Post on 28-Feb-2018
Chapitre I : Généralité sur les Bétons autoplaçants (BAP)
DGM09/UMBB/2011-2012 Page 4
Chapitre I. Généralité sur les Bétons
autoplaçants (BAP)
I.1- Introduction
Ces dernières années, une nouvelle génération de béton a vu le jour : les bétons
autoplaçant (BAP). Ces bétons sont très fluides et se mettent en œuvre sous le seul effet de la
gravité, donc sans apport de vibration interne ou externe. Même dans des coffrages complexes
et très encombrés, tout en donnant un produit final homogène. Toutefois, l’utilisation de ces
bétons ne se répand que lentement à travers le monde.
I.2- Définition d’un BAP
Les bétons autoplaçants dite BAP, sont des bétons très fluides en écoulement, homogènes et
stables, et se mettent en œuvre sans vibration ce qui constitue un grand avantage pour la
réalisation des constructions.
I.3- Composition d’un BAP :
Les constituants d’un BAP sont le ciment, les fines (les ajouts minéraux), les granulats (sable,
gravier), eau et les superplastifiants. Les BAP se différent des bétons ordinaires (BO) ou
vibrés, par leurs caractéristiques à l’état frais, par leur composition (présence indispensable
des fines minérales et de superplastifiants) ; voir schéma suivant
Chapitre I : Généralité sur les Bétons autoplaçants (BAP)
DGM09/UMBB/2011-2012
Figur1
Le béton auto compactant est un béton qui se compacte de lui même par effet gravitaire, sans
aucun apport d'énergie de compactage (par ex. vibration, damage).
Les propriétés caractéristiques de ce béton sont les suivantes
• fluidité et viscosité élevées, sans aucune
miel)
• désaération du béton pendant son écoulement
• excellente aptitude au remplissage des moindres recoins du coffrage par un
béton homogène, même en présence de réservations, d'incorporés et de
ferraillage dense. Le disp
supprimé.
I.4- Concept du béton auto plaçant
Au Japon, le nombre d'ouvriers qualifiés dans la construction n'a cessé de diminuer
depuis le début des années 1980, engendrant une perte de connaissance,
techniques de vibration du béton. L'utilisation de bétons très fluides, ne nécessitant pas
d'apport d'énergie extérieure pour le serrage, est apparue comme une solution possible à ce
problème. C'est ainsi qu'est né le concept des bétons
concrète", traduit par béton autoplaçant
oeuvre, de tels bétons présentent aussi l'intérêt de réduire le temps de travail sur chantier.
Généralité sur les Bétons autoplaçants (BAP)
Figur1 : Différence entre les BAP et les BO
compactant est un béton qui se compacte de lui même par effet gravitaire, sans
aucun apport d'énergie de compactage (par ex. vibration, damage).
Les propriétés caractéristiques de ce béton sont les suivantes :
fluidité et viscosité élevées, sans aucune tendance à la ségrégation (comme du
désaération du béton pendant son écoulement
excellente aptitude au remplissage des moindres recoins du coffrage par un
béton homogène, même en présence de réservations, d'incorporés et de
ferraillage dense. Le dispendieux et fastidieux travail de vibration est ainsi
Concept du béton auto plaçant :
Au Japon, le nombre d'ouvriers qualifiés dans la construction n'a cessé de diminuer
depuis le début des années 1980, engendrant une perte de connaissance, notamment dans les
techniques de vibration du béton. L'utilisation de bétons très fluides, ne nécessitant pas
d'apport d'énergie extérieure pour le serrage, est apparue comme une solution possible à ce
problème. C'est ainsi qu'est né le concept des bétons autocompactants ("self
autoplaçant ou béton autonivellant). Outre leur facilité de mise en
oeuvre, de tels bétons présentent aussi l'intérêt de réduire le temps de travail sur chantier.
Page 5
compactant est un béton qui se compacte de lui même par effet gravitaire, sans
tendance à la ségrégation (comme du
excellente aptitude au remplissage des moindres recoins du coffrage par un
béton homogène, même en présence de réservations, d'incorporés et de
endieux et fastidieux travail de vibration est ainsi
Au Japon, le nombre d'ouvriers qualifiés dans la construction n'a cessé de diminuer
notamment dans les
techniques de vibration du béton. L'utilisation de bétons très fluides, ne nécessitant pas
d'apport d'énergie extérieure pour le serrage, est apparue comme une solution possible à ce
autocompactants ("self-compacting
ou béton autonivellant). Outre leur facilité de mise en
oeuvre, de tels bétons présentent aussi l'intérêt de réduire le temps de travail sur chantier.
Chapitre I : Généralité sur les Bétons autoplaçants (BAP)
DGM09/UMBB/2011-2012 Page 6
Pour parvenir à ce cahier des charges, les BAP sont formulés différemment des BO.
Dans leur cas, la pâte, définie comme le mélange du ciment, de l'eau et d'une addition, est
privilégiée au détriment des gravillons. En général, les BAP possèdent un même dosage en
ciment et en eau que les BO, ainsi qu'un volume de sable assez proche. C'est donc
principalement l'ajout d'une addition qui sert de substitut aux gravillons. Les proportions
exactes de chaque constituant dépendent bien sûr de la méthode de formulation choisie.
Rôle de la pâte: Le rôle de la pâte est de maintenir et de séparer les gravillons pour
limiter les contacts, en particulier dans les milieux ferraillés, et ainsi prévenir la formation de
voûtes susceptibles de bloquer l'écoulement.
Le volume important d'éléments fins permet aussi de garantir le compromis entre
stabilité et maniabilité. Mais il n'est pas suffisant pour atteindre la fluidité. Il est nécessaire
d'ajouter aux bétons un défloculant, sans lequel la demande en eau du mélange serait trop
élevée. Le début du développement des BAP en France coïncide d'ailleurs à l'arrivée des
superplastifiants de type poly carboxylate, à fort pouvoir défloculant.
Rôle des adjuvants : Les adjuvants ont un double effet, électrique et stérique, qui leur
permet de disperser au mieux les particules. La quantité de fines n'est pas non plus toujours
suffisante pour empêcher la ségrégation. On a recours alors aux agents de viscosité. Ces
adjuvants sont souvent des polymères, composés de longues molécules organiques, qui
augmentent la viscosité de l'eau de gâchage. Ils assurent une meilleure stabilité du béton et le
rendent moins sensible aux variations de teneur en eau des granulats, courantes en centrale à
béton. Cela étant, en pratique leur utilisation est au contraire peu répandue, car ils entraînent
un surcoût, qui s'ajoute aux surcoûts dus au superplastifiant et aux additions. Evidemment, un
béton est qualifié d'autoplaçant, non pas par rapport à sa composition, mais parce qu'il
possède certaines propriétés à l'état frais. Il existe de part le monde divers essais pour
caractériser l'ouvrabilité des BAP.
I.5. Les constituants d’un BAP :
I.5. a)-Les ciments :
En principe tous les ciments conformes à la norme SN EN 197-1 conviennent pour la
fabrication des bétons autoplaçant.
Les ciments les plus fréquents sont les suivants:
• Le ciment Portland composé (Flextremo 3R et 4R, qui sont des ciments spéciaux pour
BAP).
Chapitre I : Généralité sur les Bétons autoplaçants (BAP)
DGM09/UMBB/2011-2012 Page 7
• Le ciment Portland le ciment Portland au calcaire.
• Le ciment Portland au schiste calciné.
• Le ciment Portland au laitier.
Les ciments suivants conviennent mieux à la fabrication de béton répondant à des
exigences plus élevées, telles que haute résistance, délai de décoffrage raccourci où
bétonnage par temps froid:
• le ciment Portland composé (ciment spécial pour BAP).
• le ciment Portland à la fumée de silice.
• le ciment Portland.
• le ciment Portland au schiste calciné.
I.5.b)-L’eau :
Toute eau du réseau public d'eau potable convient à la fabrication de BAP. Les eaux
recyclées de gâchage et de lavage ne conviennent que sous certaines conditions restrictives.
En raison d'éventuels effets indésirables sur les propriétés du béton. Etant donné que le
dosage en eau influence de manière considérable sur la viscosité et la capacité de
remplissage du BAP, il est indispensable de s'écarter le moins possible de la valeur
planifiée. Il est ainsi très important de mesurer et de prendre en compte l'humidité des
granulats et tout spécialement du sable. Cas échéant, on tiendra également compte de la
teneur en eau des adjuvants.
I.5.c)-Les granulats :
Les granulats roulés où concassés peuvent en principe être utilisés. Les granulats
roulés en vrac présentent un plus petit volume de vide inter-granulaire, ce qui nécessite une
plus faible quantité de pâte de ciment pour le remplir. La flottabilité des granulats concassés
dans la pâte de ciment est cependant meilleure, en raison de leur plus grande surface
spécifique à masse identique. Afin d'empêcher tout risque de blocage du BAP par les barres
d'armature lors du coulage, on limite en général le diamètre maximal des granulats à 16 mm.
L'expérience a néanmoins montré qu'il était également possible d'utiliser des granulats de
diamètre maximal différent.
Le mélange pour béton (granularité) est caractérisé par une teneur élevée en sable et
en éléments fins. Le passant au tamis de 2 mm devrait être idéalement compris entre 38 et
Chapitre I : Généralité sur les Bétons autoplaçants (BAP)
DGM09/UMBB/2011-2012
42%. De même, la proportion de farines (0,125 mm) ne devrait pas être trop faible,
l'optimum étant situé entre 4 et 8%.
Le choix d'une granularité continue appropriée est très important, étant donné la forte
incidence du volume des vides sur la quantité nécessaire de pâ
Afin d'assurer une bonne stabilité du BAP (éviter toute ségrégation), il est
recommandé de choisir un sable spécialement optimisé, au besoin recomposé à partir de
plusieurs fractions.
Figure 2: CHOIX DE L
• En bleu, valeurs limites absolues selon SN EN 12 620.
• En rouge, fuseau conseillé pour béton vibré.
• Le fuseau optimal pour BAP est indiqué en blanc.
I.2.d)- Les ajouts minéraux :
Les ajouts cimentaires sont des
contribuent aux propriétés des coulis frais et durcis par action hydraulique où pouzzolanique
où les deux à la fois. Les pouzzolanes naturelles, les cendres volantes, le laitier de haut
fourneau granulé broyé et les fumées de silice en sont des exemples courants.
Ces ajouts sont incorporés aux mélanges de coulis où de béton pour différentes raisons:
• Améliorer Les caractéristiques rhéologiques des coulis (viscosité et stabilité).
• Améliorer la résistance du couli
Généralité sur les Bétons autoplaçants (BAP)
a proportion de farines (0,125 mm) ne devrait pas être trop faible,
l'optimum étant situé entre 4 et 8%.
Le choix d'une granularité continue appropriée est très important, étant donné la forte
incidence du volume des vides sur la quantité nécessaire de pâte de ciment.
Afin d'assurer une bonne stabilité du BAP (éviter toute ségrégation), il est
recommandé de choisir un sable spécialement optimisé, au besoin recomposé à partir de
: CHOIX DE LA GRANULARITE POUR UN BAP
En bleu, valeurs limites absolues selon SN EN 12 620.
En rouge, fuseau conseillé pour béton vibré.
Le fuseau optimal pour BAP est indiqué en blanc.
Les ajouts minéraux :
Les ajouts cimentaires sont des matériaux qui, combinés au ciment Portland,
contribuent aux propriétés des coulis frais et durcis par action hydraulique où pouzzolanique
où les deux à la fois. Les pouzzolanes naturelles, les cendres volantes, le laitier de haut
les fumées de silice en sont des exemples courants.
Ces ajouts sont incorporés aux mélanges de coulis où de béton pour différentes raisons:
Améliorer Les caractéristiques rhéologiques des coulis (viscosité et stabilité).
Améliorer la résistance du coulis durci et augmenter sa durabilité.
Page 8
a proportion de farines (0,125 mm) ne devrait pas être trop faible,
Le choix d'une granularité continue appropriée est très important, étant donné la forte
te de ciment.
Afin d'assurer une bonne stabilité du BAP (éviter toute ségrégation), il est
recommandé de choisir un sable spécialement optimisé, au besoin recomposé à partir de
GRANULARITE POUR UN BAP
matériaux qui, combinés au ciment Portland,
contribuent aux propriétés des coulis frais et durcis par action hydraulique où pouzzolanique
où les deux à la fois. Les pouzzolanes naturelles, les cendres volantes, le laitier de haut
les fumées de silice en sont des exemples courants.
Ces ajouts sont incorporés aux mélanges de coulis où de béton pour différentes raisons:
Améliorer Les caractéristiques rhéologiques des coulis (viscosité et stabilité).
Chapitre I : Généralité sur les Bétons autoplaçants (BAP)
DGM09/UMBB/2011-2012 Page 9
• Réduire le coût de la matière liante: ces ajouts étant le plus souvent des sous-produits
d'autres industries, leur incorporation dans le ciment avec des proportions pouvant atteindre
les 30% permet de réduire le prix de revient de la matière liante.
• Favoriser la pénétrabilité dans les fissures fines: certains de ces ajouts sont plus fins
que le ciment (fumée de silice).
L'utilisation croissante d'ajouts cimentaires dans le béton de ciment Portland a entraîné
la publication en 1982 d'une nouvelle norme CSA- A23.5, qui fut révisée en 1986. La norme
CSA A23.5 reconnaît trois groupes d'ajouts cimentaires : les fumées de silice, les
pouzzolanes, les Laitiers granulés.
I.5. e)-Les Superplastifiants :
Afin d'obtenir la très grande fluidité requise d'un béton auto-plaçant, on utilise
généralement un adjuvant fluidifiant de la dernière génération, à base de polycarboxylates.
Ces adjuvants permettent de réduire de manière importante le dosage en eau tout en ayant
également un effet sur la viscosité. L'efficacité d'un adjuvant peut être plus où moins
prononcée selon le ciment et les additions utilisés (compatibilité). De plus, un dosage élevé
en adjuvant retarde généralement le début de prise. L'utilisation d'un adjuvant stabilisateur
permet de réduire le risque de ségrégation du BAP (ressuage, granulats grossiers coulant
vers le bas), qui devient ainsi plus stable et moins sensible aux variations du rapport E/C.
Les superplastifiants interagissent avec les particules du ciment et celles des fines en
s’adsorbant à leur surface pour diminuer le phénomène de floculation. La grande fluidité
des bétons auto-plaçants est assurée par des dosages relativement important en
superplastifiants. Ainsi, les particules sont dispersées par combinaison d’effets
électrostatiques et stériques et la proportion d’eau libre est plus importante [Baron 96].
La capacité de remplissage d’un BAP croit avec le dosage en fluidifiant jusqu’à un
maximum au-delà duquel le phénomène de ségrégation apparaît. Selon [Okamura et al
1994] rapporté par [Trudel 1996], l’utilisation d’un superplastifiants à faible perte
d’étalement est essentielle pour la confection des bétons auto-plaçants. Certains fluidifiants
comme le FPC (fluidifiant constitué d’un mélange de deux polymères de structure très
complexe [Mivra 1998] permettent d’atteindre des étalements de 250 mm sans ségrégation,
ce qui n’est pas le cas avec PC (polymère de type polycarboxylate) et NC (naphtalène
sulfonate) par exemple [Hasni 1999].
Chapitre I : Généralité sur les Bétons autoplaçants (BAP)
DGM09/UMBB/2011-2012 Page 10
I.6. Classification des BAP :
La notion de classification des BAP est apparue tardivement et constitue pourtant un
paramètre essentiel du développement de ces bétons.
À l’origine, la formulation de BAP, imaginée par les Japonais (et, plus particulièrement, le
professeur Okamura à la fin des années1980), est conçue pour réaliser des ouvrages de génie
civil, à forte densité d’armatures, pour lesquels des anomalies de mise en œuvre étaient
redoutées. Aujourd’hui, et plus particulièrement en Europe, l’utilisation des BAP se
développe dans le domaine de la préfabrication et dans celui du béton de bâtiment coulé en
place, nécessitant des formulations de BAP différentes : pour le bâtiment elles doivent être
moins performantes techniquement (en termes de caractéristiques mécaniques à 28 jours et
de qualités d’ouvrabilité) et plus économiques.
Par contre, la problématique spécifique de la capacité à donner de beaux parements est à
prendre en compte pour les applications verticales.
On distingue donc aujourd’hui, en France (conformément aux Recommandations pour
l’emploi des BAP éditées par l’AFGC et le PN BAP), trois catégories :
� Catégorie 1 : il s’agit des ouvrages horizontaux de faible épaisseur (planchers,
dallages) pour lesquels le ferraillage est léger et le béton peut être facilement réparti sur
toute la surface ;
� Catégorie 2 : elle couvre les ouvrages horizontaux épais pour lesquels les risques de
ségrégation statique sont importants, et les ouvrages verticaux courants (on exclut le cas des
ouvrages à très forte densité de ferraillage) ;
� Catégorie 3 : ce sont les ouvrages exigus ou très fortement ferraillés (pour lesquels
l’écoulement du béton dans le coffrage est le plus difficile).
Références du chapitre I
[1] AFGC, "Recommandations pour l’emploi des bétons autoplaçants" Association française de génie civil, (2008)
[2] OKAMURA H., OZAWA K. "Self-compactable high performance concrete", International Workshop on High Performance Concrete, American Concrete Institute, Detroit, pp. 31-44, 1994.
[3] KHAYAT, K.H. Workability, testing, and performance of self-consolidating concrete, ACI
Materials Journal, 96, 346–353, (1999).
[4] ACI, ‘’Processes, Self-Compacting Concrete’’, Advanced Concrete Technology III, 203.9/3, (2003)