Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 1 Journée thématique «Techniques de fondations profondes & Technologie de Matériau» Themadag «Diepfunderingstechnieken & Materiaaltechnologie» Développements récents dans le domaine de la technologie du béton Recente ontwikkelingen op het gebied van betontechnologie Ir. J. Piérard, ir. N. Cauberg (CSTC / WTCB)
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 2 Contenu 1. Prescription d un béton selon les nouvelles normes NBN EN 206-1 & NBN B 15-001 2. Exigences des normes d exécution des fondations profondes (exemples) 3. Développements récents dans le domaine de la technologie du béton 4. Conclusion
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 3 Comment prescrire un béton? Nouvelles normes «Béton»: NBN B 15-001:2004 NBN EN 206-1:2001
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 4 Prescription d un béton (1) Exigence générale : Le béton doit satisfaire aux normes NBN B 15-001:2004 et NBN EN 206-1:2001. 4 exigences de base + exigences complémentaires (éventuellement) A B1 B B2 C D E Données complémentaires Dimension maximale du plus gros granulat Classe de consistance Classe d environnement Domaine d utilisation Classe de résistance
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 5 Prescription d un béton (2) A Choix de la CLASSE DE RESISTANCE B A C D E B1 B2 C f ckcyl /f ckcub C8/10 C12/15 C16/20 C20/25 C25/30 C30/37 C35/45 C40/50 C45/55 C50/60 C55/67 C60/75 C70/85 C80/95 C90/105 C100/115
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 6 Prescription d un béton (3) B1 Choix du «DOMAINE D UTILISATION» A B1 B B2 C D E Domaine d utilisation du béton Classe de chlorures Teneur max. en ions chlorure du béton (en % de la masse de ciment) NON ARME BNA CL 1,0 1,0 % ARME BA CL 0,40 0,40 % PRECONTRAINT BP CL 0,20 0,20 % Exigences de durabilité selon le type de renforcement
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 7 Prescription d un béton (4) B2 Choix de la CLASSE D ENVIRONNEMENT B A C D E B1 B2 T(1,50) T (1,00) T(0,65)! 13 classes d environnement qui fixent les caractéristiques de la composition du béton : Teneur min. en ciment Rapport E/C max. Classe de résistance min. 10 types de béton T(0,60) T(0,55) T(0,55)A T(0,50) T(0,50)A T(0,45) T(0,45)A
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 8 Prescription d un béton (5) B2 Choix de la CLASSE D ENVIRONNEMENT A B1 B B2 C D E PRINCIPE DE BASE choisir 1 classe d environnement E0 Non agressif ES Environnement marin ES1 Pas de gel EI Application intérieure ES2 ES3 Gel Eléments immergés EE Application extérieure ES4 Eléments exposés aux marées et aux éclaboussures EE1 EE2 EE3 EE4 Pas de gel Gel, pas de contact avec la pluie Gel, contact avec la pluie Gel + sels de déverglaçage EA EA1 EA2 EA2 Environnement agressif Faible Modéré Fort EXCEPTION EA1, EA2, EA3 toujours en combinaison avec une autre classe!
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 9 Prescription d un béton (6) C Choix de la CLASSE DE CONSISTANCE A B1 B B2 C D E Mesure de l affaissement (slump) suivant la NBN EN 12350-2:1999 Classe Affaissement (mm) S1 De 10 à 40 S2 De 50 à 90 S3 De 100 à 150 S4 De 160 à 210 S5 > 220
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 10 Prescription d un béton (7) C Choix de la CLASSE DE CONSISTANCE A B1 B B2 C D E Mesure de l étalement à la table à chocs (flow) suivant la NBN EN 12350-5:1999 Classe Etalement (mm) F1 < 340 F2 De 350 à 410 F3 De 420 à 480 F4 De 490 à 550 F5 De 560 à 620 F6 > 630
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 11 Prescription d un béton (8) D Choix de la DIMENSION NOMINALE MAXIMALE DU GRANULAT A B1 B B2 C D E 6 8 10 11 12,5 14 16 20 22 31,5 40 45 63 mm Veiller à : D max a 1/5 x b 3/4 x c 1/5 x d 2/5 x e 1/4 de l espace libre entre les armatures longitudinales (pieux moulés) MAIS le plus grand possible!
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 12 Prescription d un béton (9) E EXIGENCES COMPLEMENTAIRES A B1 B B2 C D E Type de ciment Ciment LA (Low Alcali) Ciment HRS (High Sulphate Resistance) Teneur min. en ciment Type de granulat Entraîneurs d air ou non si classe EE4 ou ES4 Ajout d adjuvants ou additions minérales Mise en œuvre (ex : béton pompé) Résistance accrue à l absorption d eau : WAI (0,45) ou WAI (0,50) selon annexe informative O de la NBN B15-001:2004 Etc.
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 13 Prescription d un béton (10) Exemple : fondation Classe d environnement EE1 (application extérieure, pas de gel) T(0,60) E/C < 0,60 C > 280 kg/m³ A B1 B2 C D E C20/25 (min.) BA EE1 S3 20, 22 ou 32. Eventuellement : - Ciment LA (si risque de réaction alcalis-silice) - Ciment HSR (si teneur en sulfates > 500 mg/l dans l eau et > 3000 mg/kg dans le sol)
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 14 Prescription d un béton (11) Fondations : classes d environnement possibles Application extérieure Sous le niveau de gel : EE1 Au-dessus du niveau de gel : EE3 Environnement marin Contact avec de l eau saumâtre : ES1 ou ES2 Contact avec de l eau de mer : ES3 ou ES4 Eventuellement : Environnement agressif : EA1 à EA3 MAIS toujours en combinaison avec une des classes d environnement ci-dessus!
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 15 Modèle de bon de livraison
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 16 Exigences des normes relatives à l exécution des fondations profondes Exemple : pieu foré : NBN EN 1536 (février 1999) Cement content Exigences spécifiques pour la composition du béton (classe de résistance de C20/25 à C30/37) - placement in dry conditions > 325 kg/m³ - placement in submerged conditions > 375 kg/m³ Water-cement ratio (W/C) < 0,6 Fines content d < 0,125 mm (inclusive of cement) - coarse aggregate d > 8 mm > 400 kg/m³ - coarse aggregate d < 8 mm > 450 kg/m³
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 17 Valeurs d enrobage (1) Enrobage = distance entre la surface la plus extérieure de l armature et la surface de béton la plus proche Enrobage minimal pour la protection des armatures (carbonatation et corrosion initiée par les chlorures) Exigences (voir NBN EN 1992-1-1:2005 et son annexe nationale) dépendent : de la classe d environnement de la durée de vie de l ouvrage du type de béton (béton armé ou béton précontraint) Ecart admissible : c nom = c min + Δc dev où Δc dev = 10 mm (dérogation selon le système de contrôle de qualité)
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 18 Valeurs d enrobage (2) Valeurs de l enrobage minimum (en mm) requis vis-à-vis de la durabilité dans le cas des armatures de béton armé Classe Structurale Classes d'exposition et d'environnement XC1 XC2, XC3 XC4 XD1, XS1 XD2, XS2 XD3, XS3 EI EE1, EE2 EE3 ES2 ES1, ES3 EE4, ES4 S1 10 10 15 20 25 30 S2 10 15 20 25 30 35 S3 10 20 25 30 35 40 S4 15 25 30 35 40 45 S5 20 30 35 40 45 50 S6 25 35 40 45 50 55 Pour le béton armé exposé à un environnement chimiquement agressif (XA et EA), la plus grande valeur exigée pour les autres classes d'exposition et d'environnement auxquelles le béton est exposé est d'application.
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 19 Valeurs d enrobage (3) Valeurs de l enrobage minimum (en mm) requis vis-à-vis de la durabilité dans le cas des armatures de précontrainte Classe Structurale Classes d'exposition et d'environnement XC1 XC2, XC3 XC4 XD1, XS1 XD2, XS2 XD3, XS3 EI EE1, EE2 EE3 ES2 ES1, ES3 EE4, ES4 S1 15 20 25 30 35 40 S2 15 25 30 35 40 45 S3 20 30 35 40 45 50 S4 25 35 40 45 50 55 S5 30 40 45 50 55 60 S6 35 45 50 55 60 65 Pour le béton précontraint exposé à un environnement chimiquement agressif (XA et EA), la plus grande valeur exigée pour les autres classes d'exposition et d'environnement auxquelles le béton est exposé est d'application.
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 20 Valeurs d enrobage (4) Classification structurale recommandée Classes d exposition et d environnement Critère XC1 XC2, XC3 XC4 XD1 XD2, XS1 EI EE1, EE2 EE3 ES1, ES2 XD3, XS2, XS3 ES3, EE4, ES4 Durée d utilisation de projet de 100 ans Majoration de 2 classes Majoration de 2 classes Majoration de 2 classes Majoration de 2 classes Majoration de 2 classes Majoration de 2 classes > C30/37 > C35/45 > C40/50 > C40/50 > C40/50 > C45/55 Classe de résistance Minoration de 1 classe Minoration de 1 classe Minoration de 1 classe Minoration de 1 classe Minoration de 1 classe Minoration de 1 classe Elément assimilable à une dalle (position des armatures non affectée par la construction) Minoration de 1 classe Minoration de 1 classe Minoration de 1 classe Minoration de 1 classe Minoration de 1 classe Minoration de 1 classe Maîtrise particulière de la qualité de production du béton Minoration de 1 classe Minoration de 1 classe Minoration de 1 classe Minoration de 1 classe Minoration de 1 classe Minoration de 1 classe
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 21 Exigences des normes relatives à l exécution des fondations profondes Exemple : pieu foré : NBN EN 1536 (février 1999) Exigences spécifiques pour l enrobage minimum 60 mm For piles with D > 0,6 m 50 mm For piles with D < 0,6 m Piles penetrates soft soil and are constructed without a casing ; Exposure class 5 in accordance with ENV 206 ; 75 mm Submerged placement of concrete with 32 mm max. aggregate is used ; Reinforcement is installed subsequent to concrete placement ; or The borehole walls have uneven surfaces.
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 22 Développements récents dans le domaine de la technologie du béton Additions minérales, adjuvants Béton autocompactant Béton à (ultra-)haute performance Béton renforcé de fibres
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 23 Additions minérales Laitier de haut fourneau, cendres volantes, fumée de silice, fillers calcaires, etc. Avantages Intérêt économique, environnemental Meilleure pompabilité Augmentation de la résistance à la ségrégation Diminution de la porosité Diminution de la chaleur d hydratation Augmentation des propriétés mécaniques (additions à caractère «hydraulique» ou «pouzzolanique») Inconvénients : durabilité du béton
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 24 Adjuvants Gamme étendue d adjuvants : Plastifiants Superplastifiants Agents de viscosité Retardateurs de prise Accélérateurs de prise Inhibiteurs de corrosion Entraîneurs d air Réducteurs de retrait Etc. MAIS leur utilisation nécessite une bonne connaissance des effets secondaires
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 25 Béton autocompactant (1) SCC = Self-Compacting Concrete Béton hyperfluide capable de se mettre en place sans apport d énergie extérieure (vibration) Développé au Japon à la fin des années 80 Avantages : Idéal lorsque formes complexes ou ferraillage dense Economie de main d œuvre Rapidité d exécution Réduction des nuisances sonores Durabilité des ouvrages accrue MAIS important de maîtriser la technique (dosage en adjuvants, cure adéquate, )
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 26 Béton autocompactant (2) Exemple de composition Superplastifiant 1,5 4,5 Superplastifiant Granulats concassés 14/20 1270 850 Gravier roulé 4/14 750 Sable roulé 0/4 Sable roulé 0/4 Ciment 545 350 165 350 Filler calcaire Ciment Eau 184 165 Eau Béton ordinaire [kg/m³] SCC [kg/m³]
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 27 Béton autocompactant (3) Essais spécifiques sur béton frais (exemple : slump flow) Absence de normalisation (recommandations provisoires)!
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 28 Béton à (ultra-)haute performance Béton ordinaire 20 à 50 N/mm² E/C > 0,4 Béton à haute performance (BHP) 50 à 90 N/mm² 0,3 < E/C < 0,4 Béton à ultra-haute performance (BUHP) > 90 N/mm² E/C < 0,3 Composition du béton : Limitation du D max des granulats, teneur élevée en ciment, superplastifiant, fumée de silice. Avantages : Haute résistance Diminution des sections Développement rapide de la résistance (préfabrication) Porosité faible Etanchéité à l eau et durabilité accrue Inconvénients Chaleur d hydratation élevée Retrait élevé Importance de la cure
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 29 Béton renforcé de fibres (1) Fibres métalliques = alternative au renforcement à l aide de barres ou cage d armature Avantages : Economie de main d œuvre Inconvénients : Adaptation de la procédure de malaxage Difficulté de garantir une répartition uniforme Influence sur ouvrabilité / pompabilité Renforcement sur toute la hauteur Corrosion des fibres en surface (aspect esthétique)
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 30 Béton renforcé de fibres (2) Fibres métalliques Renforcement structurel (augmentation de la résistance en flexion et/ou amélioration de la ductilité)
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 31 Béton renforcé de fibres (3) Fibres métalliques (dosage max. = 1 vol. % 80 kg/m³) Adaptation de la composition du béton Granulométrie continue Teneur élevée en fines Emploi de superplastifiant Limitation du D max granulats
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 32 Béton renforcé de fibres (4) Fibres PP Augmentation de la cohésion du béton Diminution du ressuage Diminution de la fissuration (retrait plastique) Autres types Fibres de verre de type AR (alcali-résistant) Fibres de carbone Etc.
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 33 Autres pistes intéressantes Béton léger : masse volumique sèche < 2000 kg/m³ Béton colloïdal : béton à couler sous eau (ne présentant pas ou peu de délavage) Béton «souple» : béton avec faible module d élasticité Etc.
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 34 Conclusion (1) Exigences relatives au béton Exigences générales des nouvelles normes «Béton» Exigences spécifiques pour les fondations profondes (teneur en ciment, rapport E/C, valeurs d enrobage) «Recettes» de béton Gamme étendue d adjuvants Béton spéciaux (SCC, béton à haute performance) Possibilité de renforcement par ajout de fibres
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 35 Conclusion (2) Possibilité d un béton «à la carte» en fonction de l application visée Composition du béton Technique de mise en œuvre (fondation) Type de sol
Journée thématique «Fondations profondes» - 08/02/2007 36 Merci pour votre attention!