Betons Fibrés [PDF]

Zitiervorschau

Toulouse 18, 19 octobre 2006

Les Bétons Fibrés Ultra Performants BFUP Perspectives offertes vis-à-vis de la pérennité et la maintenance des ouvrages Jacques RESPLENDINO

CETE de LYON J Resplendino

Toulouse 18, 19 octobre 2006

Sommaire • Rappel – définition des BFUP • Bref historique des réalisations en BFUP • Les performances des BFUP utiles en réparation renforcement d’ouvrage • La durabilité structurelle - Importance de la qualité de la mise en œuvre • Exemples d’utilisation en réparation – renforcement • Conclusion - perspectives J Resplendino

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• Résistance caractéristique comprise entre 150 et 250 Mpa (BUHP) • La ductilité et la résistance en traction données par des fibres : – fibres différentes d’un béton fibré traditionnel • 12 à 20 mm de long - 0.2 à 0.3 mm de diamètre • fibres métalliques à très haute résistance • Taux de fibres élevé (2 à 3% en volume – 160 à 240 kg/m3)

– Ajout éventuel de fibres polymères

• On peut se passer d’armatures passives ou actives • Caractéristiques de durabilité remarquables J Resplendino

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Définition générale des BFUP • Granulats de taille réduite, et de résistance mécanique élevée (D varie de 1 à 7 mm) • E/C inférieur à 0,2 • Quantité de ciment comprise entre 700 et 1000 kg/m3 • Super plastifiant de 0,5 à 2% de C • Teneur en fumée de silice élevée (20 à 30 % de C)

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Test d’étalement

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Vue du béton classique Béton classique

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BFUP

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• Matériaux – Ductal® (Bouygues, Lafarge, Rhodia) anciennement BPR – BSI® ou CERACEM® (Eiffage, Sika) – BCV® (Vicat, Vinci) – Matériaux développés par des laboratoires (EDF, LCPC (CEMTEC), …)

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Les premiers BFUP Années 1970


Développement au Danemark

technologie CRC (Béton Ultra Performant très fibré et armé)

1990 – 1995


Premières recherches en

France sur le BPR Bouygues (Pierre Richard)

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Passerelle de Sherbrooke (1997 - Ductal® )

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Les premières applications industrielles Cattenom – Civaux (1997 – 1998 – BSI ® et Ductal® )

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Ponts routiers de Bourg Lès Valence (2000 – 2001 - BSI ® )

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Ponts routiers de Bourg Lès Valence

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Les recommandations AFGC – SETRA (2002) S e tra

Service d'études techniques des rout es et autoroutes =

Asso ciation Française de Génie Civil

Documents scientifiques et techniques

Bétons fibrés à ultra-hautes performances

Ultra High Performance Fibre-Reinforced Concretes Recommandations provisoires

Interim Recommendations Janvier 2 002

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Les recommandations AFGC – SETRA • • •

• • •

Publiées en mai 2002 Document bilingue français anglais Divisé en trois parties – Comportement et caractéristiques mécaniques des BFUP – Méthodes de dimensionnement des structures – Durabilité des BFUP Importante bibliographie – 58 références d’articles Complété en 2003 – Traduction extraits BAEL - BPEL Premières recommandations Japonaises en 2004

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Passerelle de Séoul (2002 - Ductal®)

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Passerelle de Séoul

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Passerelle de Sakata Mirai – Japon (2003 - Ductal ®)

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Station de tramway de Shawnessy – Canada (2003 - Ductal®)

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Passerelle de Lauterbrunnen – Suisse (2003 - BCV®)

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Les ouvrages de la FHWA aux USA Conception MIT (2003 - Ductal®) 2.44 m

Portée de 21.4 m

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0.84 m

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Passerelle Yokemuri Japon (2003 - Ductal®) Portée : 35.3 m Largeur : 3.0 m Hauteur : 0.95 m Maître ouvrage : Préfecture de Yamagata Inauguration janvier 2004

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PASSERELLE

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Passerelle de Papatoetoe Nouvelle-Zélande (2004 - Ductal®) 10 travées avec une portée type de 20 m

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Aqueduc LGV Est sur l’Ourcq (2004 - BSI

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®

)

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La barrière de péage du viaduc de Millau (2005 - BSI

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®

)

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53 voussoirs - 2300 tonnes de BFUP

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Grandeurs caractéristiques de la couverture Longueur

98 m

Largeur

28 m

Section

hauteur de 20 à 85cm

Coques

épaisseur 10cm

Précontrainte

28 unités DSI 12T15S

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Pont de Saint Pierre la Cour (Mayenne) (2005 - Ductal®) 12.909

Solution béton armé

• Longueur: 20m • Largeur: 12m90 • Nombre de poutres: 10 • Nombre de prédalles: 81

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Pont de Saint Pierre la Cour Mise en œuvre sur site

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Pont de Saint Pierre la Cour

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PS34 – Passage supérieur sur A51 (2005 - BCV®)

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PS34 – A51 - Élévation générale de l’ouvrage (Portée entre appuis : 47m40)

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Projet National MIKTI Mise au point d’une solution de dalle de pont mixte en B.F.U.P.

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MIKTI – BFUP Programme d’essais en cours d’achèvement au LCPC Essais de flexion locale en fatigue et à rupture Essai statique de rupture d’un montant de dispositif de retenu (BN4) Essais de validation d’ancrages de précontrainte de taille réduite adaptée aux BFUP - Test d’unités 4T15S, 7T15S, 12T15S Essais de tenue au cisaillement de la connexion (push-out) J Resplendino

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Vue générale dispositif d’essais

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Essais de flexion locale Roue de surface 40 x 40 cm issue de l'EC1 sur une épaisseur de 9 cm d’Ertalon représentative des couches de chaussée Essais en sus plaques 19 x 26 cm

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Essai d'ancrage BN4 1er essai 2ème essai

rupture vis fusibles Fmax = 254 kN rupture vis fusibles Fmax = 244 kN

Des fissures et ruptures locales sur la longrine en béton armé Aucun endommagement sur la dalle en BFUP

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Essais de blocs d'ancrage de taille adaptée aux BFUP Mis en œuvre sans armatures de diffusion

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Les performances des BFUP utiles en réparation renforcement d’ouvrages • Performances mécaniques • Limitation des effets différés • Possibilité de se passer d’armatures passives • Performances de durabilité • Résistance en choc - à l’abrasion • Résistance au feu J Resplendino

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Les performances des BFUP utiles en réparation renforcement d’ouvrages • Performances mécaniques – Résistance en compression et en traction – Rapport résistance / module comparable à celui de l’acier – Exemple renforcement tôle acier : • Tôle acier de 34mm soumise à variation de contrainte de 36 MPa  Tôle acier de 12mm + 50mm de BFUP (variation contraintes 18 MPa acier – 8 MPa dans BFUP – gain de poids 18%) J Resplendino

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Les performances des BFUP utiles en réparation renforcement d’ouvrages • Possibilité de se passer d’armatures passives – bétonnage de pièces de forme complexe contre une structure existante – Pièces de faible volume – coûts élevés liés aux sujétions de mise en oeuvre – Formulation BFUP auto-plaçant • pas ou peu d’armatures (seulement aciers principaux – pas de ferraillage de peau et armatures secondaires) • simplification de mise en œuvre J Resplendino

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Les performances de durabilité du matériau Les BHP présentent une porosité capillaire de 12 à 20% Porosité (ml/100g)

Les bétons ordinaires présentent une porosité capillaire de 20 à 25%, connectée donc source de perméabilité

diamètre des pores (nanomètres)

Les BFUP ne présentent aucune porosité capillaire avec une microstructure très compacte

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Les performances de durabilité du matériau • Indicateurs de durabilité

Porosité à l’eau (%) Perméabilité à l’oxygène (m2) Coefficient de diffusion des ions chlores (m²/s) Teneur en Portlandite (kg/m3)

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BO 12 - 16 10-15 10-16

BHP 9 - 12 10-17

BTHP 6–9 10-18

BFUP 1.5 – 6