Les bétons spéciaux : Béton autoplaçant

3 Juillet 2019
 

Propriétés

Le béton autoplaçant (BAP), appelé aussi béton autocompactant, se distingue des bétons ordinaires par :
  • une fluidité importante permettant une mobilité sans ségrégation ni ressuage 
  • le dégazage du béton pendant l’écoulement
  • un remplissage complet du coffrage, y compris toutes les réservations, les espaces entre les barres d’armatures avec un béton homogène
  • l’absence de tout travail de compactage.

Le recours à un béton autoplaçant permet ainsi de simplifier le déroulement du chantier et comporte des avantages technologiques, comme le fait de pouvoir fabriquer des parties d’ouvrage complexes en une seule étape ou d’obtenir des bétons apparents d’un très bel aspect. Cette technologie permet de réduire le coût global des travaux et d’améliorer les conditions de travail (réduction de la pénibilité et des nuisances sonores).
 

Particularités techniques 

Les formules BAP étant en général plus pointues que celles des bétons ordinaires, la formulation d’une composition adaptée à l’usage prévu nécessite des connaissances approfondies en technologie du béton.
 
Constituants du béton

Pâte
La quantité de pâte (eau + fines ≤ 0,125 mm + adjuvants + air) nécessaire dans un béton autoplaçant est plus élevée que dans les bétons vibrés. Le rôle de la pâte est d’écarter les granulats et de diminuer les frottements entre eux, ce qui favorise l’étalement et l’aptitude au remplissage du béton.
 
D’une manière générale, la quantité de fines dans un BAP est de minimum 500 kg/m3.  Ces fines proviennent du ciment, des additions et des granulats. 
 
La quantité d'eau efficace habituelle pour la fabrication du BAP est de l'ordre de 190 l/m3. L’obtention de la fluidité souhaitée des BAP se fait en utilisant des dosages importants de superplastifiant. Toutefois un dosage trop élevé peut augmenter la sensibilité du béton vis-àvis de la ségrégation et du ressuage en cas de variations de teneur en eau.
 
Granulats
Il est possible d’utiliser des granulats concassés ou roulés pour la formulation des BAP. Etant donné que les gravillons risquent de provoquer le blocage du béton en zone confinée, il faut en limiter le volume. D’un autre côté la présence de gravillons permet d’augmenter la compacité du squelette granulaire du béton et donc de limiter la quantité de pâte nécessaire pour obtenir l’ouvrabilité et la résistance souhaitées. Ces considérations conduisent à adopter un rapport G/S (rapport massique Gravillon/Sable) proche de 1 dans les BAP.

En général le diamètre maximal Dmax des gravillons dans un BAP est inférieur ou égal à 16 mm. 
 
Etant donné la proportion élevée de sable, il est particulièrement important de mesurer le taux d’humidité de cette classe granulaire et d’en tenir compte, sans quoi il est impossible de garantir la régularité des propriétés attendues du béton frais.
 
Propriétés du béton frais
En raison des particularités à l’état frais du béton autoplaçant, sa consistance ne peut être mesurée à l’aide des méthodes d’essai usuelles.
Des essais spécifiques, repris au tableau 3.2.1, ont été développés pour caractériser les propriétés du BAP. Des classes de propriétés spécifiques pour les BAP sont définies dans la NBN EN 206.
 
essais de caracterisation des bap
Tab 3.2.1 Essais de caractérisation des BAP


Fabrication, transport et mise en place

Pour le BPE (béton prêt à l’emploi), la fabrication, le transport et la mise en place du BAP se font avec le matériel habituellement utilisé pour les bétons ordinaires. On veillera toutefois à la parfaite étanchéité des malaxeurs, des cufas et des coffrages utilisés.
Dans l'industrie de la préfabrication, il peut être nécessaire d'adapter le matériel de transport et de mise en place de ce béton très fluide et riche en pâte.
 
L’équipement des centrales à béton devra idéalement comprendre des stockages des granulats à l’abri de la pluie et un système fiable d’évaluation de l’humidité de chacune des fractions granulaires.
 
Il est recommandé de malaxer ces bétons le temps nécessaire à l’obtention d’une stabilisation complète du wattmètre. Le béton autoplaçant peut être transporté comme n’importe quel béton. On portera une attention particulière à l’absence d’eau dans le camion avant chargement, la propreté de l'intérieur de la cuve du mixer, le maintien en rotation lente pour éviter la ségrégation du béton.

A l’arrivée sur le site un remalaxage à grande vitesse pen dant au minimum 1 minute/m3 est effectué juste avant déchargement. Lors de la mise en place des BAP, on veillera particulièrement à l’étanchéité des coffrages.
 
La vitesse de mise en place du béton influence considérablement la qualité des parements. A cet égard, il convient notamment de faire en sorte que la vitesse de coulage soit adaptée à la consistance et à la viscosité du béton. Il est important que le béton s’écoule et se mette en place lentement dans le coffrage, afin qu’il ait suffisamment de temps pour éliminer de lui-même l’air excédentaire. Sinon, cet air risque de s’accumuler entre le béton et la peau du coffrage pour former des bulles d’air sur le parement.
 
Le BAP peut être mis en place avec la plupart des méthodes conventionnelles, p. ex. à la grue, par pompage (par le haut fig 3.2.5 ou par le bas fig 3.2.6) ou encore directement par la goulotte du camion malaxeur. Pour éviter les ségrégations, le béton ne doit pas tomber en chute libre dans le coffrage, bien que le BAP ait moins tendance à ségréger en tombant qu’un béton vibré. La limitation de la hauteur de déversement, en plongeant la manchette de distribution dans le béton frais, permet aussi de prévenir l’occlusion d’air à l'intérieur du béton et le gros bullage de surface.
 
Pour les applications horizontales, les BAP peuvent être mis en œuvre par déversement direct depuis la goulotte du camion mixer, au cufa ou par pompage (fig 3.2.7). La finition de la surface est effectuée de préférence au moyen d’une barre de débullage (fig 3.2.8).
 
Des études ont montré que la pression exercée par les BAP sur les coffrages est égale à la pression hydrostatique lorsque la vitesse de montée du béton dans l’ouvrage est supérieure ou égale à 12 m/h.
Il est donc fortement recommandé de dimensionner les coffrages pour résister à la pression hydrostatique sauf si une étude particulière a été menée sur ce sujet ou si l'on effectue un monitoring de la pression exercée sur les coffrages à l'aide de capteurs.
 
La cure du béton autoplaçant doit intervenir dès la fin de la mise en oeuvre (fig 3.2.9), en raison notamment de la quantité élevée de pâte, de l'absence de ressuage et du long maintien d'ouvrabilité qui peuvent accroître et accélérer les effets du retrait. 
 
Enfin comme pour les autres bétons, le sciage des joints (si nécessaire) doit être effectué dès que possible.
 

Exemples d’utilisation

Les domaines d’utilisation du BAP sont très variés, depuis la construction de villas, de bâ timents, ainsi que d’ouvrages de génie civil à la préfabrica tion où les multiples avantages des BAP (absence de vibration, vitesse de mise en œuvre, réduction des nuisances sonores, qualité de surface, ...) sont fortement appréciés.
Sa bonne fluidité et sa capacité à expulser de lui-même l’air excédentaire permettent notamment de résoudre les problèmes liés au bétonnage d’éléments à très forte densité d’armatures ou de forme compliquée (fig 3.2.10). En outre, la qualité des surfaces brutes de décoffrage rend superflu les coûteux travaux de ragréage et de retouche, qui sont généralement nécessaires dans le cas de murs et piliers coulés avec du béton conventionnel vibré.
 
le bap a permis la realisation sans difficultes des formes complexes en reduisant les etapes de betonnage
Fig 3.2.10 Le BAP a permis la réalisation sans difficultés des formes complexes en réduisant les étapes de bétonnage
 
mesure du slumpflow
Fig 3.2.1 Mesure du slumpflow

 

essai de la boite en l
Fig 3.2.2 Essai de la boîte en L

 

essai v funnel
Fig 3.2.3 Essai V Funnel

 

essai au tamis
Fig 3.2.4 Essai au tamis

 

pompage du beton autoplacant par le bas du coffrage
Fig 3.2.6 Pompage du béton autoplaçant par le bas du coffrage

 

mise en place dun beton autoplacant chape autonivelante sur une surface horizontale
Fig 3.2.7 Mise en place d’un béton autoplaçant (chape autonivelante) sur une surface horizontale

 

finition a la barre de debullage
Fig 3.2.8 Finition à la barre de débullage

 

vaporisation dun produit de cure
Fig 3.2.9 Vaporisation d’un produit de cure