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14 BETON AUTOPLACANT GENERALITES TECHNIQUE BETON Septembre 2000 BAPGE1 Les bétons autoplaçants se développent de plus en plus, grâce à la combinaison de plusieurs facteurs : L architecture des bâtiments se complique pour des raisons esthétiques ou techniques. Les performances de ces bétons augmentent, les fournisseurs acquérant peu à peu l expérience qui leur permet de mieux maîtriser la production. Le surcoût diminue avec l augmentation des volumes fournis. Ci-dessous, quelques précisions spécifiques pour l utilisation de ces bétons, en complément de la notice «Pour un beau béton». Arguments pour l utilisation d un autoplaçant Un autoplaçant est capable de remplir n importe quelle forme du coffrage, en continuité avec le point de bétonnage, tout en conservant les caractéristiques d homogénéité du mélange, qui conditionne les résultats de résistance et parements. Les limites extrêmes d utilisation sont encore en cours de définition. Des recommandations provisoires font état d un maximum de 5m en hauteur de chute maximale et 10m en cheminement horizontal. Dans ces limites, un autoplaçant peut donc résoudre les problèmes liés aux : Ferraillages très importants Voiles élancés (grande hauteur et faible épaisseur) Réservations étendues et multiples. Configurations particulières de bétonnage L utilisation d un autoplaçant supprime l opération de vibration lors du coulage, d où diminution des nuisances sonores et gain de main d œuvre au coulage bien que moins sensible comparé au cas d un coulage de plancher avec un béton autonivelant. Limites d utilisation Outre le surcoût encore sensible d un autoplaçant par rapport à un béton classique, certains inconvénients subsistent : La préparation d un autoplaçant en centrale est une opération délicate, pour laquelle les équipements de contrôle classiques sont inopérants (wattmètre en particulier), ce qui peut réserver des surprises lors de la mise en œuvre. Bien qu aucun ne l admettent, les fournisseurs maîtrisent encore mal les formulations de ces bétons, qui doivent être adaptés spécifiquement à chaque chantier en fonction des agrégats utilisés. Là encore, des surprises sont à prévoir. L absence de vibration rend très difficile l évacuation de l air entraîné dans le béton. Des problèmes de bullage sont relativement fréquents. Il est impossible d obtenir même une très légère pente sans coffrer la surface supérieure. BAPGE

15 BETON AUTOPLACANT GENERALITES TECHNIQUE BETON Septembre 2000 BAPGE2 Particularités du coffrage Un peu de théorie Par rapport à un béton classique, un autoplaçant contient, en plus, de très longues molécules formant une matrice qui permet la conservation de l homogénéité du mélange. Ce réseau maintient en place les différents composants, en particulier la laitance dans les interstices entre les agrégats. Le béton peut donc théoriquement s écouler librement à travers toute surface supérieure au plus grand gravier, et il reste bloqué par un trou de diamètre inférieur. Conséquences pratiques L étanchéité est à soigner particulièrement. Pour un autoplaçant dont le plus gros gravier est de φ4, un trou de ce diamètre suffira à vider le coffrage. Les points critiques sont en général : La liaison du coffrage avec le sol : une talonnette est conseillée, ou, à défaut, un calfeutrement soigné à la mousse expansive. Les abouts, en particulier si ceci doivent laisser passer du ferraillage. Un peigne calfeutré à la mousse expansive peut être une solution. Si l about est plein, il faut que les champs soient au minimum en bois rabotés, ou munis de joints écrasés à la fermeture des banches. Les réservations, mannequins et autres incorporations, sont soumises aux même contraintes. Les trous de tiges doivent être correctement protégés : soit par leurs bouchons, s ils ne sont pas utilisés, soit par des pastilles de dimension adéquates. En particulier dans le cas du coffrage cintrable, les cônes couramment utilisés ne couvrent pas la totalité du trou oblong de passage de tige. L utilisation de flasques aimantés ou métalliques souples est obligatoire. En revanche, le béton autoplaçant est «autocoagulant» pour les trous inférieurs au diamètre du plus grand gravier. Il ne peut y avoir une fuite de laitance, avec création d un nid de gravier sur le voile à la liaison entre deux banches propres, par exemple. L utilisation des joints plats entre panneaux ou de banches neuves n est donc pas particulièrement recommandée dans ce cas. Huile de décoffrage Comme on l a vu plus haut la facilité du béton autoplaçant à piéger l air et l absence de vibration amène souvent des problèmes de bullage. La nature de l huile joue ici un rôle important car elle détermine la facilité qu auront les bulles d air à remonter vers la surface libre. Il a été remarqué que de meilleurs résultats sont obtenus avec une huile végétale. Les retours d expérience sont encore trop peu nombreux pour une explication du phénomène ou des recommandations plus précises. Pression de bétonnage La base de la réflexion est le document Poussée des bétons. Un autoplaçant à une densité un peu moins élevée qu un béton classique constitué avec les même agrégats. De plus, c est un matériaux qui présente un caractère «tyxotrope». Ce terme peut se traduire approximativement par «plus fluide en mouvement qu au repos». Ces deux facteurs viennent en réduction de la pression de bétonnage qui, par contre, est augmentée par la grande fluidité du mélange, garantie par le fournisseur pour une durée donnée 1h30 à 2h en général. La poussée d un béton autoplaçant peut donc varier sensiblement par rapport à un même ouvrage en béton classique, ce qui oblige à la plus grande prudence dans le cas de voiles de grandes hauteurs. BAPGE

16 BETON AUTOPLACANT GENERALITES TECHNIQUE BETON Septembre 2000 BAPGE3 Moyens de bétonnage Bétonnage à la benne La benne à béton utilisée doit être au moins aussi étanche que le coffrage. Une benne en bon état et correctement nettoyée est donc nécessaire. Un seul point de bétonnage sur la longueur d un voile est généralement suffisant. En revanche, il peut être intéressant de limiter la hauteur de chute du béton en laissant au point de bétonnage un ou plusieurs tuyaux souples, remontés au cours du bétonnage. Cette solution permet de diminuer l air entraîné par le béton. Bétonnage à la pompe par déversement Un béton autoplaçant est systématiquement pompable. Il permet d utiliser des tuyaux de pompe de plus faibles diamètres qu un béton classique, il est donc possible de les descendre plus facilement entre les banches. D autre part, la fluidité du béton évite d avoir recours à une barbotine d amorçage, avec les problèmes d évacuation et de nettoyage qui lui sont liées. Bétonnage à la pompe par injection Documentation spécifique BETPOM. Décoffrage Les bétons «techniques», tels que les autoplaçants et les BHP, ont une montée en résistance au jeune age beaucoup moins régulière qu un béton classique. Il faut donc impérativement contrôler la résistance réelle du béton avant décoffrage BAPGE

17 BETON AUTOPLACANT MISE EN PLACE PAR POMPAGE TECHNIQUE BETON Décembre 2000 BAPPOM1 Avantages économiques Cette technologie permet essentiellement d'améliorer de façon sensible les coûts d'exploitation d'un chantier. En effet, si le coût initial du béton, ainsi que les coûts annexes de la mise en œuvre du système pompage sont plus élevés que les systèmes traditionnels, il en découle par contre des économies importantes, sachant toutefois que ces économies ne peuvent être significatives que si l'organisation complète du chantier a pris en compte, dès le début, cette nouvelle technologie. Suppression de l'utilisation de la grue pour le bétonnage (coût moyen d'une opération grue : F). Diminution importante des temps de transit du béton entre son arrivée sur le chantier, jusqu'à son introduction dans les coffrages (plus de remplissage de benne, ni de déversement dans les coffrages). Suppression de la vibration En effet, le béton autoplaçant permet de se dispenser totalement de la vibration, tout en assurant en plus : - Un remplissage très fluide et très propre de tous les entourages de réservations, et en particulier, les bas des fenêtres et les portes ; - Les arrêts de bétonnage sont extrêmement propres ; - Les réagréages pour bullages sont quasiment inexistants ; - Suppression des nuisances sonores ; - Confort au travail. Suppression des plates-formes de travail sur les coffrages Les 4 fonctions essentielles de la plate-forme de bétonnage sont : - Le serrage de la tige supérieure ; - Le stationnement des personnels pour le coulage du béton ; - Le stationnement des personnels pour la vibration et réaliser les travaux d'arase, si nécessaire ; - Le stationnement des personnels pour le levage des coffrages. Le béton auto-plaçant permet de supprimer deux de ces 4 fonctions, et donc, d'envisager plus facilement la suppression des plates-formes de travail, qui représentent, suivant les modules de coffrages, de 20 à 30 % du coût de ces coffrages, et de l'ordre de 15 à 20 % de leur poids. BAPPOM

18 BETON AUTOPLACANT MISE EN PLACE PAR POMPAGE TECHNIQUE BETON Décembre 2000 BAPPOM2 Aménagement des coffrages Pour pouvoir procéder à la mise en place des bétons autoplaçants, il suffit de générer un orifice à 1.07 m du sol sur le coffrage, de façon à pouvoir y brancher les tubes ou flexibles d alimentation du béton. Cette opération peut se faire sur tous coffrages déjà existants, mais nous avons de plus créé des modules de banches spécifiques de longueur 1.80 m x 2.80 m, et ce, avec une face coffrante en matériaux totalement transparents, permettant ainsi la visualisation parfaite de la montée du béton, un contrôle du bullage et l arase haute du béton (les pompes sont refoulantes et aspirantes). Pompe à béton Il est certain que, pour une utilisation prolongée et systématique, il faut prévoir : - Une pompe fixe sur le chantier (coût de location mensuelle à peu près identique à celui d'une petite grue) ; - La mise en place et préparation d'un plan de rotation des tuyaux destinés au transport du béton ; - La mise en place d'une structure de réception des eaux de nettoiement des tubes, après utilisation. La mise en œuvre complète d'un tel système permet l'économie de 2 à 3 personnes, par rapport à un programme classique de coulage du béton et de sa finition. BAPPOM

19 BETONNAGE DE VOILES EN BETON POUSSE TECHNIQUE BETON Décembre 2000 BVBP1 Origine du procédé Obtenir une qualité supérieure avec un coût d'exploitation moindre. La disponibilité de la grue conditionne la réalisation des ouvrages. Le bétonnage classique avec "benne + grue" représente environ 3 heures par jour pour un chantier de bâtiment classique. La réalisation du coulage en béton poussé réduit le temps de moitié. Bétonnage à la pompe En France, le bétonnage des planchers à la pompe est courant dès que des quantités importantes sont à mettre en place. Pour les voiles, la méthode est pratiquée dans des cas particuliers (voiles épais ou de grandes hauteurs). Chez nos voisins européens, les bétonnages à la pompe sont très courants. Pour les voiles, si la méthode est appliquée, elle est toujours pratiquée par le haut, nécessitant une main d'œuvre en tête de coffrage. Bétonnage des voiles en "Béton poussé" La mise en œuvre du pompage par le biais d'une buse positionnée sur le coffrage à 1.07 m du sol présente le maximum d'avantages. La buse d'injection est munie d'une vanne d'arrêt à guillotine mécanique. Pour obtenir un résultat satisfaisant, Il est important que le béton ait une bonne fluidité, et que son évolution en hauteur dans les coffrages puisse être maîtrisé depuis le sol. La banche HUSSOR/ALTUGLAS, à face coffrante transparente, répond précisément à ce dernier besoin et évite d'avoir à "monter" sur le coffrage. Il n'est donc plus nécessaire de travailler "en haut" des banches, seul un opérateur qui télécommande la pompe reste présent au sol pour réguler le pompage en cours et le stopper en fin de remplissage. Le poste de travail "bétonnage-voile" se trouve sensiblement simplifié et amélioré au niveau de : La pénibilité La sécurité La nuisance sonore par suppression des vibrations dans le cas d'utilisation des (B.A.P.) bétons autoplaçants. Le béton ainsi mis en place est beaucoup mieux "traité" que dans le procédé classique, car il reste homogène avec une moindre introduction d'air. C'est une des raisons pour laquelle la qualité des parements est meilleure. BVBP

20 BETONNAGE DE VOILES EN BETON POUSSE TECHNIQUE BETON Décembre 2000 BVBP2 Choix du matériel de coffrage Le béton étant très fluide, le coffrage doit reprendre la pression hydrostatique de 3 mètres de béton, soit environ 8 t/m² en utilisation "bâtiment". Les banches HUSSOR T correspondent bien à ces besoins car elle est conçue pour une pression utile de 10T/m². On peut envisager de supprimer au moins une des deux plateformes de bétonnage avec accès et gardecorps tout en assurant la sécurité des utilisateurs. Ces accessoires représentent une économie de : 30% du prix du coffrage 20 % du poids Dans les rotations il faut prévoir des banches équipées de buses d'injection avec des vannes d'arrêt dans chacun des trains de banches. Le béton peut également être introduit par les abouts de voile équipés d'injecteurs, mais cette solution est beaucoup moins fiable. L'étanchéité des coffrages HUSSOR T est assurée par des assemblages mécaniques coniques et des découpes des tôles des faces coffrantes par laser, ce qui permet d'obtenir des parements de très bonne qualité. Les pompes et canalisations Différents types de pompes peuvent être utilisées. Des tests ont été conduits en particulier avec les pompes m 3 /H SCHWING 50 m 3 /H SCHWING Les canalisations sont en diamètre 100 mm, rigides ou flexibles. La distribution à l'entrée des banches est obligatoirement en tubes flexibles. Les canalisations horizontales mesurent une centaine de mètres sur des bâtiments R+3, mais la distance n'a guère d'importance car la distribution du béton est très bien maîtrisée. Nous avons mis au point un aiguillage hydraulique et pneumatique qui permet facilement le nettoyage des tubulures à la boule et à l'obus. Les sorties permettent les alimentations successives des différentes banches. On peut ainsi injecter tous les trains de coffrages sans interruption en synchronisant l'approvisionnement en béton. Le béton Jusqu'à ce jour, les bétons mis en place sont des B 25 et B 30 pompables à granulométrie étagée, assez riches en fines (parement). A l'arrivée sur chantier, le slump doit être compris entre 12 et 16. Le fluidifiant est introduit dans la toupie sur le site pour profiter au maximum de l'effet fluidifiant. A utilisation le slump est supérieur ou égal à 22 ou 23. La durée de maniabilité est de trois quart d'heure à une heure suivant le type de fluidifiant utilisé et la température extérieure. Des mesures de résistance à la compression et de densité ont été faites par un laboratoire sur des carrotages réalisés dans des voiles d'essais. Toutes ces mesures se sont avérées normales, meilleures que la moyenne. BVBP

21 BETONNAGE DE VOILES EN BETON POUSSE TECHNIQUE BETON Décembre 2000 BVBP3 Intérêts Sécurité Le fait de n'avoir plus à manipuler les bennes et les vibrateurs du haut des banches, améliore considérablement la sécurité de ce poste de travail. La suppression de la vibration enlève les nuisances sonores sur le voisinage et sur site. On peut parler de confort au travail et de coffrages qui restent propres. Délai Si le procédé est pleinement appliqué, le temps de mise en œuvre des bétons peut être diminué de 25 à 50 %. En effet, les cadences moyennes de 30/35 ml de voiles passent à 45/50 ml par jour. Pour les planchers, la surface de 80/100 m² passe à 130/150 m² A titre indicatif, un volume de 1 m 3 de béton auto-plaçant est injecté en 2 mn environ. Economique Les surcoûts des bétons et de l'amortissement ou de la location de matériels spécifiques sont ainsi largement compensés par : Gains engendrés : Temps unitaire de bétonnage/voiles Temps unitaire de bétonnage/dalle Temps unitaire finition/voiles Domaines d application Tous types de chantiers. BVBP