JRP PRODUITS ET REVETEMENTS POUR CONSTRUCTION CIVILE CAHIER DES CHARGES FIBRES METALLIQUES Concernant l utilisation du procédé FIBRATOP M dans les TRAVAUX de dallages. En vue : - D AUGMENTER LA RESISTANCE A LA TRACTION EN FLEXION - D AUGMENTER LA RESISTANCE AUX CHARGES DYNAMIQUES - D AUGMENTER LA RESISTANCE AUX SOLLICITATIONS THERMIQUES - D AMELIORER LA RESISTANCE A LA FISSURATION - DE DIMINUER LES JOINTS DE RETRAITS - DE DIMINUER LES EPAISSEURS DE DALLES Procédé : FIBRATOP M Concepteur du procédé : JRP
CHAPITRE I : PRESCRIPTIONS GENERALES 1-1 DOMAINE D APPLICATION Le présent document traite l utilisation du procédé FIBRATOP M, dans les dallages industriels de toute destination et plus particulièrement pour la construction de dallages à fortes contraintes mécaniques. - Usines, industries légères et mécaniques, - Industries chimiques et pharmaceutiques, - Industries agroalimentaires, - Entrepôts, stockage, garages, - Abattoirs, chambres froides, - Terrasses, Halls de sports, Terrains de Tennis, Salles polyvalentes, - Pistes d aviation, pistes de chars, routes en béton, - etc. Par ailleurs, l utilisation des fibres s applique également aux produits à base de béton hydraulique dans le génie civil et le bâtiment. 1-2 CARACTERISTIQUES GENERALES Le procédé de béton de fibres consiste à incorporer à la matrice de béton une quantité appropriée de fibres dans le but de constituer un matériau composite et homogène. La fibre d acier FIBRATOP M possède les propriétés suivantes : - forme torsadée, courbe avec une face présentant des aspérités, section triangulaire, - allongement élastique faible, - excellente résistance à la rupture, - géométrie adaptée, - bonne adhérence à la matrice, - répartition correcte dans la matrice, Les fibres métalliques améliorent la performance du béton en traction par flexion. Le béton ainsi renforcé est un matériau dont les meilleurs avantages sont : - une importante ductilité à faible ouverture de fissure (<8mm), - une réduction de la fissuration due au retrait, - une excellente homogénéité du béton,
- une grande cohésion qui lui donne une importante résistance aux chocs, - une amélioration des performances mécaniques, - une réduction de l épaisseur de la dalle, - une réduction des joints de retrait CHAPITRE II : MATERIAUX 2-1 COMPOSITION C est un béton hydraulique traditionnel renforcé de fibres en acier : - agrégats (sable et gravillons) - ciment - eau - fibres en acier - adjuvant plastifiant réducteur d eau 2-2 IDENTIFICATION DES MATERIAUX COMPOSITES Béton : Béton de dallage prêt à l emploi de centrale contrôlée, dosé à 350 Kg de CPJ 45 ou 300 Kg de CPA 55 avec 20 à 60 Kg de fibres HAREX et un adjuvant plastifiant ou fluidifiant au dosage préconisé. Fibres HAREX SF 01 32 : La fibre HAREX est un produit usiné directement dans la brame d acier. Elle présente une forme torsadée, une section triangulaire, courbe, avec une face lisse et une face présentant des aspérités. - longueur : 32.5 x 2 x 0.24 - diamètre équivalent : 0.55 millimètres - résistance minimale à la traction : 700 1000 MN/m² - limite conventionnelle d élasticité (0.2%) - allongement : min. 0.8% - possibilité inox dans certaines applications.
Adjuvant : Adjuvant poudré ou liquide, type plastifiant réducteur d eau ou fluidifiant, bénéficiant de la marque NF. 2-3 CONDITIONNEMENT Béton : Le transport se fait par camion malaxeur livré d une centrale à béton contrôlé. Fibres HAREX : Elles sont conditionnées en carton de 20 Kg Adjuvant : Ils sont soit en sachet ou bidon pré dosé pour 1 m 3 de béton ou 6 m 3 de béton. 2-4 FABRICATION Béton : La fabrication est faite dans une centrale à béton agrée AFNOR ou MUL, la plus proche du lieu d utilisation ou par une centrale avec un autre contrôle de fabrication. Fibres aciers : La fabrication est faite à l usine BEKAERT SA 8550 ZWEVEGEN Belgique ou à l usine HAREX 4690 HERNE 1 Allemagne. Sa fabrication est brevetée en Europe (Brevet Européen EP0032421B1) et aux USA(US Patent 45592476). Adjuvant plastifiant : Il est fabriqué à l usine : - LANCO France 92100 BOULOGNE BILLANCOURT - SIKA 101, rue de Tolbiac 75645 PARIS - T.T.B. 185, avenue de Clichy 75017 PARIS
2-5 BETON 2-5-1 Composition : Les agrégats : - Le sable défini par la norme NFP 18.304, de granulométrie 0 à 3 mm ou 0 à 5 mm. Il doit posséder une certaine quantité de fines : environ 15% de grains<0.315. La courbe granulométrique doit être aussi régulière que possible avec une dimension maximale des grains <25mm. De préférable, utiliser toujours un sable siliceux et roulé. - Les gravillons définis par la norme NFP 18.304 durs et propres comme le sable dont la porosité ne doit pas être supérieure à 5% pour éviter d être gélifs et de granulométrie 5 à 25 mm (plus la quantité de gros granulats est importante, plus l ouvrabilité du béton sera réduite ). Le ciment : Défini par les normes P15.300 à 313 et possédant la marque N.F.V.P. Le type et la classe des ciments utilisés dans les travaux de dallages sont choisis en fonction des contraintes et de l agressivité du milieu. A noter cependant que le ciment CPA offre les meilleures résistances. L eau de gâchage : Définie par la norme NFP 18.303. D une manière générale, on utilise l eau potable, exempte d impuretés (argile, vase, limon). Aucun rajout d eau sur chantier n est autorisé. Fibres Acier : Fils d acier doux écroui, de petites longueurs HAREX. Le pourcentage de fibres à utiliser par m 3 de béton reste variable : 20,30,40 ou 60 Kg à déterminer pour chaque cas.
Adjuvants : Les adjuvants utilisés dans le procédé doivent être conformes aux normes des adjuvants et sont de deux types : Fluidifiant (norme NFP 18333) : Ils sont utilisés afin d augmenter la maniabilité du béton de fibres FIBRATOP M lors de la mise en oeuvre, sans rajout d eau. Plastifiant (norme NFP 18336) : Ils sont utilisés pour augmenter la plasticité du béton (particulièrement en cas de pompage) à quantité d eau constante. Liquide ou poudre à utiliser en catalyseur, ce produit devra être exempt de chlorure. 2-5-2 Caractéristiques (Avant introduction des fibres) : Le béton doit présenter, avant incorporation des fibres une résistance à la rupture par flexion-traction de 3.4 Mpa, afin d assurer un bon ancrage et une bonne efficacité de la fibre FibraTop M. La fluidité du béton de base est mesurée à l aide du cône d Abrams (slump Test). L introduction des fibres dans le béton diminue sensiblement l ouvrabilité de ce dernier(perte de 5 à 6 points d affaissement au cône d Abrams). Il est fortement conseillé de compenser cette chute par l emploi de produits fluidifiants à introduire directement dans le camion malaxeur sur chantier afin de faciliter la mise en œuvre avec un rapport E/C constant. Deux types de béton peuvent être utilisés : - Béton fluidifié : (Solution la plus efficace) Slump du Cône d Abrams : Avant l addition du fluidifiant : 4 à 6 cm Après l addition du fluidifiant : 15 à 18 cm Après l addition du fluidifiant et des fibres : 10 à 14 cm Ce type de béton permet de diminuer la quantité d eau (0.4<E/C<0.5), en conséquence, d améliorer les résistances mécaniques tout en ayant une excellente maniabilité. - Béton plastifié :Slump du Cône d Abrams : Avant l addition des fibres : 10 à 15 cm Après l addition des fibres : 6 à 9 cm
Le béton, de consistance plastique, ne nécessite pas de rajout d eau. Dû à sa maniabilité, le béton est plus difficile d appliquer. Nous conseillons de le vibrer (Voir vibration). CHAPITRES III : PERFORMANCES 3-1 CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU BETON DE FIBRES Retrait hydraulique. A 28 jours d âge, le retrait du béton de fibres est très voisin en grandeur du retrait de béton sans fibres. Par contre à son jeune âge, le retrait est gêné par la présence des fibres. La densité apparente du produit est de 2.3 t/m 3. 3-2 CARACTERISTIQUES MECANIQUES DU BETON DE FIBRES FibraTop M : Les performances du béton ainsi constitué se mesurent à l aide de l essai de traction-flexion, à 28 jours. A titre indicatif, les performances moyennes courantes reprises dans le tableau cidessous : Performance Mpa (contrainte maximale) 20Kg/m 3 25Kg/m 3 30Kg/m 3 35Kg/m 3 4 4.5 4.9 5.2 5.5 40Kg/m 3 En tenant compte de ces valeurs de contraintes maximales et de la ductilité du béton de fibres FibraTop M dans les zones de fissuration compatible avec l utilisation en dallage, les contraintes limites de calcul sont définies et reprises à la page 7 du présent cahier des charges. CHAPITRE IV : CONCEPTION DES OUVRAGES Réception des supports, avant l exécution d un dallage FIBRATOP M. 4-1 RECEPTION DES SUPPORTS Terrain porteur - Les bâtiments industriels sont souvent implantés sur des terrains de qualité médiocre. Il est souvent nécessaire d en améliorer les caractéristiques mécaniques.
- L étude des travaux préparatoires est à mener en collaboration avec un laboratoire spécialisé ou un bureau d étude des sols. Couche anti-contaminant Une couche anti-contaminant peut être nécessaire pour éviter les remontées d éléments fins, surtout dans les terrains saturés d eau ou limoneux. Dans certains cas, il pourra être nécessaire d interposer entre la forme et le corps du dallage, une feuille de polyéthylène d une épaisseur minimale de 150µ afin de : - désolidariser le corps du dallage de la fondation et favoriser le glissement, - éviter la perte d eau ou de laitance au contact du dallage et du sol en place, - éviter les remontées d eau. 4-2 CONCEPTION DU DALLAGE-METHODE DE CALCUL 4-2-1 Généralités Le dimensionnement des ouvrages sera effectué par le bureau d étude en fonction des hypothèses données par le maître d ouvrage et reprises dans la note de calcul : - module de Westergaard de la fondation, - définition exacte des surcharges d exploitation et de leur implantation. Les méthodes de calcul sont conformes à celles décrites dans les Règles Professionnelles des Travaux de Dallage, ou toutes autres méthodes justifiables de la RDM. 4-2-2 Contraintes maximales de calcul du béton de fibres FibraTop M : Elles sont fonction de la proportion de fibres utilisées comme renforcement et résumées dans le tableau ci-dessous : contrainte admissible en Mpa 20Kg/m 3 25Kg/m 3 30Kg/m 3 35Kg/m 3 2.95 3.35 3.70 3.90
4-3 MISE EN ŒUVRE 4-3-1 Des fibres dans le béton : De par son mode de fabrication, la fibre FibraTop M s incorpore directement au béton, sans formation d oursins. Aucune disposition particulière, ni appareillage doseur-déméleur n est nécessaire. L introduction se fait soit : - dans le camion malaxeur sur chantier avec un malaxage supplémentaire de 6 mn à la vitesse de 14t/mn, - ou à la centrale à béton (BPE ou centrale de chantier) avec les agrégats ou en fin de mélange, avec un temps de malaxage supplémentaire de 4mn, - ou dans la bétonnière sur chantier, avec un malaxage supplémentaire de 6mn. 4-3-2 Du béton en place : Vibration : Une bonne homogénéité du matériau est nécessaire pour lui garantir son efficacité et le mode de vibration dépend essentiellement du type de béton utilisé : Béton fluidifié : suivant le slump test, le besoin de vibrer peut être nul. Utiliser une règle vibrante avec un slump minimum ou niveler avec une simple règle dans le cas d un slump maximum. Béton plastifié ou sans adjuvant : nous conseillons d utiliser la règle vibrante ou un vibreur. Finition : Dans le cas où la surface du béton resterait brute, une attention particulière sera portée au talochage manuel ou mécanique afin que toutes les fibres soient réintégrées dans la matrice de béton. Les autres finitions traditionnelles (saupoudrage, chape incorporée ou rapportée) ne nécessitent aucune précaution particulière. Un produit de cure doit être appliqué sur la surface finie du dallage afin d éviter un séchage rapide du matériau.
En cas de peinture ultérieure de surface, la cure de béton doit être effectuée uniquement par pulvérisation d eau. 4-3-3 Joints : Les différents types de joints sont exécutés selon les Règles Professionnelles. Aussi, afin de profiter au maximum des propriétés de plasticité et de cohérence du matériau, il est suggéré d exécuter la mise en place du béton en continu et de réaliser par la suite, des joints de retrait par sciage. Ces derniers peuvent être exécutés par mailles de 8m x 8m, voir 12m x 12 m en intérieur. (Dans ce cas, le dosage minimum de fibres doit être de 30Kg/m 3 ). Joints de construction : Ils sont, soit clavetés, soit goujonnés, avec ou sans cornières d arrêt. Il est rappelé que l utilisation de béton fluidifié permet d exécuter de grandes surfaces sans reprises de bétonnage et par suite de diminuer, voir supprimer des joints. Joints de retrait : Joints sciés sur le ¼ de l épaisseur au minimum. Joints de désolidarisation : A exécuter autour des points durs tels les longrines, semelles, poteaux Joints de dilatation : A supprimer dans la mesure du possible, pour les dallages couverts où les écarts de température ne sont pas très importants. 4-4 CONTROLES L utilisateur de ce procédé doit garantir un processus d autocontrôle sur les points décrient ci-dessous. Les résultats de cet autocontrôle devront être transmit dans le cas où la société 3 Plus les solliciterait.
4-4-1 Réception de la plate forme : La plate forme devra être réceptionnée par l utilisateur du procédé de béton de fibres et s assurera de son homogénéité et de sa véracité (module de Westergaard > 30Mpa/m). Nous conseillons d appliquer un film anti-contaminant afin d éviter la remontée des éléments fins surtout en présence de terrains saturés d eau, argileux ou limoneux. Dans certains cas, il est nécessaire d utiliser un film plastique ayant une épaisseur de 150 µm pour : - désolidarisé le dallage de la plate forme - éviter la perte d eau et de laitance du ciment - éviter les remontées d eau. 4.5 QUALITE DU BETON : Composition : S assurer que la composition soit celle livrée, en contrôlant les bons ou le béton à la centrale. Il doit être conforme aux prescriptions de ce cahier des charges. Maniabilité (Slump) : Contrôler la maniabilité du béton, à l aide du slump test, avant et après l introduction des fibres. Quantité des fibres introduites : Indépendamment du mode d introduction des fibres (en centrale ou sur chantier), l utilisateur doit réaliser un autocontrôle des fibres pour garantir la quantité exacte par mètre cubes de béton. Homogénéité : Un autocontrôle visuel du béton avec FibraTop P 12mm durant l application doit permettre la détection de boules de fibres dans le béton dû à un mauvais malaxage. Ceci afin de permettre la résistance dans les trois dimensions.
Résistances mécaniques : L utilisateur doit vérifier la qualité du béton à l origine (résistance à la traction-flexion >3.4Mpa). Les essais doivent être réalisés avec des éprouvettes de 14cm x 14cm x 56cm. CHAPITRE V : DIVERS : ASSISTANCE TECHNIQUE Nos techniciens peuvent participer à l élaboration de l étude du dallage et assister les chantiers pendant l exécution des travaux. 5.2 QUALIFICATION PROFESSIONNELLE : L exécution du dallage avec le produit FibraTop P devra être réalisée par des entreprises qui maîtrisent la technique des dallages industriels. 5.3 DELAI DE MISE EN SERVICE : Le délai de mise en service d un dallage en béton renforcé avec les fibres FibraTop P peut être progressif dans le temps, soit : - Après 48 heures de cure : une utilisation pédestre est possible, - Après 7 jours : possible utilisation de matériel roulant et de charges statiques inférieures à 500 Kg, - Après 28 jours de cure : utilisation normale et prévue dans l étude initiale.