PROJECTION DU BETON RENFORCE PAR DES FIBRES

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1 PROJECTION DU BETON RENFORCE PAR DES FIBRES Historique des expérimentations et des essais sur ovoïdes chemisés Colloque ASQUAPRO de 2011 exposé de Claude Resse

2 PARTICULARITES DUES A LA MISE EN ŒUVRE PAR PROJECTION DES BETONS FIBRES

3 Quelle que soit la méthode employée : la projection modifie l'orientation et la répartition des fibres dans le béton mis en place.

4 Orientation des fibres En projection, l'impact des fibres tend à les appliquer quasi-parallèlement à la surface réceptrice. L'orientation devient aléatoire, comme dans le béton coulé, avec les fibres extra-courtes, de 1 à 3 mm de longueur.

5 Teneur en fibres in situ Cette teneur en fibres est généralement différente de celle du mélange avant projection donc du dosage initial.

6 1984 : ESSAIS «CRETEIL» ESSAIS SUR OVOÏDES PREFABRIQUES T-180

7 RENDONS A CESAR Dans le Val de Marne, à partir de 1981, plusieurs chantiers expérimentaux ont permis de comparer les faisabilités et les coûts de diverses méthodes de projection avec ajout de fibres mais sans que l efficacité des méthodes soit mesurée. Ce n est qu en 1984 que l idée est venue, dans le 94, de mesurer les performances de différents chemisages, fibrés ou non, projetés dans des ovoïdes préfabriqués servant d éprouvettes, pour les comparer, un peu comme l avait fait la SNCF à St Rémy les Chevreuse pour ses tunnels.

8 Principe de l essai

9 14 ovoïdes ont été écrasés 2 ovoïdes témoins non sciés 2 témoins avec sciage d un piédroit chemisage de 3 cm béton 0-8 posé à la truelle avec TS chemisage de 3 cm béton 0-8 projeté avec même TS chemisage de 3 cm béton 0-8 polypro CH (résille) projeté chemisage de 3 cm béton 0-8 polypro FR de 70 mm projeté chemisage de 7 cm béton 0-8 posé à la truelle avec TS chemisage de 7 cm béton 0-8 projeté avec même TS chemisage de 7 cm béton 0-8 avec fibres acier de 30 mm chemisage de 7 cm béton 0-8 avec fibres acier ultra-courtes chemisage de 7 cm béton 0-8 polypro CH (résille) projeté chemisage de 7 cm béton 0-8 polypro FR de 70 mm projeté Toutes les projections ont été faites par voie sèche

10 Sciage d un piédroit

11 Projection dans l ovoïde chemisage de 7 cm avec fibres de polypropylène

12 Principaux résultats La procédure d essai a été mise au point La grande efficacité des chemisages fibrés a été constatée quel que soit le type de fibre Tous les ovoïdes sciés et chemisés sont plus résistants que l ovoïde neuf non scié. La procédure «Créteil» peut être utilisée pour tester d autres fibres, d autres épaisseurs, comparer les méthodes...elle a été utilisée avec quelques améliorations pour écraser plus de 120 ovoïdes jusqu en 1994.

13 1989 : Essais «CHAMPIGNY» ESSAIS SUR OVOÏDES PREFABRIQUES T-180

14 OBJECTIFS En utilisant la procédure de Créteil, comparer les résultats obtenus en voie sèche et en voie mouillée Comparer les ovoïdes-témoins Créteil et Champigny Tester les nouvelles fibres en fonte amorphe inox et les nouvelles fibres en polypropylène Préparer des validations en ouvrages enterrés

15 Le 20/04/89 : projection VS avec fibres polypropylène

16 Le 20/04/89 : projection VS avec fibres polypropylène

17 Ecrasements réalisés à Champigny 2 ovoïdes non sciés 2 ovoïdes avec un piédroit scié 1 chemisé VS avec béton 0-8 et 25 kg fibres fonte inox 30 mm 1 chemisé VS avec béton 0-8 et 1 kg fibres polypro (résille) 1 chemisé «VM pot» avec mortier 0-4 et 25 kg fonte inox 1 chemisé «VM pot» avec mortier 0-4 et 30 kg fonte inox 1 chemisé «VM pot» avec mortier 0-4 et 1 kg fibres polypro 1 chemisé «VM machine à vis» mortier 0-4 et 25 kg fonte inox Les mortiers pour voie mouillée étaient volontairement très ordinaires, sans fines ajoutées et sans plastifiant, il était donc très difficile de les pomper à plus de 30 ml. Le «béton de sable» qui ne portait pas encore ce nom, résoudra ce problème en 1992 sur les chantiers. Il sera normalisé en 1995 (norme P 18500)

18 Principale conclusion des essais Quelle que soit les fibres employées, les performances structurelles des chemisages projetés par voie sèche ou par voie mouillée sont équivalentes. Comme conséquence de cette découverte la voie mouillée a été immédiatement utilisée dans le 94, en particulier pour un chantier d essais de 20 tronçons projetés de 10 ml (CD 38) dont les résultats ont confirmé les essais de Champigny.

19 1991 : chantier qualifiant du CD 38 Projection par voie mouillée sur un des 20 tronçons de 10 ml

20 : Essais de LIMEIL Pour ces essais, qui prévoyaient de positionner 36 ovoïdes, la plateforme de Champigny était devenue trop petite. Un espace a donc dû être aménagé sur le dépôt d une agence de l entreprise Quillery à LIMEIL - BREVANNE

21 : Essais de LIMEIL Ces essais sur ovoïdes préfabriqués étaient destinés, en utilisant la procédure de Champigny, à tester des nouveaux bétons et des nouvelles fibres, sur 2 corps d épreuve par technique. ils ont également servis à tester un essai non destructif de chargement interne par l intérieur. Cet essai est réalisé en poussant sur les piédroits de l ovoïde avec un vérin posé horizontalement.

22 La plateforme de LIMEIL en 1991

23 : Essais de LIMEIL Sur les 36 ovoïdes approvisionnés : o 4 ont été utilisés pour les témoins. o 14 ont été chemisés par projection fibrée ou non, soit par des fibres métalliques inox ou non, soit par des fibres synthétiques, dont 10 projetés par voie sèche et 4 par voie mouillée. o 18 ont été chemisés par des coques GRC ou plastiques ou par des produits spéciaux.

24 LIMEIL 1993 : essai de chargement interne

25 Utilité de l essai de chargement interne non-destructif Pour la première fois à Limeil des essais non destructifs de vérinage interne ont été réalisés sur un même ovoïde avant l essai d écrasement type Créteil de chargement externe. L étude des corrélations entre les essais internes non-fragilisants, avant fissuration et ceux, externes, conduits jusqu à la rupture, a été entreprise. La possibilité d utiliser le chargement interne pour tester les performances des nouveaux bétons et des nouvelle fibres dans des ouvrages enterrés en service, a été mise en évidence.

26 : Essais de LIMEIL

27 Principaux résultats de Limeil La possibilité d utiliser le chargement interne pour tester les performances des nouveaux bétons et des nouvelles fibres dans des ouvrages enterrés en service, a été mise en évidence. Toutes les constatations faites en 1984 et 89 sur les performances élevées des bétons fibrés et sur l équivalence de qualité des projections par voie sèche ou par voie mouillée ont été confirmées.

28 ESSAIS DANS DES OUVRAGES EN SERVICE

29 Essais dans un ouvrage en service D.E.A. de SEINE-SAINT-DENIS 1986 : Le «fibrodrome» d Aulnay

30 ORIGINE du PROJET Suite aux premiers essais sur ovoïdes préfabriqués de Créteil, l idée de comparer dans un ouvrage en service des tronçons réparés par des chemisages différents a vite été lancée pour voir si, en souterrain les conclusions de Créteil étaient valables. Un ouvrage homogène présentant un symptôme continu d écrasement a été trouvé en Seine St Denis.

31 1986 Projet de «fibrodrome»

32 Plan d expérimentation 5 types de chemisages ont été réalisés dans 15 anneaux de Ø 1,80 m et de 2,33 m de longueur : - béton projeté VS avec treillis soudé 100 x 100 x 3 - béton projeté VS + fibres en acier tréfilé oxydable - béton projeté VS + nouvelles fibres en fonte inox - béton projeté VS + fibres de polypropylène - béton armé de TS mis en œuvre manuellement

33 Principaux enseignements La faisabilité des nouvelles fibres en fonte inoxydable a été constatée. Les essais de chargement interne n ayant pas encore été expérimentés, seuls des essais sur les bétons ont été réalisés sur carottes (résistance et adhérence). Des examens visuels ont été faits chaque année : au bout de 5 ans la fissure en clé n était pas réapparue. En 1990, une campagne radar et des essais de chargements internes ont été réalisés. Les rapports ont été remis à la direction de l assainissement du 93.

34 Essais en ouvrage en service ESSAIS «MEDOC» BORDEAUX

35 Communauté Urbaine de Bordeaux Essais dans l égout du cours du Médoc Réalisés en 1986 À BORDEAUX Par Abrotec et l IUT de Lyon Pour la Lyonnaise des Eaux

36 ORIGINE du PROJET Comme pour le fibrodrome du 93, l idée de comparer dans un ouvrage en service des tronçons réparés par des chemisages différents a été de nouveau utilisée en partant des essais de Créteil et du fibrodrome. Un ouvrage homogène présentant un symptôme continu d écrasement a cette fois été trouvé à Bordeaux. Trois techniques en 3 épaisseurs, donc neuf anneaux, ont été projetés par les Chantiers d Aquitaine

37 Plan d expérimentation 3 types de chemisages ont été réalisés dans 9 anneaux d environ 2.60 d ouverture et 2,00 m de hauteur, en 3 épaisseurs : 7 cm, 10 cm et 15 cm Les 3 techniques : - béton projeté VS avec treillis soudé 100 x 100 x 3 - béton projeté VS + nouvelles fibres en fonte inox - béton projeté VS + fibres de polypropylène Les fibres corrodables n avaient pas été retenues

38 Essai de chargement routier au-dessus d un anneau

39 Essais de chargements internes

40 Essais de chargements internes

41 Principaux enseignements La faisabilité des nouvelles fibres en fonte inoxydable a été confirmée. Les essais de chargement interne ont été pour la première fois expérimentés en égout et ils ont été corrélés avec l essai routier avec camions lourds. Des examens visuels ont été faits avant la remise en eau en 1987 : la fissure en clé n était pas réapparue. Il serait intéressant de savoir si la Lyonnaise des Eaux a constaté des désordres dans les anneaux chemisés lors d un chômage.

42 PROJET NATIONAL BEFIM BEton de FIbres Métalliques

43 Depuis 1995 d autres expérimentations ont été réalisées grâce au projet BEFIM (qui concernait uniquement les fibres métalliques), notamment pour les réhabilitations des buses en tôle sous les autoroutes, les voussoirs pour tunnels et la réalisation d éléments minces fibrés. Ces expérimentations, dont une a été présentée lors de notre 1 er colloque, ont été publiées

44 ESSAIS REALISES PAR UN CONSTRUCTEUR DE PISCINES année 2000

45 ORIGINE du PROJET Comme pour le fibrodrome du 93, l idée de comparer dans un ouvrage en service des tronçons réparés par des chemisages différents a été de nouveau utilisée en partant des essais de Créteil et du fibrodrome. Un ouvrage homogène présentant un symptôme continu d écrasement a cette fois été trouvé à Bordeaux. Trois techniques en 3 épaisseurs, donc neuf anneaux, ont été projetés par les Chantiers d Aquitaine

46 Campagne 2000 : Essais avec fibres métalliques

47 2000 : ESSAIS AVEC FIBRES METALLIQUES La photo précédente concerne la projection dans le tronçon armé traditionnellement du premier bassin expérimental construit par Diffazur avec l aide de l ANVAR en L objectif étant d étudier la possibilité de remplacer le ferraillage par l ajout de fibres dans le béton, le bassin a été tronçonné de façon à comparer le BA, 3 tronçons fibrés avec 30, 50 ou 70 kg de fibres tréfilées et un avec fibres de polypropylène (pour voir ) Il était prévu de mesurer les divergences des parois après remplissage puis de faire des essais de vérinage internes (type Limeil) poussés jusqu à la rupture du tronçon.

48 Principaux enseignements La faisabilité de la projection avec des dosages élevés de fibres en acier (70 kg) a été constatée. Tous les tronçons avec fibres d acier divergent moins que celui en BA, le meilleur étant celui dosé à 30 kg de fibres dans le mélange. Le tronçon avec 1 kg de fibres de polypropylène est un peu moins bon mais proche du tronçon BA Les essais de vérinage poussés jusqu à la rupture ont confirmé les mesures sur le bassin plein.

49 Suites données Les résultats ont été tels que le remplacement total des armatures par des fibres en acier tréfilé a été validé par un bureau de contrôle et la garantie décennale accordée. Une campagne similaire d essais est apparue possible, avec la même procédure, pour tester l utilisation de fibres non métalliques.

50 ESSAIS REALISES PAR LE MÊME CONSTRUCTEUR DE PISCINES année 2002

51 ORIGINE du PROJET La campagne d essai de 2000 ayant montré que les fibres en polypropylène permettaient d approcher de près le comportement du tronçon BA, l idée d utiliser des fibres non métalliques est apparue. Un nouveau bassin expérimental a donc été construit en 2002 avec 3 tronçons fibrés, afin de tester trois fibres (polypropylène, polyamide et verre) entourés à chacune de ses extrémités, d un tronçon BA, l un suivant le plan ITBTP, l autre en U du plan Diffazur, ce qui était destiné mesurer l influence de l effet de coque obtenu grâce à la géométrie radier-bajoyers.

52 Réalisation et résultats des essais Un bassin de 12 m a été construit hors-sol mais cette fois le couronnement discontinu en BA a été supprimé. Pour mesurer l influence d un couronnement un petit bassin de 6 ml de longueur été construit et testé jusqu à rupture. Cette influence est importante, ce qui était prévisible. L utilisation de deux des fibres non métalliques testées a été validée par le bureau de contrôle et la garantie décennale accordée. Plus de 1000 piscines ont été réalisées depuis ces essais, d abord avec les fibres en polyamide, puis avec celles en polypropylène

53 Campagne 2002 : Essai de vérinage

54 MERCI de votre ATTENTION