Béton fibré ultra-performant

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 ton fi bré ult ra-perfo rmant pour ali orer la dur abil it é des d alles de roul ement de pont Prof. Eugen Brühwiler ENAC – MCS : Maintenance, Construction et Sécurité des ouvrages Ecole Polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) LAVOC : Journée Technique 2006 – Chaussées écologiques

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Béton fibré ultra-performant pour améliorer ladurabilité des dalles de roulement de pont

Prof. Eugen BrühwilerENAC – MCS : Maintenance, Construction et Sécurité desouvrages

Ecole Polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL)

LAVOC : Journée Technique 2006 – Chaussées écologiques 

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Tables des matières

Sollicitations sévèresdes ouvrages en béton

Idée conceptuelle BFUP – ses propriétés

au service del‘ingénieur

Applications

Conclusions

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Points faibles d’ouvrages en béton vulnérablesaux endommagements (corrosion, …) :

Expositions sévères : Contact direct avec l’eau (contaminéeavec des chlorures):

Le béton armé conventionnel ne résiste pas assez longtemps !

 

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« Durcir » certaines zones pour améliorer ladurabilité de l’ouvrage :

Béton Fibré Ultra-Performant (BFUP) pour résister contre lesactions sévères

Le « high-tech » respecte et valorise l’éprouvé ! 

 

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Améliorer les dalles de roulement de pont

Idée : construction mixte BFUP – béton armé :

éléments de structure avec expositionsévère (chlorure)

éléments de structure avec action

mécanique élevée

béton armé à hautesperformances béton armé

conventionnel

BFUP

béton armé

 

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Concept d’application

dalle de roulement après élimination du bétond’enrobage (contaminé de chlorures)

« « Un manteau d Un manteau d ’ ’ hiver durable pour les ponts hiver durable pour les ponts »»

béton armé

 

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coulage d’une couche (3 cm) de BFUP étanchecure conventionnelle pendant 8 jours

Concept d’application

« « Un manteau d Un manteau d ’ ’ hiver durable pour les ponts hiver durable pour les ponts »»

béton armé

BFUP

 

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enrobé bitumineux et d’une épaisseur de 4cm (p.e.x. AB 11N)[sans étanchéité en lés, p.ex. LBP (lés bitume polymère)]traitement de surface de l’interface BFUP / enrobé avec uneémulsion (év. cloutage)

Concept d’application

« « Un manteau d Un manteau d ’ ’ hiver durable pour les ponts hiver durable pour les ponts »»

enrobé bitumineuxBFUP

béton armé

 

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combiner le BFUP avec de barres d’armatures pourrenforcer la dalle

Concept d’application

« « Un manteau d Un manteau d ’ ’ hiver durable pour les ponts hiver durable pour les ponts »»

béton armé

enrobé bitumineuxBFUP

 

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Idée conceptuelle : améliorer la performance ! 

simplifier les travaux et réduire les sources d’erreur

ne pas augmenter le coût d’intervention

réduire la durée des chantiers et des coûts d’utilisateur

améliorer la durabilité des ouvrages et réduire le coût demaintenance

 

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Idée conceptuelle :Construction composée BFUP – Béton armé

Fonction protectrice:

• „enduit épais“( étanchéité)

Fonction de portance et de protection:

• améliorer le comportement structural (rigidité)

• augmenter la résistance

BFUP (semelle de traction ou compression)

 

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BFUP – sa composition : CEMTECmultiscale ® CM 23

Fumée de silice

SF / C = 0.26

Ciment CEM I 52.5

1400 kg/m3

Sable de quartz

dmax=0.5 mm80 kg/m3

Super-fluidifiant : 1 %

Eau / liant = 0.155

Macro-fibres

L=10 mm, D=0.2 mm

Micro-fibres

« laine d’acier »

Fibres en acier : 700 kg/m

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BFUP – ses propriétés au service de l’ingénieur

Fabrication, transport et mise en place aisés et similaires au

béton conventionnel

 

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BFUP – ses propriétés au service de l’ingénieur

Comportement à la traction amélioré (14 MPa) et écrouissant

Résistance à la compression: 200 MPa, module E = 50 GPa

 

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BFUP – ses propriétés au service de l’ingénieur

Absorption capillaire: (très bon béton: 200)

Étanchéité et absence de fissures à l’état de service

BFUP

245 g/m . h

 

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BFUP – ses propriétés au service de l’ingénieur

Un matériau « cher » :

4 à 6’000 francs / m3 ou

120 à 180 francs / couche de 3 cm à utiliser pour simplifier (réduire le nombre de procédés)

à utiliser pour être plus rapide à utiliser seulement là où il vaut son argent ! 

… pour comparer: 2 à 4’000 francs/m3 mortier spécial

 

A li ti 1 R i ét t t él i t d

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Application 1: Remise en état et élargissement duPont sur la Morge près de Sion

Intervenants: MO : Canton du Valais Concept, conseils et contrôle de qualité: MCS-EPFL Projet détaillé : PRA Ingénieurs Conseils SA, Sion Production des matériaux: Proz Frères SA, Riddes Entrepreneur : Evéquoz SA, Conthey

 

Application 1:

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Application 1:Remise en état et élargissement d’un pont

Exécution : octobre / novembre 2004

 

Application 1:

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Application 1:Remise en état et élargissement d’un pont

 

Application 1:

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Application 1:Remise en état et élargissement d’un pont

Coût d‘intervention : + 12% par rapport à la méthodeconventionnelle (coût estimé)

 

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Défi: Mise en place du BFUP dans l‘espace étroit de 3cm entrele coffrage et le béton normal

BFUP (3cm)

Application 2: Revêtement des parapets d’un pont

A1 Furtbachbrücke, Würenlos AG

MO : Canton d‘Argovieexécution :août / sept. 2006

 

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Application 2: Revêtement des parapets d’un pont

 

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Application 3: Construction d’un passage supérieur

Nouvelle construction; BFUP préfabriqué (bordures) et coulésur place (joints, rotule, couche étanche de la dalle)

Fonction de portance du BFUP: résistance sur appui et rotule

Construction rapide: 25 jours pour la superstructure

MO: Landesamt Hessen,Wiesbaden Allemagne

Exécution: juin 2007

 

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Projets en étude :

Remplacement du béton d‘enrobage (6 cm) de lapartie d‘une pile de pont fortement exposée auxéclaboussures

Élargissement d‘un pont: gabarit routier et bande pourpiéton et cyclistes : couche supérieure et dalle enporte-à-faux en BFUP ; pas d‘augmentation descharges permanentes

EPFL, Projet de Master: S.Kost, 2006

 

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Développements en cours :

Développement d‘un BFUP pour le marché suisse

Optimisation du BFUP: fibrage, réduction de la quantité

de ciment, adjuvants Combinaison du BFUP avec des barres d’armatures en

acier amélioré

Divers aspects: Corrosion de surface, coulage vertical,réalisation de pentes > 2.5%

Etude d‘applications: équipements, bâtiments Mise en pratique et diffusion de la technologie …

 

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Conclusions – BFUP pour la réhabilitation

BFUP: un matériau „high-tech“ fabriqué et mis en placede manière conventionnelle

BFUP pour améliorer les „points faibles“ d‘ouvrages enbéton

BFUP pour améliorer la performance (durabilité,

résistance, économie) des ouvrages en béton Construction composée BFUP – béton armé

BFUP – un matériau prêt pour une ingénierie de structure créative et innovante … pour améliorer la construction en béton ! 

 

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Remerciements

Partenaires: EPFL (dès 1999); Staatssekretariat für Bildungund Forschung (dès 2002); Fonds National Suisse FNS (dès2004); KTI, Cemsuisse und vonMoos Stahl (dès 2006);ASTRA (dès 2006), Communauté européenne (dès 2006)

Applications: Canton du Valais; Canton d’Aargovie;Landesamt Hessen, Wiesbaden Allemagne; ...

Groupe BFUP au MCS-EPFL: Dr Emmanuel Denarié, DrKatrin Habel, Prof. Jean-Philippe Charron, Aicha Kamen,John Wüst, Andrin Herwig, Cornelius Oesterlee, Dr HamidSadouki, Prof. Minoru Kunieda.

 

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Références Brühwiler, E. & Denarié, E & Habel, K. (2005). Ultra-High Performance Fibre

Reinforced Concrete for advanced rehabilitation of bridges. Proceedings  fibSymposium "Keep Concrete Attractive", Budapest, 2005.

Brühwiler, E., Denarié, E., Putallaz, J.-C, (2005) Instandsetzung einer Betonbrücke mitultrahochleistungsfähigem Faserfeinkornbeton (UHLFB). Beton- und Stahlbetonbau,100. Jahrgang, Heft 8, August 2005.

Denarié E. (2005). Structural rehabilitations with Ultra-High Performance FibreReinforced Concretes (UHPFRC), Keynote lecture, Int. Conf. on Concrete Repair,Rehabilitation and Retrofitting – ICCRRR’05, November 2005, Cape Town.

Denarié E., Wuest J., Putallaz J.C., Brühwiler E., (2005), Béton Fibré Ultra Performantpremière application en réhabilitation, Tracés n°17, 2005.

Habel K.: Structural behaviour of composite “UHPFRC-concrete” elements, Doctoralthesis, Swiss Federal Institute of Technology, Lausanne, Switzerland, 2004.

Habel K., Denarié E., Brühwiler E., (2005), "Bauteile aus ultrahochleistungsfähigemFaserbeton (UHPFRC) und traditionellem Stahlbeton". Beton-und Stahlbetonbau,Vol. 100, No 2, February 2005.

Denarié E, Brühwiler E., (2001), "Comportement d’Eléments de Structure Hybridesformés de Béton Traditionnel et de Matériaux Cimentaires Avancés" , (RF)2B JournéesScientifiques, Université Laval – Québec, 2001.

Rossi P., Development of new cement composite material for construction,Proceedings of the International Conference on Innovations and Developments In

Concrete Materials and Construction,, University of Dundee, Ed. by R. K. Dhir, P.C.Hewlett, L. J. Csetenyi, pp 17-29, Dundee, Scotland, September, 2002.