COULAGE BÉTON AUTO-PLAÇANT

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RECOMMANDATIONS POUR LA MISE EN OEUVRE
DE BÉTON AUTO-PLAÇANT DANS LES COFFRAGES.

Les BAP (bétons auto-plaçants) sont des bétons hyper-fluides qui se mettent en place, sans vibration, sous l’effet de leur propre poids et de leurs caractéristiques d’écoulement. Les BAP doivent présenter une grande fluidité et pouvoir s’écouler avec un débit suffisant sans apport d’énergie externe (vibration) à travers des zones confinées (armatures) en présence d’obstacles ou se mettre en place dans des coffrages de grande hauteur. Ils doivent s’opposer à la ségrégation « dynamique » (en phase de coulage) et à la ségrégation « statique » (une fois en place) afin de garantir l’homogénéité des caractéristiques et de ne pas présenter de ressuage ou de tassement.

La formulation des BAP repose sur trois critères : fluidification de la pâte, limitation des frottements entre les granulats pour favoriser l’écoulement, stabilisation du mélange pour éviter les risques de ségrégation.

Ainsi de par leur formulation spécifique, les BAP offrent des caractéristiques exceptionnelles d’écoulement et de remplissage et permettent d’épouser des formes de coffrage complexes. Homogènes et stables, ils présentent des résistances et une durabilité analogues à celles des bétons traditionnels, dont ils se différencient par leurs propriétés à l’état frais.

Les BAP se comportant comme un liquide, exercent une pression hydrostatique perpendiculairement aux faces coffrantes des banches utilisées. L’hyper-fluidité des BAP conduit à prendre des dispositions spécifiques (préparation, organisation et coordination) pour éviter des déversements et à adapter l’ouvrabilité au temps de transport et de mise en œuvre sur chantier.

Pour un bon déroulement d’un chantier avec voiles architectoniques en BAP et des différentes phases de mise en œuvre de ce béton particulier dans les coffrages, des recommandations ont été rédigées par l’Association française du génie civil (AFGC) dans le cadre du projet national BAP.

1- CHOIX DU BÉTON AUTO-PLAÇANT (BAP)

Le choix du béton est à définir par l’entreprise de construction et le fournisseur de béton, tout en respectant le cahier des charges fixé par le maître d’œuvre. La fluidité des BAP peut être caractérisée par la mesure de l’étalement au cône d’Abrams (slum flow).

Mesure d’étalement

Cet essai caractérise la mobilité du BAP en milieu non confiné et permet de vérifier la fluidité du béton lors de la réception. Des valeurs cibles de l’ordre de 600 à 750 mm correspondent à l’étalement moyen conseillé d’un BAP.

La valeur cible doit être définie en fonction des caractéristiques de la formulation et des conditions et méthodes de mise en œuvre sur chantier.

cone de brams

2- TEMPS DE PRISE DU BÉTON AUTO-PLAÇANT (BAP)

Le BAP se comporte comme un liquide et exerce une pression hydrostatique perpendiculairement à la face coffrante.

=> Le BAP mis en œuvre doit faire sa prise au fur et à mesure du coulage régulier de celui-ci, dans les coffrages.

3- MESURES ET CONTRÔLES DE LA PRESSION HYDROSTATIQUE

Lors du bétonnage d’ouvrages en hauteur (supérieure à 2m80), la vitesse de coulage est limitée.

Le contrôle de la poussée hydrostatique doit impérativement être pris en compte pour ce type de béton spécifique par des mesures de pression sur les tiges traversantes les plus sollicitées.

Ces mesures doivent être réalisées afin de surveiller l’évolution de la pression du béton sur les coffrages, qui ne doit en aucun cas dépasser la résistance du coffrage utilisé, soit une force de traction maximale sur les tiges traversantes diam. 23 mm de 17T (Norme EN 10045-1 et NF P 93-350). Les passages de tige supérieurs à la banche (hors béton) ne sont aucunement utilisables en cas de coulage avec BAP.

De manière générale, il est demandé de faire 4 niveaux de mesures de pression pour une hauteur totale de coffrage. Pour ce faire, nous recommandons l’utilisation de cellules de charge géotechnique de type GLÖTZL KN250M parfaitement adaptées aux coffrages COSMOS.

Les cellules de charge (capteurs de pression) devront être installées sur les tiges entretoise neuves diam. 23 traversantes les plus sollicitées. Pour exemple, les cellules de charge doivent être positionnées sur les deux banches inférieures pour un bétonnage d’une hauteur de 9m (superposition de 3 banches de résistance à la pression de 12T/m²).

Afin de ne pas dépasser la hauteur de béton frais maximale autorisée, le coulage du BAP doit impérativement se faire de manière régulière et constantePour exemple : En tenant compte d’une température extérieure de 15°, de l’utilisation de banches résistantes à la pression de 12T/m2, d’une pression hydrostatique et d’une densité de béton de 2,4T/m³: la hauteur maximale de béton frais autorisée est de 5m. Soit une vitesse constante de coulage de béton frais en 4h de temps pour une ht 5m.

ATTENTION ! Le temps de prise du BAP est le temps nécessaire à compter du début du coulage pour ne jamais dépasser la hauteur de béton frais maximale autorisée (cf Bureau étude), soit une force de traction maximale de 17T sur les tiges traversantes diam. 23mm.

Le cas échéant, le coulage devra être impérativement stoppé car la hauteur de béton frais dépasse le maximum autorisé. Le coulage ne pourra continuer que si la condition de prise du béton est confirmée. Pour ce faire, il suffit de prélever dans un seau de 10 litres un échantillon-témoin, à chaque toupie.

Hauteur de bétonnage (BAP) maximale autorisée
en tenant compte d’une température extérieure de 15°, du type de banche utilisé, de la pression hydrostatique et d’une densité de béton de 2,4T/m³.

GAMMES COFFRAGES COSMOS
Pression maximale
autorisée exercée
sur les coffrages
Hauteur maximale
autorisée de BAP frais
Pression maximale
autorisée sur les tiges traversantes diam. 23 mm. (contrôle par cellules de charge)
- COB2010 Banche-outil10T/m²4,20m17T
- COSMOS Élite métal 100mm10T/m²4,20m17T
- COSFORT métal 120mm12T/m²5m17T
- COB2020 Banche-outil12T/m²5m17T

Ce temps de prise devra être impérativement confirmé à l’entreprise de construction
par le fournisseur de béton en fonction : du type de béton, de la mesure d’étalement du béton
(slum flow) et de la température extérieure.

La durée du bétonnage (qui va définir la vitesse de bétonnage) dépend du volume total de béton à mettre en œuvre et des moyens de bétonnage utilisés (benne, pompe).

4- COFFRAGES ET TIGES TRAVERSANTES

Afin de compenser les poussées hydrostatiques sur le coffrages, il est indispensable de prendre des précautions particulières pour leurs mises en œuvre :

=> utiliser un coffrage résistant et adapté au BAP (éventuellement renforcé pour résister à la pression en pied de coffrage).

=> utiliser un coffrage propre et étanche.
L’extrême fluidité des bétons auto-plaçants nécessitent une utilisation de coffrages parfaitement étanches à toutes les jonctions verticales et horizontales. C’est pourquoi nous vous conseillons d’utiliser des coffrages récents et de soigner le joint au niveau de l’appui des coffrages sur la dalle pour éviter toute fuite de béton. Ce qui se peut se traduire si nécessaire par la mise en place de talonnettes, de joints d’étanchéité en mousse adhésive.

=> réaliser des calages rigoureux des armatures et des réservations. Tout comme les coffrages, les éléments noyés dans le béton (réservations, mannequins) subissent une poussée importante et doivent être dimensionnés et fixés en conséquence. Ce qui se traduit par des raidisseurs supplémentaires pour éviter les déformations et des aimants plus puissants pour assurer leur maintien.

=> utiliser des tiges entretoises neuves diam. 23mm traversantes aux banches et écrous neufs (Norme EN 10045-1 et NF P 93-350). Les passages  de tige supérieurs à la banche (hors béton) ne sont aucunement utilisables en cas de coulage avec BAP.

=> doubler les écrous sur les tiges traversantes diam. 23 les plus sollicitées (sur les deux banches inférieures, lors d’une superposition de trois banches de résistance 12T/m2) afin de limiter les efforts au desserrage.

=> serrer les tiges traversantes de manière uniforme avec les clés de coffrage sans rallonge.

=> utiliser impérativement des cellules de charge sur les tiges traversantes les plus sollicitées, afin de contrôler la pression exercée. Attention, les cellules de charge ne doivent en aucun cas se situer dans une zone avec réservation. Si l’effort maximal autorisé sur les tiges traversantes diam. 23 mm risque d’être dépassé, il faut stopper le coulage car la hauteur de béton frais dépasse le maximum autorisé.

=> limiter la hauteur de chute du BAP à 80 cm maximum.

=> pour des voiles de grande hauteur (supérieure à 2,80m), il faut adapter par exemple la vitesse de bétonnage et prendre des précautions spécifiques au BAP (en se rapprochant de notre Bureau d’études).

=> respecter rigoureusement la vitesse de coulage autorisée, en fonction du type de banche et de la densité du béton utilisé.

=> maintenir une vitesse de bétonnage aussi constante que possible, en fonction de la résistance à la pression des coffrages et de la prise du béton.

Dans tous les cas, nous demandons à l’utilisateur de bien vouloir consulter impérativement notre bureau d’études qui le conseillera sur la procédure de coulage et consignes de sécurité adaptées, en fonction :
– du type de banche ou coffrage utilisé.
– du type de béton utilisé.
– de la hauteur de coulage.
– de l’épaisseur du voile.
* de la température extérieure.

5- AGENTS DE DÉMOULAGE

L’agent de démoulage de qualité et son application jouent un rôle primordial dans la réussite du parement. Il convient d’utiliser un agent de démoulage adapté spécifiquement au BAP afin d’éviter les phénomènes de micro-bullage.

6- BÉTONNAGE.

Mise en œuvre à la benne à manchette traditionnelle
– Le béton est mis en œuvre par le haut du coffrage au moyen d’une goulotte.
La manche est glissée dans le coffrage pour
réduire la hauteur de chute (maximum 80 cm). Il est nécessaire d’adapter les diamètres de la manche sous la benne par rapport au béton traditionnel (60 à 80 mm au lieu de 150 à 200 mm) pour qu’elle puisse être introduite entre les armatures. Pour maîtriser l’esthétique des parements, il convient de limiter au maximum la hauteur de chute.

Mise en œuvre par pompage en tête de coffrage avec tube plongeur
– Le tube plongeur doit être suffisamment introduit dans le coffrage pour limiter au maximum la hauteur de chute.
– Comme pour tous les bétons, il convient lors des phases de bétonnage de prendre en compte les conditions climatiques et de mettre en œuvre des dispositions particulières en dehors de la plage de températures usuelles (5 °C à 30 °C).

7- CURE SOIGNÉE

– Les BAP étant plus sensibles aux phénomènes de retrait par dessiccation, une cure soignée est nécessaire.
– Comme pour tous types de béton, des délais de décoffrage différents peuvent générer des différences de teintes des parements.

– CONCLUSIONS – 

Les BAP affirment leurs performances au fil des réalisations sur chantiers et en usines de préfabrication, ils s’imposent progressivement et remplaceront dans les prochaines années pour un grand nombre d’applications les bétons mis en œuvre par vibration.

Les BAP sont la réponse à l’évolution:
– des exigences techniques et esthétiques des maîtres d’ouvrage , des maîtres d’œuvre et des architectes.
– des contraintes économiques des entreprises (amélioration de la productivité des chantiers et en usines).
– de l’amélioration des conditions de travail et de sécurité sur les chantiers et dans les usines.

Ces nouveaux bétons sont générateurs d’économies globales sur les chantiers. Le développement de l’utilisation des BAP dans les prochaines années et leur banalisation, suppose une parfaite synergie entre tous les acteurs de la construction et nécessite une adaptation et une évolution des techniques de production du béton et de mise en œuvre, une préparation en amont des chantiers pour adapter son organisation et les techniques de construction (cadences, matériels, coffrages, etc.) et une conception globale tirant le meilleur profit de l’adéquation entre le béton et l’ouvrage à chaque étape du chantier.

Le BAP doit être spécifié au niveau de l’appel d’offres et intégré dans les choix structuraux dès la conception du projet jusqu’à sa réalisation afin d’optimiser le coût global de l’ouvrage. Les compositions sont optimisées en fonction des applications visées, des contraintes techniques et économiques. Ces nouveaux matériaux sont appréhendés dans le cadre d’une démarche globale prenant en compte les gains potentiels sur l’ensemble du cycle de vie des produits préfabriqués: matières premières utilisées, énergie consommée au cours du process de fabrication, réduction des nuisances, diminution de la pénibilité des tâches, durabilité, esthétique, utilisation dans l’ouvrage et réutilisation en fin du cycle de vie…