des membres de Swissbeton en Hollande en automne Décision de la direction CREABETON MATERIAUX SA en faveur du béton auto compactant 2003 Constitution d'un team de projet "béton autocompactant" en janvier Premiers essais béton au printemps 2003 Essais de production chez CREABETON MATERIAUX SA à partir de l'été 46