Comportement en compression des bétons fibrés à ultra hautes performances

RAPPEL SUR LES BHP

Les BHP : résistance à la compression élevée

Les résistances caractéristiques à la compression des bétons mis couramment en œuvre se situent autour de :

25 à 30 MPa pour les ouvrages de bâtiment,
35 à 40 MPa pour les ouvrages d’art.

Cependant, pour certains types d’ouvrages, on utilise de plus en plus un béton beaucoup plus résistant et ceci avec des finalités différentes :

diminuer la section des poteaux qui sont très chargés
augmenter la surface utile des étages inférieurs

augmentation de résistance au jeune âge
mise en tension des câbles de précontrainte plus rapidement
décoffrage plus rapide des éléments en béton

Les BHP : Diminution du rapport E/C à l’aide d’un fluidifiant

Une corrélation existe entre la résistance d’un béton à la compression et sa teneur en eau.

La diminution de la quantité d’eau est le meilleur moyen d’augmenter sa résistance.

L’action de l’eau pour un béton « classique » est la suivante :

Béton « classique »
26% du poids de ciment pour hydrater le ciment et provoquer sa prise
+
24% du poids de ciment pour une maniabilité suffisante du béton frais
Soit E/C = 0,50

Pour diminuer la teneur en eau (et donc augmenter la résistance), on ajoute au mélange un adjuvant plastifiant ou, mieux, fluidifiant. Le fluidifiant a un effet dispersant, séparant les uns des autres les grains de ciment et favorisant leur hydratation.

Pour un gain supplémentaire de résistance, on peut avoir recourt à l’emploi de micro-silice, ou fumée de silice.

Son rôle est double :

  • D’une part, elle assure le remplissage des vides entre les grains de ciment, dont le diamètre moyen est de 50 microns.
  • D’autre part, grâce à ses propriétés pouzzolaniques, elle fait prise et constitue avec le ciment une masse inter-granulaire plus compacte que celle d’un béton classique.

Béton « classique »

26% du poids de ciment pour hydrater le ciment et provoquer sa prise
+
24% du poids de ciment pour une maniabilité suffisante du béton frais
Soit E/C = 0,50

Béton hautes performances

Diminution de E/C + granulats convenables + fluidifiant
Rcaract = 50 à 60 Mpa

Diminution de E/C + granulats convenables + fluidifiant + micro-silice
Rcaract = 80 à 90 MPa

Les BHP : fragilité du matériau en compression pour de très haute résistance

Pour un béton « classique » (Rc = 25 à 35 MPa):

Le palier de ductilité est relativement important,
Le raccourcissement de rupture est de l’ordre de 3,5‰.

Pour le béton HP (hautes résistance):

La courbe contrainte-déformation est plus raide.
Plus sa résistance en compression augmente, plus la rupture risque d’intervenir de façon brutale.

Résistance à la compression des BFUP

Le comportement en compression uniaxiale des BFUP se caractérise par :

  • une résistance en compression comprise entre 150 MPa et 250 Mpa.
  • un module élevé compris entre 45 GPa et 65 GPa.
  • une évolution limitée de la linéarité jusqu’à un niveau de contrainte proche de la résistance maximale (85-90 %).

Comportement expérimental en compression d’un BFUP
(figure empruntée du document « recommandations – Bétons fibrés à ultra-hautes performances
de l’AFGC 2013 »)

Le diagramme parabole rectangle
de calcul à la rupture du BPEL
pour différentes résistances à la
compression du béton

Loi de comportement en compression
Du BFUP selon les recommandations
De l’AFGC