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Béton fibré à ultra-hautesperformances
Holcim (Suisse) SA
Produit et applications
Strength. Performance. Passion.
Béton fibré à ultra-hautes performances2
Table des matières
1 Matériau 3
1.1 Introduction 3
1.2 Technologie du matériau 4
1.3 Propriétés du béton frais 5
1.4 Propriétés du béton durci 5
2 Applications 7
2.1 Domaines d’applications 7
2.2 Exemples d’applications 9
3 BFUP Holcim – données techniques et
recommandations pratiques 17
3.1 Béton fibré à ultra-hautes performances Holcim 707/710 17
3.2 Consignes de mélange 17
3.3 Mise en place et cure 17
3.4 Caractéristiques du BFUP durci 18
3.5 Consignes de sécurité 18
3.6 Bilan écologique 18
3.7 Support technique 18
Béton fibré à ultra-hautes performances 3
fig. 1.1 illustre la relation entre le rapport e/c et la résis -
tance à la compression tout en définissant les domaines
des trois types de bétons cités. La fig. 1.2 reprend cette
désignation et mentionne les références normatives.
1 Matériau
1.1 Introduction
Durant ces dernières décennies, le béton armé s’est
imposé comme un matériau fiable, robuste, polyvalent et
convenant à la plupart des applications pratiques. Grâce
aux développements successifs dans le domaine de la
technologie du béton, la gamme de produits s’est conti-
nuellement étoffée pour répondre aux exigences les plus
diverses des concepteurs et des entreprises de construc-
tion. Parallèlement à la résistance mécanique, d’autres
propriétés, telles que la durabilité – considérée comme
insuffisante pour certains ouvrages existants – ont fait
l’objet d’études approfondies, qui ont débouché sur la
mise au point d’un nouveau type de béton, dénommé
béton fibré à ultra-hautes performances ou béton fibré
ultra performant (BFUP). Ce nouveau béton haut de
gamme permet d’atteindre des résistances mécaniques
particulièrement élevées (résistance à la compression, à
la traction directe et à la flexion) ainsi qu’une durabilité
exceptionnelle, élargissant encore le domaine d’utilisa-
tion du béton.
Le BFUP se distingue du béton usuel ou du béton à haute
résistance par sa formulation, en particulier le diamètre
maximal du granulat et le rapport eau/ciment (e/c). La
Matériau
Fig. 1.1Relation entre le rapport e/c et la résistanceà la compression
Fig. 1.2Classification des types de bétonsavec leurs références normatives
Type de béton Propriétés mécaniques Dmax [mm] Rapport e/c Normes
Béton Classe de résistance 8–32 0,45–0,65 SN EN 206-1,
jusqu’à C50/60 SIA 262
Béton à haute Classe de résistance comprise 8–32 0,30–0,40 SN EN 206-1,
résistance entre C55/67 et C100/115 SIA 262
Béton fibré à Résistance à la compression < 1 0,15–0,25 SN EN 1504-3,
ultra-hautes > 150 N/mm2, haute résistance Dimensionnement par analogie avec la
performances et comportement écrouissant norme SIA 262 ou d’autres publications
(BFUP) en traction scientifiques reconnues
0
0,1
50
100
150
200
250
300
Rési
stan
ce à
la c
omp
ress
ion
[N
/mm
2 ]
Rapport e/c [–]
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Béton (1950)
Béton à haute résistance(1990)
BFUP(2000)
Béton fibré à ultra-hautes performances4
Matériau
1.2 Technologie du matériau
Le BFUP présente une très haute résistance à la traction,
à la compression et une excellente durabilité. Ces pro -
priétés exceptionnelles découlent directement des trois
développements technologiques fondamentaux suivants:
Optimisation du squelette granulaire
La granularité est élargie dans les fractions très fines par
l’utilisation de fumée de silice, qui a pour effet de remplir
de façon optimale les interstices du squelette granulaire.
De plus, le remplacement des granulats grossiers par du
sable de quartz conduit à une très grande compacité et
une ex cellente homogénéité. La matrice ainsi obtenue
présente une réduction drastique de la taille des défauts
internes (fig. 1.3).
Réduction du rapport e/c
Comparativement à un béton usuel ou à un béton à hau-
te résistance, le BFUP présente une quantité d’eau de
gâchage similaire et un dosage en ciment nettement
supérieur. Il en résulte un rapport e/c beaucoup plus bas,
Fig. 1.3Composants d’un BFUP: fumée de silice,ciment et sable de quartz
donc une forte réduction de la poro-
sité de la pâte de ciment durcie. La
taille moyenne des pores est forte-
ment réduite et ceux-ci ne sont plus
interconnectés. De par le très faible
rapport e/c, les grains de ci ment ne
peuvent s’hydrater complètement et
agissent, dans la matrice, comme un
filler de haute qualité. Ceci confère
au béton un excellent potentiel
d’auto-cicatrisation. La consistance
du béton frais est garantie par l’utili-
sation de fluidifiants de nouvelle
génération.
Addition de fibres métalliques ou
synthétiques
Un haut dosage en fibres métalli-
ques (2 à 6% en volume) confère à la
Béton fibré à ultra-hautes performances 5
Matériau
matrice cimentaire très résistante une excellente ductili-
té (capacité de déformation sans rupture brutale) ainsi
qu’une certaine résistance post-fissuration. La répartition
homogène des fibres permet d’armer efficacement toute
la section de l’élément, jusqu’à sa surface (fig. 1.4). L’effi -
cacité du fibrage dépend du dosage, du matériau, de la
géométrie et de l’orientation des fibres.
1.3 Propriétés du béton frais
Le BFUP est un matériau à base de liant hydraulique, qui
durci à température ambiante lorsque qu’il est mélangé
à l’eau de gâchage. Il ne nécessite aucune vibration lors
de sa mise en place. Son excellente ouvrabilité autorise à
la fois des applications en préfabrication et sur chantiers.
La consistance, adaptée au mode de mise en place, peut
être fluide dans le cas d’un coffrage de géométrie com-
plexe ou thixotrope dans le cas d’un bétonnage en pente.
1.4 Propriétés du béton durci
Le BFUP présente une très haute résistance mécanique,
une excellente résistance à l’abrasion et une très grande
résilience, très favorable en cas de choc ou d’explosion.
Ces propriétés peuvent encore être améliorées par une
cure thermique. La résistance à la traction et à la com-
pression du BFUP assurent une adhérence élevée avec les
armatures et permettent une réduction des longueurs
d’ancrage. En plus de ses propriétés mécaniques, le BFUP
présente une très haute résistance à la carbonatation,
aux attaques acides, aux attaques sulfates et au gel en
présence de sels, ce qui garantit une excellente protec-
tion des fibres et des armatures éventuelles, même en
cas de faible enrobage.
Compression
Lors d’un essai de compression, le BFUP se comporte pra-
tiquement de façon linéaire jusqu’à la contrainte maxi-
male. Les fibres métalliques permettent ensuite d’éviter
une rupture fragile (fig. 1.5).
Fig. 1.4Comparaison du volume de fibres dans un BFUP (3%), à gauche,et dans un béton fibré (0,5%), à droite
Con
trai
nte
de
com
pre
ssio
n
Déformation
Fig. 1.5Comportement en compression d’un BFUPavec 2,5% volumique de fibres métalliquescomparativement à un béton C30/37
BFUP
≈ 200 N/mm2
≈ – 4,5‰≈ – 2‰
Béton C30/37
≈ 40 N/mm2
Béton fibré à ultra-hautes performances6
Matériau
Traction
Le comportement d’un BFUP lors d’un essai de traction
présente trois domaines distincts: élastique, écrouissant
(fonction du type, du dosage et de la géométrie des
fibres) et adoucissant (fig. 1.6). La résistance à la traction
d’un BFUP dépasse nettement celle d’un béton usuel ou
à haute résistance et peut être considérée dans le calcul
de résistance en section. Une fois la résistance en trac-
tion de la matrice cimentaire atteinte, le fibrage métalli-
que assure une microfissuration répartie et pratique-
ment invisible. Il confère ainsi au BFUP une capacité de
déformation jusqu’à environ 2‰ d’allongement. Une fois
la résistance maximale en traction du BFUP atteinte, les
déformations se concentrent dans une seule fissure qui
s’ouvre progressivement avec un arrachement des fibres.
La contrainte de traction diminue graduellement avec
l’ouverture de la fissure pour tomber à zéro à l’arrache-
ment total des fibres. A ce stade, l’ouverture maximale
de la fissure correspond environ à une demi-longueur de
fibre (wmax ≈ lf/2).
Incendie
Tout comme un béton usuel, le BFUP est incombustible.
Selon l’application visée, une addition judicieuse de
fibres de polypropylène particulières permet d’obtenir un
BFUP résistant au feu.
Fig. 1.7Comportement écrouissant en traction avecapparition de micro-fissures réparties
Fig. 1.8Arrachement des fibres hors de la matricedurant la phase adoucissante
Fig. 1.6Comportement en traction d’un BFUP (Holcim 707 avec3% volumique de fibres métalliques de longueur lf)
Con
trai
nte
de
trac
tion
∆lMicro-fissuration répartie
écrouissantélastique adoucissant
Déformation (ε = ∆l/l) Ouverture de fissure (w)
Aucunefissuration
Macro-fissure localisée(wmax ≈ lf/2)
Béton
≈ 8–12 N/mm2
w
≈ 2‰
l
Δl
Béton fibré à ultra-hautes performances 7
Durabilité
Résistance à la traction
Résistance à la compression
++ ++
+++
++
++
+
Fig. 2.1Optimisation de l’emploi du BFUP par l’exploitation simultanéede ses propriétés principales. Degré d’efficacité : + = bon, ++ = très bon, +++ = excellent
2 Applications
Applications
BFUP Acier Béton précontraint Béton armé
530 kg/m467 kg/m112 kg/m140 kg/m
Fig. 2.2Sections transversales de poutres de même résistanceconçues avec divers matériaux
2.1 Domaines d’applications
Les domaines d’applications du BFUP sont très variés. Le
BFUP peut être utilisé seul ou être lié monolithiquement,
avec un béton usuel ou des poutres métalliques, pour
fonctionner comme une structure mixte. Son emploi sera
d’autant plus efficace si plusieurs de ses propriétés parti-
culières (durabilité, résistance à la compression et à la
traction) sont exploitées simultanément (fig. 2.1). Les
principales applications peuvent être classées dans trois
domaines : nouvelles constructions, renforcement/réha-
bilitation de structures et éléments non structurels.
La fig. 2.2 illustre les sections de poutres de même résis -
tance, conçues avec différents matériaux. L’économie de
matériau, rendue possible par l’utilisation d’un BFUP, est
clairement mise en évidence. La réduction de section de
la structure porteuse permet d’augmenter les volumes
exploitables, alors que la réduction de la masse rend pos-
sible une diminution de la taille des fondations et des
Béton fibré à ultra-hautes performances8
Fig. 2.3Protection ou renforcement d’un béton armépar une couche de BFUP
Applications
Nouvelles constructions (préfa- Renforcement et/ou réhabilitation Eléments
briquées ou betonnées en place) (éléments mixtes BFUP-béton) non structurels
• Dalles minces • Couches minces appliquées de façon • Mobilier
• Dalles nervurées monolithique sur un élément en • Œuvres d’art
• Poutres légères béton existant afin d’en augmenter sa • Objets design (vases, lampes,
• Eléments de façade architec- durabilité, son étanchéité et/ou sa plan de travail de cuisines,
tonique capacité portante (dalle de roulement, baignoires)
• Coffrage perdu servant de colonnes, parapets de ponts) • Caissons de stores
peau aux éléments très expo- • Eléments localement très sollicités
sés (bordures de ponts, STEP) mécaniquement (articulations, joints)
• Têtes de poinçonnement • Couches de protection étanches et à
• Têtes d’ancrages haute résistance à l’abrasion pour l’in-
• Parois anti-bruits dustrie ou les ouvrages hydrauliques
• Pieux battus • Elément de protection contre les ac-
• Consoles de balcons tions dynamiques (chocs, explosions)
• Fibres métalliques ou • Fibres métalliques • Non fibré
synthétiques • Armature passive • Fibres synthétiques ou éven-
• Armature passive tuellement métalliques
• Précontrainte
Exem
ple
s d
’uti
lisat
ion
sTy
pes
d
’arm
atu
re
Fig. 2.4Les trois principaux domaines d’applications du BFUP
porteurs verticaux. A masses linéaires égales, il serait
aussi possible d’augmenter les portées des poutres, donc
de réduire le nombre de colonnes. Dans le cas du BFUP,
en particulier en cas de poutres précontraintes, il est pos-
sible de se passer d’armature passive, ce qui signifie une
intervention manuelle de moins.
Dans le cas d’une réhabilitation d’un élément en béton
armé, la couche de BFUP peut jouer un rôle de protection
ou de renforcement (fig. 2.3).
Béton armé
Couche de BFUP, ≈ 30 mmCouche de BFUP armé, 50–80 mm
Béton armé
Béton fibré à ultra-hautes performances 9
Fig. 2.5Mise en place du BFUP thixotrope sur le sup-port en béton préparé par hydrodémolition
Fig. 2.6Finition de la surface du BFUP à l’aide d’unetaloche
Fig. 2.7Coupe longitudinale du pont et de sa coucheprotectrice en BFUP, après réhabilitation
Pont existant
Couche de BFUP (épaisseur 3 cm sur la dalle de roulement et 5 cm latéralement)
Applications
2.2 Exemples d’applications
Etanchéité du pont de Brunnentobel, Rüthi
Le pont de Brunnentobel, situé sur la commune de Rüthi
(SG), a été réalisé vers la fin des années soixante en béton
armé, compacté par damage. Selon l’usage courant de
l’époque, aucune étanchéité n’a été mise en place pour
protéger la dalle de roulement. Afin de stopper la corro-
sion naissante des armatures et d’assurer une prolonga-
tion de la durée d’utilisation, il a été décidé de protéger
et d’étancher le pont par une couche de BFUP Holcim. Le
support, c’est-à-dire la dalle de roulement ainsi que la
partie supérieure des faces latérales, a été préparé par
hydrodémolition. La dalle de roulement, présentant une
pente de 5%, a ensuite été recouverte par une couche de
BFUP d’une épaisseur moyenne de 3 cm. Le BFUP a été
produit sur le chantier à l’aide d’un malaxeur mobile.
Cette couche de BFUP sert à la fois de protection et de
reprofilage de la surface. L’utilisation du BFUP a permis
de confiner la zone de travaux au pont seul. Effective -
ment, une variante usuelle de surbéton muni d’une étan-
chéité aurait nécessité une épaisseur plus importante et
une adaptation du profil de la chaussée, ainsi que du
trottoir, avant et après le pont. Cette limitation de la
zone de travaux de revêtement a rendu la variante BFUP
plus économique. De plus, la durée d’intervention a été
fortement raccourcie (mise en soumission en juin, réali-
sation en septembre et octobre de la même année).
Les principaux avantages de la variante en BFUP Holcim
étaient les suivants :
• Faible épaisseur de la couche de BFUP permettant
d’éviter des adaptations du profil de la chaussée et
du trottoir.
• Très haute résistance à la carbonatation et à la péné-
tration des chlorures garantissant la protection des
armatures existantes.
• Limitation de la durée totale des travaux à huit semai-
nes, sans interruption de trafic.
5%
Béton fibré à ultra-hautes performances10
Réhabilitation du pont de Dalvazza
Ce pont en béton armé, construit dans les années 1920
pour enjamber la Landquart au niveau de la commune
de Küblis (GR) et d’une grande importance historique,
nécessitait une réhabilitation complète. Le passage de
véhicules agricoles très larges avait, de plus, causé d’im-
portants dégâts aux éléments structurels situés au-dessus
Fig. 2.8Pont de Dalvazza avant sa réhabilitation
Fig. 2.9Bétonnage de la couche BFUP multifonctionnelle, servant àla fois de renforcement, d’étanchéité et de revêtement
Fig. 2.10Gravillonnage appliqué à refus sur le BFUP fraiset servant de revêtement routier antidérapant
Applications
de la dalle de roulement. La réhabilitation du pont a été
effectuée en 2008 tout en respectant les consignes de
protection des monuments historiques. En tant que réfé-
rence du patrimoine construit, ce pont devait conserver
au maximum son aspect d’origine. Ce pont présente
d’ailleurs un système statique très particulier, car il fonc-
tionne à la fois comme un arc sous-tendu (bow-string) et
comme une poutre Vierendeel.
Des méthodes usuelles d’assainissement du béton ont
été utilisées pour les montants. La dalle de roulement a,
quant à elle, été renforcée par une couche de BFUP
Holcim contenant 3% de fibres métalliques et munie
d’une armature passive dans le sens longitudinal. Cette
couche de BFUP, bétonnée en place sur un support pré-
paré par hydrodémolition et d’une épaisseur moyenne de
Béton fibré à ultra-hautes performances 11
Fig. 2.12Coupe transversale du pont de Dalvazza avec sacouche BFUP multifonctionnelle (cote en cm)
Fig. 2.11Pont de Dalvazza après intervention
213
Couche de BFUP armé de 2 à 8 cm d’épaisseur
Applications
50 mm, devait assurer simultanément plusieurs fonc-
tions importantes :
• Renforcement de la dalle de roulement (flexion, effort
tranchant et poinçonnement).
• Protection et ancrage de l’armature longitudinale de
renforcement de la dalle servant de tirant à l’arc.
• Etanchéité et protection de la dalle de roulement ainsi
que des entretoises situées en-dessous.
• Revêtement routier (absence d’enrobé bitumineux). La
fonction antidérapante est assurée par un gravillonna-
ge appliqué à refus sur le BFUP frais.
Cette méthode d’exécution, exploitant parfaitement les
multiples avantages du BFUP Holcim, a permis une forte
réduction de la durée des travaux.
Béton fibré à ultra-hautes performances12
Applications
Couche de protection d’un puisard à Sevelen
Le réservoir collecteur en béton d’une fabrique de textiles
présentait des dégâts de surface, consécutifs à des écou-
lements réguliers d’eau agressive (pH très variable) à
haute température (chocs thermiques). La variante de
réfection devait assurer une excellente durabilité tout en
minimisant la perte de volume utile du collecteur. Suite à
de mauvaises expériences sur un joint d’étan chéité exis -
tant, les revêtements synthétiques n’étaient pas admis.
La variante traditionnelle d’un surbéton de 15 cm d’épais-
seur a donc été rapidement écartée au profit d’un BFUP.
La très haute durabilité du BFUP permettait de réduire
drastiquement l’épaisseur de la couche de protection, qui
a finalement été dictée par des critères de mise en place.
Il en résulte finalement une perte de volume utile trois
fois plus faible que pour la variante de base. La couche de
protection des murs, d’une épaisseur de 5 cm, est consti-
tuée d’un BFUP Holcim de consistance fluide, produit en
centrale à bétons, transporté par camion malaxeur, puis
introduit dans un coffrage une face sur une hauteur de
2,50 m. Le BFUP appliqué sur le radier a été produit sur
place par l’entreprise. N’étant pas fixée par le mode de
mise en place, l’épaisseur a pu être réduite à un mini-
mum de 3 cm. Le support présentant une pente longitu-
dinale de 3%, le BFUP thixotrope de Holcim, adapté aux
couches minces en pente jusqu’à 6%, a été retenu.
La mise en œuvre de BFUP Holcim dans ce puisard se
distinguait par les avantages suivants :
• De par sa petite épaisseur, le BFUP permet une plus
faible réduction de volume qu’un surbéton traditionnel.
• Grâce à son excellente durabilité, le BFUP assure une
très longue durée de service, même dans ce milieu
d’eaux industrielles agressives.
• Le fibrage du BFUP permet d’éviter la fissuration et
assure une étanchéité durable du revêtement.
Fig. 2.13Vue d’ensemble du réservoir collecteur (au premier plan)
Fig. 2.15Mise en œuvre du BFUP thixotrope de Holcimsur le radier présentant une pente de 3%
Fig. 2.14Coupe type du réservoir collecteur et de saprotection en BFUP après réhabilitation
BFUP (épaisseur 5 cm)
BFUP thixotrope (épaisseur 3 cm)
Puisard
3%
Béton fibré à ultra-hautes performances 13
Renforcement de la dalle d’un garage de caserne de
pompiers, Genève
La dalle nervurée de la halle aux véhicules de la caserne
des pompiers de Genève, construite en 1957, ne présen -
tait pas une sécurité structurale suffisante pour accueillir
la nouvelle génération de tonne-pompe et nécessitait un
renforcement. Le projet original, prévoyant une démoli-
tion et reconstruction à neuf, a été avantageusement
substitué par une variante d’entreprise. Celle-ci était
basée sur un renforcement de la dalle existante par une
couche de BFUP armé de 50 mm d’épaisseur. Le BFUP,
intégralement produit par la centrale Holcim de Vernier,
a été mis en œuvre en six étapes de 8 m3. Le niveau final
de la couche de BFUP a été assuré par l’emploi d’une pou-
tre vibrante. La cure a été effectuée à l’aide d’un produit
de cure usuel.
Cette caserne des pompiers jouant un rôle capital pour la
sécurité en ville de Genève, il était hors de question d’en
perturber trop son exploitation durant les travaux. Cette
fonction particulière, ainsi que la situation urbaine du
bâtiment, ont mis en exergue de nombreux avantages de
la variante en BFUP Holcim :
• Utilisation non perturbée des locaux de l’étage infé -
rieur grâce à la conservation de la dalle existante. De
plus, l’équipement technique suspendu sous la dalle a
pu être intégralement maintenu.
• Le BFUP permet un renforcement à la flexion et à
l’effort tranchant sans augmentation du poids propre.
• Très faible entrave à l’exploitation de la caserne des
pompiers (en alerte permanente) par la possibilité
d’une exécution par étapes.
• Emissions de bruits et de poussières très limitées
(environnement urbain sensible).
• Réduction drastique des transports de matériaux (très
peu de matériaux de démolition et volume de nouveau
BFUP très limité).
• Forte réduction de la durée des travaux par rapport à
la variante de remplacement.
Fig. 2.17Lissage du BFUP avec une poutre vibranteafin d’en garantir le niveau
Fig. 2.16Mise en place du BFUP sur la dalle existante,préalablement rabotée et nettoyée
Fig. 2.18Coupe transversale de la dalle nervurée et de sonrenforcement en BFUP armé (cotes en cm)
8
22
57
6 6
57
Dalle nervuréeexistante
BFUP armé, épaisseur 5 cm
5
Applications
Béton fibré à ultra-hautes performances14
Applications
Béton fibré à ultra-hautes performances 15
Réfection d’une pile de pont sur l’A1, Killwangen
La pile centrale d’un passage supérieur de l’autoroute A1,
situé à proximité de Killwangen, présentait une très forte
contamination par les sels de déverglaçage, ainsi que des
dégâts de gel et de corrosion de l’armature. La réhabilita-
tion consistait à envelopper et à protéger la pile par une
sorte de blindage préfabriqué en BFUP Holcim. Le béton
contaminé a préalablement été enlevé et les armatures
mises à nu. La pile a ensuite été enveloppée par huit
boucliers préfabriqués en BFUP de 4 cm d’épaisseur, re -
prenant la géométrie d’origine. L’interstice entre la pile et
les boucliers en BFUP, servant de coffrage, a finalement
été comblé par un béton autocompactant (SCC). La hau-
teur des boucliers préfabriqués en BFUP a été fixée à 3 m,
ce qui permet d’éviter des joints horizontaux dans la par-
tie inférieure, fortement exposée aux projections d’eau
chargée de chlorures. Les éléments ont été collés entre-
eux par une résine époxy.
Cette réalisation avec du BFUP Holcim présente ici les
avantages suivants :
• Simplification de l’exécution dans une zone de chan-
tier dangereuse, confinée entre les voies d’une auto-
route extrêmement chargée.
• Raccourcissement de la durée du chantier grâce à la
préfabrication.
• Garantie d’une très haute durabilité dans une zone
pratiquement inaccessible.
• Contrôle qualité optimal des éléments préfabriqués.
• Utilisation des éléments BFUP comme coffrage.
Fig. 2.20Pile de pont après réhabilitation avec deséléments préfabriqués en BFUP
Fig. 2.21Section de la pile de pont (3,90 x 1,05 m) aprèsréhabilitation et détail du joint de recouvrement
Fig. 2.19Préfabrication d’un élément en BFUP
Pile de pont existante
Remplissage en SCC
Elément préfabriqué en BFUP en forme de L, épaisseur 4 cm
Applications
SCC
Résine époxy
BFUP
Béton existant
Détail
Détail
Détail
Détail
Détail
Béton fibré à ultra-hautes performances16
Etanchéité d’un aqueduc sous une voie CFF, Escholzmatt
Les aqueducs sous les voies ferrées peuvent présenter,
après une certaine durée de service, une étanchéité défi-
ciente et même des problèmes structurels. Malgré leur
faible taille, leur réhabilitation implique généralement
des travaux coûteux ainsi que d’importantes perturba-
tions du trafic ferroviaire. Dans le but d’en accroître leur
durabilité, il a été décidé de réaliser un ouvrage pilote en
béton armé, protégé par une couche d’étanchéité en
BFUP Holcim. Le canal en béton armé a été préfabriqué
sur le chantier à proximité de la voie. Sa face supérieure,
ainsi que les retombées latérales, ont ensuite été recou-
vertes par une couche de 30 mm de BFUP produit sur
site à l’aide de deux malaxeurs mobiles à axe vertical.
La mise en place définitive de l’élément terminé a été
réalisée en une nuit, avec une interruption minimale
du trafic.
L’emploi du BFUP Holcim présentait les avantages sui-
vants :
• Nette augmentation de la durée d’utilisation en com-
paraison d’une étanchéité classique.
• Réduction des coûts à moyen et long terme grâce à un
entretien réduit, une diminution des perturbations de
trafic et une augmentation de la durée de service.
• Réduction de la hauteur statique grâce aux propriétés
mécaniques du BFUP.
Fig. 2.22Vue d’ensemble du canal pilote muni d’une couchede protection en BFUP
Fig. 2.23Coupe, à l’axe de la voie CFF, du canal et de sa coucheprotectrice en BFUP
Couche de BFUP, épaisseur 3 cma a a a aaaaaaa aaaaaaaaaa a aaaaaaaaaaa a a a aaaaaaaa a aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa a aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa aa aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
Applications
Béton fibré à ultra-hautes performances 17
BFUP Holcim – données techniques et recommandations pratiques
3 BFUP Holcim – données techniques et
recommandations pratiques
3.1 Béton fibré à ultra-hautes perfor-mances Holcim 707/710
Le BFUP Holcim 707/710 a été développé sur la base des
principes technologiques décrits au chapitre 1, en pre-
nant particulièrement en compte la réduction des émis-
sions de CO2 grâce à l’utilisation de ciments à faible taux
de clinker. Le BFUP Holcim 707/710 est un prémix indu-
striel, constitué de ciment selon SN EN 197-1, de fumée
de silice selon SN EN 13267 et de sable de quartz, condi-
tionné en sacs de 25 kg ou en big bags. Les fibres et l’ad-
juvant (livrés en même temps que le prémix), ainsi que
l’eau de gâchage sont ajoutés lors du malaxage. Le BFUP
Holcim 707 présente une consis tance fluide et convient
particulièrement aux applications horizontales et aux
éléments coffrés, alors que le BFUP Holcim 710 est prévu
pour les bétonnages sur des supports en pente.
Le BFUP Holcim 707/710 dépasse largement les exigences
de la norme SN EN 1504-3 « Produits et systèmes pour la
protection et la réparation des structures en béton –
Réparation structurale et non structurale » (classe R4).
3.2 Consignes de mélange
Des consignes de mélange du Holcim 707/710, indiquant
précisément les dosages de l’eau, de l’adjuvant et des
fibres, sont élaborées spécifiquement pour chaque objet.
Le malaxage peut se faire sur chantier à l’aide de ma -
laxeurs usuels à axe vertical. La durée de malaxage, qui
dépend du mélange utilisé, du volume de la gâchée et du
type de malaxeur, est de 8 à 20 minutes. La gestion des
matériaux, en particulier en centrale à bétons, doit être
planifiée en détail pour optimiser la manutention et les
temps de production. Afin d’éviter la formation d’agglo-
mérats de fibres (oursins), il faut veiller à les séparer (à
l’aide d’une grille ou d’une goulotte vibrante) avant leur
introduction dans le mélange visqueux. La haute viscosité
du BFUP à l’état frais impose une importante puissance
du malaxeur. Il est conseillé de limiter le remplissage du
malaxeur aux deux tiers de sa capacité. L’introduction
optimale des composants dans le malaxeur se fait de la
façon suivante :
1. Introduction de 50% du prémix
(ciment, fumée de silice et sable)
2. Déversement de la totalité de l’eau de gâchage,
puis de l’adjuvant
3. Introduction du solde du prémix
4. Ajout des fibres.
Dans le cas de centrales fixes, l’eau de lavage (recyclée)
risque de contenir des fibres.
3.3 Mise en place et cure
La mise en place du BFUP Holcim 707/710 peut se faire à
l’aide d’outils de chantier usuels (brouettes, pelles, râ -
teaux). Le dimensionnement des coffrages doit se faire
en admettant une poussée hydrostatique du béton frais.
De par la grande finesse des constituants, le coffrage doit
être particulièrement étanche (aucune capacité de col-
matage des joints entre les panneaux). En cas d’applica-
tion monolithique sur un béton existant, le support doit
être rendu rugueux (si possible par hydrodémolition),
nettoyé et saturé d’eau avant le bétonnage. Ces exigen-
ces sont identiques à celles d’un mortier de réparation
usuel.
Le BFUP Holcim 707/710 atteint ses caractéristiques
mécaniques sans recourir à une cure thermique. Dès sa
mise en place, le BFUP Holcim 707/710 doit être protégé
de la dessiccation par des méthodes de cure garantissant
une humidité de surface durant 7 jours (brumisation
d’eau puis recouvrement d’une feuille plastique). Dans
certains cas, il est aussi possible de recourir à des pro -
duits de cure. A l’état durci, le BFUP peut être travaillé
(sciage, forage, ponçage) comme un béton usuel.
Béton fibré à ultra-hautes performances18
3.4 Caractéristiques du BFUP durci
Selon les applications, les résistances à la compression, à
la traction et à la flexion peuvent être fortement influen-
cées par la géométrie de l’élément et l’orientation des
fibres. Les valeurs données dans la fig. 3.1 sont donc indi-
catives et susceptibles de varier. Les valeurs de calcul à
considérer dans le dimensionnement devraient, si possi-
ble, être basées sur des essais préliminaires spécifiques à
l’objet.
3.5 Consignes de sécurité
Le BFUP contient du ciment, de la fumée de silice et du
sable de quartz. Les mesures de sécurité sont donc iden-
tiques à celles d’un béton usuel (protection de la peau,
des yeux et des voies respiratoires). La présence de fibres
métalliques de petites dimensions impose, de plus, des
mesures de protection adaptées pour éviter toute blessu-
re à l’état frais ou durci.
3.6 Bilan écologique
De par sa structure intrinsèque, le BFUP contient plus de
ciment qu’un béton usuel ou à haute résistance. L’emploi
de ciments à facteur clinker réduit (CEM II/B, CEM III/B)
donc à plus faible émission de CO2, permet cependant
d’améliorer le bilan carbone par mètre cube de BFUP. Si
l’on considère, de plus, la durée d’utilisation prolongée,
l’entretien réduit, la réduction de la durée du chantier, la
diminution des sections (enrobage réduit, propriété mé -
ca niques accrues) et l’économie de matériau, on obtient
un bilan écologique global très favorable.
3.7 Support technique
Holcim (Suisse) SA se tient volontiers à votre disposition
pour toute question relative à la conception d’ensemble,
au dimensionnement, à la soumission, au mode d’exécu-
tion, aux essais et au contrôle qualité de vos projets en
BFUP.
BFUP Holcim – données techniques et recommandations pratiques
Béton fibré à ultra-hautes performances 19
BFUP Holcim – données techniques et recommandations pratiques
Propriété Unité Age BFUP Holcim 707/710
[jours] avec 3% de fibres sans fibres
Rapport eau/ciment – < 0,18 < 0,18
Masse volumique du béton frais kg/m3 2425 2260
Résistance à la compression 1) N/mm2 7 140–170 80–100
28 180–210 120–140
Résistance à la flexion1) N/mm2 7 35–45 15–20
28 40–50 20–25
Résistance à la traction 2) N/mm2 28 8–12 5–7
Ecrouissage en traction (allongement) 2) ‰ 28 1–3 0
Module d’élasticité, SN EN 13412 N/mm2 28 45 000–50 000 40 000–45 000
Retrait (HR = 70%, T = 20 °C) ‰ 28 0,40–0,70 0,60–0,90
180 0,55–0,85 0,85–1,15
Abrasion selon Böhme (sec), SN EN 13892-3 mm 28 1,3 –
Abrasion selon Böhme (humide), SN EN 13892-3 mm 28 2,1 –
Perméabilité à l’eau qw, SIA 262/1, Annexe A g/m2h 7 1,8 –
Résistance aux chlorures Dcl, SIA 262/1, Annexe B m2/s ·10–12 7 2,4 –
Résistance au gel en présence de sels de g/m2 7 8,0 –
déverglaçage m, SIA 262/1, Annexe C
Résistance aux sulfates Δl, SIA 262/1, Annexe D ‰ 33 aucun gonflement –
Résistance à la carbonatation (56 jours, 1% CO2), mm 28 < 0,1 –
SN EN 13295
Absorption capillaire, coefficient d’absorption S, kg/m2h0,5 28 0,05 –
SN EN 13057
Adhérence, SN EN 1542 N/mm2 28 2,9 3) –
Adhérence après cycles de gel dégel en présence N/mm2 70 3,1 3) –
de sels de déverglaçage, SN EN 1542
Résistance aux attaques acides – 28 résistances à la –
(28 Tage, 5% H2SO4) compression et à la
flexion non modifiées
1) Mesuré sur prismes 4 x 4 x 16 cm par analogie avec la norme SN EN 196-1
2) Mesuré sur des échantillons de 20 x 5 x 100 cm
3) Rupture dans le béton de support
Fig. 3.1Données techniques du BFUP Holcim 707/710 (valeurs moyennes)
OCT 11 / L / T / 0,5
Holcim (Suisse) SAHagenholzstrasse 838050 ZurichSuisseTéléphone +41 58 850 68 68Téléfax +41 58 850 68 [email protected]
Région Suisse alémaniqueHolcim (Schweiz) AGHagenholzstrasse 838050 ZurichSuisseTéléphone conseils +41 58 850 68 68Hotline commandes +41 800 55 95 96Téléfax +41 58 850 62 16logon.holcim.com
Région Suisse romandeHolcim (Suisse) SA1312 EclépensSuisseTéléphone conseils +41 58 850 92 53Hotline commandes +41 800 55 95 97Téléfax +41 58 850 97 79logon.holcim.com
Région TessinHolcim (Svizzera) SAVia Moree 166850 MendrisioSuisseTéléphone conseils +41 58 850 22 00Hotline commandes +41 800 55 95 98Téléfax +41 58 850 22 19logon.holcim.com