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1 - CHOIX DES CONSTITUANTS

  • 1.1 - Ciment
  • 1.2 - Granulats
  • 1.3 - Adjuvants

2 - COMPOSITION DU BÉTON

  • 2.1 - Dosage en ciment
  • 2.2 - Dosage du mélange

3 - COÛT ET JUSTIFICATION

4 - AUTRES PROPRIÉTÉS

5 - BÉTON À TRÈS HAUTE RÉSISTANCE

| Réf : C2212 v1

Béton à très haute résistance
Béton hydraulique - Béton à haute résistance

Auteur(s) : Roger LACROIX

Date de publication : 10 nov. 1986

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Auteur(s)

  • Roger LACROIX : Professeur à l’École Nationale des Ponts et Chaussées

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INTRODUCTION

Les bétons traditionnels peuvent être classés approximativement en trois classes, en fonction de leur résistance moyenne (mesurée sur cylindre à 28 jours) (cf. Formulation des bétons ; réf. ) :

  • bétons de faible résistance, 10 à 20 MPa, utilisés pour des ouvrages massifs, des murs banchés, etc. ;

  • bétons de résistance usuelle, 20 à 40 MPa, utilisés pour les structures en béton armé de bâtiment ou de travaux publics ;

  • bétons de résistance élevée, 40 à 55 MPa, souvent réservés aux ouvrages précontraints, ou aux éléments préfabriqués ou dont on souhaite un décoffrage rapide.

Cependant, dès le début du siècle, des bétons d’une résistance très supérieure à ces valeurs étaient produits, au moins à titre expérimental ; c’est ainsi que Considère pouvait doubler la résistance à la compression au prix, cependant, d’un frettage prohibitif qui restreignait l’emploi de ce matériau. Dès avant la Seconde Guerre mondiale, Eugène Freyssinet obtenait, pour une fabrication de poteaux précontraints par pré-tension, des résistances moyennes de l’ordre de 60 MPa.

Dans les années 60, il était possible d’obtenir, en laboratoire, des résistances de l’ordre de 100 MPa, sans pour autant que ces résultats soient directement transposables au chantier.

D’autres recherches sur le béton à haute résistance furent menées, avec succès, à l’occasion de la conception des cuves de réacteurs nucléaires en béton précontraint, pour la filière à eau bouillante : en 1970, le Laboratoire des Bétons du Commissariat à l’Énergie Atomique avait mis au point un béton de granulats légers, susceptible d’être produit couramment sur le chantier, et dont la résistance moyenne était de l’ordre de 70 MPa (cf. [BN 3 740], réf. ).

Cependant, mis à part quelques cas très particuliers, tels que ceux de poteaux de bâtiments élevés, le béton à haute résistance n’a pas connu depuis lors le développement qu’il méritait.

Ce n’est que récemment qu’un regain d’intérêt s’est manifesté pour les résistances élevées, notamment en matière d’ouvrages d’art, de bâtiments de grande hauteur, ou d’ouvrage en mer (offshore). Plusieurs actions de recherche ont été entreprises, avec pour objectif l’obtention sur chantier d’une résistance caractéristique de l’ordre de 60 MPa, et cela avec des ciments et granulats normalement disponibles sur le marché, excluant le recours à des mélanges ou imprégnations de résines ou autres ingrédients d’un prix prohibitif.

Il s’agit donc d’obtenir, par des méthodes simples et de manière fiable et industrielle, un béton de haute qualité ; il s’agit en outre de vérifier que les autres caractères de ce béton sont compatibles avec son emploi dans une construction. Parmi ceux-là, on peut citer :

  • la maniabilité du béton frais ;

  • la résistance à la traction ;

  • le module élastique ;

  • la ductilité ;

  • la résistance aux agents agressifs et au gel, etc.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-c2212


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5. Béton à très haute résistance

En laboratoire surtout, mais aussi sur chantier, des résistances encore plus hautes ont été atteintes, jusqu’à des valeurs dépassant 100 et même 120 MPa, en moyenne, sur cylindre à 28 jours.

Mais ces bétons ne peuvent être obtenus, en général, que grâce à l’addition de microsilice (en anglais silica fume) ; il s’agit d’un sous-produit de la fabrication de certains alliages qui provient de la filtration des fumées ; la microsilice est une poudre impalpable, formée presqu’exclusivement de silice, dont les grains ont un diamètre moyen de quelques dixièmes de micromètre.

La microsilice, plus fine que le ciment, permet de mieux remplir les vides laissés entre les grains de celui-ci ; elle présente en outre des propriétés pouzzolaniques et son rôle est donc à la fois chimique et mécanique.

La microsilice est utilisée dans plusieurs pays, notamment en Norvège pour la construction de plates-formes offshore, et au Canada, dans des usines de préfabrication où l’on souhaite raccourcir le cycle de séchage et de durcissement du béton.

La quantité de microsilice nécessaire pour obtenir une résistance de 90 MPa environ est de l’ordre de 10 à 15 % du poids de ciment au minimum. Cette proportion est importante, comparée à celle d’un simple fluidifiant, et les ressources de l’industrie métallurgique risqueraient d’être insuffisantes si l’emploi de bétons à très haute résistance se développait. C’est pourquoi plusieurs études ont été engagées, afin de vérifier s’il est possible de remplacer la microsilice par des granulats finement broyés.

Par ailleurs, contrairement au béton contenant simplement un fluidifiant, le béton à très haute résistance semble fragile et sa faible ductilité peut constituer un obstacle sérieux à son emploi dans les structures. De même, certaines expériences qui restent à préciser semblent montrer que sa résistance aux cycles de gel-dégel, au moins dans les conditions très sévères qui sont celles de la normalisation française actuelle, est inférieure à celle d’un béton normal, en raison de sa trop faible porosité qui ne permet pas à l’eau de trouver un volume d’expansion lors de sa transformation en glace.

Concernant le sujet, le lecteur pourra se reporter aux références ...

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