Fibres dans le Béton

AvisLAssociation bton Qubec et les manufacturiers de fibres mettent ce document titre consultatif seulement. Ce guide technique ne saurait remplacer lopinion dun expert et ne saurait lier lAssociation bton Qubec ni ses mandataires et reprsentants. Il est suggr de vrifier si linformation contenue dans ce guide est applicable et pertinente au projet en cours. LAssociation bton Qubec et ses mandataires se dchargent de toute responsabilit pour toute erreur, inexactitude ou omission relies linformation contenue dans ce guide.

2005 Association bton Qubec

Tous droits rservs. Aucune partie de ce guide ne peut tre reproduite sous quelque forme que ce soit, sans la permission de lditeur, sauf pour la citation de brefs passages des fins professionnelles, ducatives ou journalistiques.

Dpt lgal Bibliothque nationale du Qubec ISBN 2-923379-00-4

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Guide de bonnes pratiques pour lutilisation des fibres dans le bton

Table des matiresPAGE INTRODUCTION ................................................................................................................................5 CHAPITRE 1- NORMES ET RFRENCES.....................................................................................7 1-1 Normes .......................................................................................................................................7 1-2 Index du vocabulaire technique.......................................................... ........................................7 1-3 Rfrences techniques ...............................................................................................................7 1-4 Sites Internet de rfrence .........................................................................................................8 1-5 Rfrences des manufacturiers de fibres...................................................................................8 CHAPITRE 2 - UTILISATION DES FIBRES DANS LE BTON .......................................................9 2-1 Amliorations des caractristiques mcaniques ........................................................................9 2-2 Contrle de la fissuration de retrait ............................................................................................9 2-3 Avantages du bton fibr..........................................................................................................10 2-4 Applications ..............................................................................................................................10 CHAPITRE 3 - PROCDURES POUR LA COMMANDE DE BTON FIBR...............................11 3-1 Responsabilits des intervenants pour une commande de bton selon une alternative de performance ou de prescription........................................................................11 3-2 Procdures gnrales pour la commande de bton ................................................................11 3-3 Procdures pour une commande de bton selon une alternative de performance .................12 3-4 Procdures pour une commande de bton selon une alternative de prescription ..................12 3-5 Spcifications pour la commande des fibres............................................................................12 3-6 Quantit de fibres incorporer dans le bton..........................................................................12 3-7 Conformit des matriaux utiliss dans la production de bton fibr ......................................13 CHAPITRE 4 - TYPES DE FIBRES ET PROPRITS.................................................................15 4-1 Fibres synthtiques ..................................................................................................................15 4-2 Fibres mtalliques ....................................................................................................................16 4-3 Proprits des fibres ................................................................................................................18 4-3-1 La notion de fibres structurales....................................................................................18 4-3-2 Le facteur dlancement...............................................................................................18 4-3-3 La performance ............................................................................................................19 4-3-4 La valeur de rsistance rsiduelle ...............................................................................19 4-3-5 La distribution des contraintes mcaniques.................................................................19 4-3-6 La rsistance labrasion ............................................................................................20 4-3-7 Les proprits spcifiques chaque type de fibres ....................................................20 CHAPITRE 5 - RHOLOGIE DU BTON .....................................................................................21 5-1 Introduction des fibres dans le bton .......................................................................................21 5-2 Squence dintroduction des fibres ..........................................................................................21 5-3 Proportion des constituants......................................................................................................21 5-4 Rapport E/L et rsistance la compression ............................................................................22 5-5 Quantit de fibres incorporer au bton .................................................................................22 5-6 Affaissement du bton et adjuvants .........................................................................................24Guide de bonnes pratiques pour lutilisation des fibres dans le bton

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PAGE CHAPITRE 6 - FINITION DU BTON FIBR ...............................................................................25 6-1 Pompage du bton ...................................................................................................................25 6-2 Finition de surface ....................................................................................................................26 6-3 Bton arm ...............................................................................................................................27 6-4 Traits de scie.............................................................................................................................27 CHAPITRE 7 - QUALIT ET PERFORMANCE ............................................................................29 7-1 Essais de contrle de qualit ...................................................................................................29 7-2 Maniabilit ................................................................................................................................29 7-3 Dispersion et homognisation ................................................................................................30 7-4 Responsabilits des intervenants face la performance.........................................................30 7-5 Rsistance la corrosion .........................................................................................................30 CHAPITRE 8 - UTILISATIONS SPCIALES ...............................................................................31 8-1 Dalles sans joints de contrle ..................................................................................................31 8-2 Bton projet ............................................................................................................................31 8-3 Bton infiltration de coulis (SIFCON) ....................................................................................31 8-4 Dalles sur pieux. .......................................................................................................................32 8-5 Coffrage isolant ........................................................................................................................32 TABLEAUX Tableau 3-1 Tableau 4-1 Tableau 4-2 FIGURES Figure 2-1 Figure 4-1 Figure 4-2 Figure 4-3 Figure 4-4 Figure 4-5 Figure 6-1 Figure 6-2 Figure 6-3 Figure 6-4 Figure 8-1 ANNEXE I

Commande de bton selon une alternative de performance ou de prescription......14 Proprits des fibres synthtiques ............................................................................17 Facteur dlancement ................................................................................................18

Texture dun bton fibr...............................................................................................9 Microfibres synthtiques............................................................................................15 Macrofibres synthtiques ..........................................................................................16 Gomtrie des fibres mtalliques .............................................................................16 Fibres mtalliques .....................................................................................................18 Essais de lASTM C 1018 .........................................................................................19 Pompage du bton ....................................................................................................25 Espace libre la sortie .............................................................................................25 Finition du bton fibr................................................................................................26 Traits de scie pour une dalle sur sol .........................................................................27 Dalles sans joints de contrle ...................................................................................31 INDEX DU VOCABULAIRE TECHNIQUE ................................................................33

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IntroductionLobjectif principal de ce document est dindiquer et de clarifier les bonnes pratiques actuelles recommandes lors de lutilisation de fibres dans un bton de masse volumique normale. Ce guide traite de lensemble des pratiques reconnues par lindustrie au Qubec. Ce document se veut un outil et sadresse tous ceux qui oeuvrent la conception, la production et la mise en oeuvre du bton fibr. Les intervenants cibls par ce document sont les firmes de gnie conseil, les propritaires, les entrepreneurs, les finisseurs, les producteurs de bton et tous les conseillers techniques relis lindustrie du bton. Ce guide de bonnes pratiques a t ralis en collaboration avec les reprsentants des manufacturiers de fibres mtalliques et de fibres synthtiques. LAssociation bton Qubec tient remercier chaleureusement les participants de leur prcieuse collaboration.


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Chapitre 1 - Normes et rfrences1-1 Normes Canadiennes : NQ 2621-900 Btons de masse volumique normale et constituants. Bureau de normalisation du Qubec, Qubec, 37 p. 2002. CSA A23.1/.2 Bton : constituants et excution des travaux/Essais concernant le bton. Association canadienne de normalisation, Canada, 453 p. 2004. Appendice H : Bton de fibres; A23.2-16C : Dtermination du contenu en fibres mtalliques dans le bton plastique. Amricaines (American Society for Testing and Materials, ASTM) : Specification for Steel Fibers for Fiber-Reinforced Concrete; ASTM A 820 ASTM C 418 Standard Test Method for Abrasion Resistance of Concrete by Sandblasting; ASTM C 779 Standard Test Method for Abrasion Resistance of Horizontal Concrete Surfaces; ASTM C 995 Test Method for Time of Flow of Fiber-Reinforced Concrete Through Inverted Slump Cone; ASTM C 1018 Test Method for Flexural Toughness and First-Crack Strength of Fiber-Reinforced Concrete (Using Beam with Third-Point Loading); ASTM C 1116 Standard Specification for Fiber-Reinforced Concrete and Shotcrete; ASTM C 1399 Test Method for Obtaining Average Residual-Strength of Fiber-Reinforced Concrete; ASTM C 1550 Standard Test Method for Flexural Toughness of Fiber Reinforced Concrete (Using Centrally Loaded Round Panel). Japonaises : JCI-SF4 Standards for Test Methods of Fiber Reinforced Concrete. Japan Concrete Institute, Toyko, 1984. 1-2 Index du vocabulaire technique Un index du vocabulaire technique utilis dans lindustrie est annex ce document. Les mots en italique dans le texte sont dfinis dans cet index. 1-3 Rfrences techniques Amerian Concrete Institute (ACI) ACI 302.1R Guide for Concrete Floor and Slab Construction; ACI 360R Design of Slabs on Grade; ACI 506.1R State-of-the-Art Report on Fiber-Reinforced Shotcrete; ACI 544-1R State-of-the-Art Report on Fiber Reinforced Concrete; ACI 544-2R Measurement of Properties of Fiber Reinforced Concrete; ACI 544.3R Guide for Specifying, Proportioning, Mixing, Placing and Finishing Steel Fiber-Reinforced Concrete;


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ACI 544-4R Design Considerations for Steel Fiber Reinforced Concrete; Rapport Guide sommaire des coffrages isolants et du bton arm de fibres. Rapport du Groupe Teknika inc. Association du Coffrage Isolant, Qubec, mai 2004. 1-4 Sites Internet de rfrence Normes NQ : http://www.bnq.qc.ca Normes CSA : http://www.csa-international.org Normes ASTM : www.astm.org American Concrete Institute : www.aci-int.org 1-5 Rfrences des manufacturiers de fibresAdjuvants Euclid Canada Michel Lessard ([email protected]) 2835, boul. Grande Alle Saint-Hubert (Qubec) J4T 2R4 www.euclidchemical.com Axim Italcementi Group Jean-Yves Charbonneau ([email protected]) 480 rue Williams Trois-Rivires Ouest (Qubec) G9A 3J4 www.aximconcrete.com Bekaert Luc Lemoyne ([email protected]) 5501 Route Transcanadienne Pointe Claire (Qubec) H9R 1B7 www.bekaert.com Grace Canada inc. Louis Thouin ([email protected]) 255 Avenue Lafleur Lasalle (Qubec) H8R 3H4 www.graceconstruction.com Master Builders Technologies Jean Larivire ([email protected]) 8725, boul. Pascal-Gagnon, bur 100 Saint-Lonard, (Qubec) H1P 1Y5 www.masterbuilders.com Optimet Concrete Products Lte Paul Lafontaine ([email protected]) 245 Bridge Lane Barrington, Ilinois. 60010 USA www.optimetconcrete.com SI Concrete Systems Mylne Houle ([email protected]) 335, Chemin du Coteau Rigaud, (Qubec) J0P 1P0 www.siconcretesystems.com Tl. : (450) 465-2233 Tlec : (450) 465-2140

Tl. : (514) 953-3703 Tlec : (819) 375-0738

Tl : Tlec:

(450) 979-1117 (450) 979-1159

Tl : (514) 366-3362 Tlec : (514) 366-0727

Tl : (514) 325-9133 Tlec : (514) 328-9323

Tl : (847) 487-7351 Tlec : (847) 487-0857

Tl. : (450) 451-0800 Tlec : (450) 451-0802

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Chapitre 2 - Utilisation des fibres dans le btonLes fibres de diffrentes compositions incorpores au bton ont pour effet daugmenter la rsistance rsiduelle du bton. Dans certains cas, lutilisation de fibres permet de renforcer la structure. En gnral, les fibres permettent une meilleure rpartition des contraintes mcaniques. Ce chapitre prsente les types douvrages en bton fibr, les proprits physiques majeures relies lutilisation de fibres et les avantages du bton fibr. 2-1 Amlioration des caractristiques mcaniques Lutilisation de fibres augmente la ductilit du bton, cest--dire ses caractristiques en postfissuration. De plus, lutilisation de fibres peut apporter une amlioration en flexion, en tension, en torsion et en cisaillement ainsi qu la rsistance aux impacts et la fatigue. Un bton fibr continue donc supporter des charges aprs la formation de fissures. Laugmentation de la capacit en flexion est obtenue grce laugmentation de la rsistance rsiduelle par lutilisation des fibres. Cette proprit est aussi fonction de la nature, de la quantit et de lefficacit des fibres utilises. Il est important de se rappeler que la distribution uniforme des fibres dans le mlange est la condition essentielle pour obtenir une amlioration des caractristiques mcaniques du bton fibr. Il faut combiner tout apport de fibres dans le bton des techniques dinsertion des fibres permettant dviter la formation doursins . La section 5-2 de ce document dcrit la squence dintroduction des fibres dans le bton. 2-2 Contrle de la fissuration de retrait Selon lefficacit du type de fibres utilis, il est possible de mieux contrler et de diminuer le phnomne de fissuration et daugmenter les proprits mcaniques en postfissuration. Pour optimiser le contrle de la fissuration, les fibres doivent tre distribues de manire homogne dans le bton tout en ayant un dosage adquat (figure 2-1). Lutilisation de fibres aide donc diminuer la fissuration cause par le retrait plastique. Pour le bton durci, le retrait de schage reste prsent, mais les fissures sont mieux contrles. Les fissures sont donc plus minces, moins longues et mieux distribues sur la surface totale de louvrage. Elles peuvent mme savrer invisibles lil nu.

Figure 2-1

Texture dun bton fibr


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2-3 Avantages du bton fibr Les avantages de lutilisation des fibres dans le bton sont prsents selon laspect technique et conomique. Aspect technique. Lutilisation dun bton fibr est avantageuse principalement au niveau du contrle de la fissuration ainsi que du support de charge, tout dpendamment du type de fibres et du dosage utilis. Les principaux avantages techniques sont : un renforcement tridimensionnel uniformment distribu travers le bton; une augmentation de la tnacit grce au comportement en postfissuration (rsistance rsiduelle); une nergie dabsorption leve; une rsistance aux impacts leve; une rsistance la fatigue leve; une augmentation de la rsistance en cisaillement. Aspect conomique. Les principaux avantages conomiques des btons fibrs sont : une rduction des intervenants sur le chantier, ce qui implique une rduction du cot de mise en place et du temps de construction; une optimisation du dimensionnement. 2-4 Applications La recherche et le dveloppement ont permis dappliquer un concept de renforcement structural diffrents types douvrages en bton. De par leurs proprits, les fibres trouvent un vaste domaine dapplications o il faut rduire les risques de fissuration, augmenter la rsistance aux impacts et tirer parti de lamlioration de la performance du bton pour optimiser le dimensionnement des ouvrages. Le bton fibr est utilisable dans tous les domaines du gnie civil, aussi bien dans les constructions industrielles, commerciales et institutionnelles que rsidentielles. Le chapitre 8 dcrit plus en dtail des utilisations spciales de bton fibr.

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Chapitre 3 Procdures pour la commande de bton fibrLe propritaire ou le concepteur douvrages se doit de considrer les paramtres de fabrication du bton fibr afin den optimiser la performance. Ce chapitre dcrit les procdures suivre pour faciliter la commande dun bton fibr de qualit. 3-1 Responsabilits des intervenants pour une commande de bton 3-1 selon une alternative de performance ou de prescription La norme CSA A23.1 spcifie deux mthodes pour commander le bton selon une alternative de performance ou de prescription. La commande par performance responsabilise le producteur de bton qui se doit de livrer un produit performant selon les critres demands par le propritaire. Quant la commande par prescription, elle responsabilise le propritaire ou le concepteur lorsque des paramtres de dosage sont fournis. Il est recommand de consulter un ingnieur pour obtenir les informations appropries pour la conception de louvrage. Si le professionnel ncessite plus dinformations, il est suggr de se rfrer aux manufacturiers de fibres (voir la section 1-5). Le tableau 1 Commande de bton selon une alternative de performance ou de prescription , provenant du tableau 5 de la norme CSA A23.1, dcrit les responsabilits des intervenants pour chacune de ces mthodes. 3-2 Procdures gnrales pour la commande de bton Le bton est command au volume en m3 de bton frais dchargs du malaxeur. Pour le bton projet par voie humide, le volume est aussi calcul partir des quantits livres par m3. Il est possible de choisir de calculer le volume partir de la surface lorsque la mise en place du produit dans louvrage est plane, de fini et dpaisseur uniforme. Les informations gnrales spcifier sont les suivantes : la classe dexposition du bton; le type de bton fibr ou projet demand; les types de ciment (GU, GUb-SF ou ternaire); la dimension nominale des granulats; laffaissement1 le dbit requis la livraison (m3/heure); la teneur en air entran lorsque requis; la masse volumique lorsque du bton lger structural est requis. Lorsque ces paramtres sont spcifis, il faut procder au choix de la mthode de commande du bton selon une alternative de performance ou de prescription.

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tant donn que l'utilisation de fibres diminue l'affaissement du bton, il faut porter une attention particulire sa valeur. La valeur de l'affaissement doit tre relie la mthode de mise en place slectionne et aux particularits de l'lment btonner. L'ingnieur doit porter une attention particulire afin de spcifier un affaissement aprs l'ajout de fibres et de superplastifiants. L'ingnieur doit viter de mentionner une valeur de l'affaissement qui correspond celle d'un bton sans fibres et qui sort de l'usine de production. Il est important que le bton auquel seront incorpores les fibres ait une fluidit permettant l'introduction et la dispersion homogne des fibres. La norme CSA A23.1 dlimite les modalits pour l'ajout d'eau (article 5.2.4.3.2). Par contre, pour viter de modifier le rapport E/L, il est suggr d'utiliser des adjuvants. (superplastifiants et/ou rducteurs d'eau de moyenne porte). Voir la section 5-6 pour plus d'information.


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3-3 Procdures pour une commande de bton selon une alternative de performance Lorsque le propritaire ou le concepteur choisit de commander le bton selon une alternative par performance, les paramtres suivants sont ajouter aux informations gnrales spcifies au producteur de bton (section 3-2): la rsistance la compression; les rsistances rsiduelles du bton fibr; les critres de rsistance la flexion du bton (lorsque requis); tout autre critre de conception et toute donne ncessaire.

Avis aux producteurs de bton : Il est noter que le producteur de bton qui dsire raliser un dosage adquat doit connatre les donnes relies la conception de louvrage. Il est fortement conseill que le producteur de bton contacte le manufacturier de fibres de mme que le manufacturier dadjuvants pour la formulation du dosage.3-4 Procdures pour une commande de bton selon une alternative de prescription Lorsque le propritaire ou le concepteur choissent de commander le bton selon une alternative de prescription, les paramtres suivants sont ajouter aux informations gnrales spcifies au producteur de bton (section 3-2) : le contenu cimentaire en m3; la quantit maximale deau ajouter en l/m3 (incluant lhumidit des granulats); le pourcentage dair entran lorsque ncessaire (type, nom, plage du dosage utiliser pour obtenir la valeur requise); la quantit dadjuvants lorsque ncessaire en l/m3 ou en ml/100 kg de liant et le type utiliser; la quantit en kg/m3 et le type de fibres utiliser. 3-5 Spcifications pour la commande des fibres Les critres suivants doivent obligatoirement tre joints la commande de fibres : la dsignation normative (principalement les normes ASTM); la quantit requise en kg ou en livres; les types de fibres admissibles; Les spcifications suivantes sont ajouter lors de lutilisation de fibres mtalliques : le diamtre, le diamtre quivalent ou lchelle de variation admissible du diamtre; la longueur ou longueur nominale; le type de dformation (si requis). Il est recommand dajouter : la rsistance rsiduelle quivalente du bton fibr (Re,i); les recommandations du manufacturier de fibres; les certificats de conformits des fibres (essais ASTM A820 pour les fibres mtalliques et ASTM C1116 pour les fibres synthtiques). 3-6 Quantit de fibres incorporer dans le bton La section 5-5 de ce document prcise la quantit de fibres incorporer dans le bton.

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3-7 Conformit des matriaux utiliss dans la production de bton fibr Les usines qui dtiennent une certification BNQ ont un protocole qui certifie que chacun des produits utiliss dans la production du bton fibr est conforme aux normes NQ et CSA en vigueur. Il est important que le contenant des diffrents types de fibres soit identifi en vue de se conformer la norme NQ 2621-900. Pour une usine non-certifie, le propritaire ou le concepteur doit sassurer que les produits entrant dans la production du bton fibr soient conformes aux normes suivantes : le ciment doit tre conforme la norme CSA A3001; leau doit respecter les critres mentionns dans la norme NQ 2621-900, article 6.1.5; les granulats doivent respecter les exigences de la partie IV de la norme NQ 2560-114; les adjuvants entraneurs dair utiliss doivent tre conformes aux exigences de la norme ASTM C 260; les adjuvants chimiques et les superplastifiants doivent tre conformes aux exigences des normes ASTM C 494/C 494M; les fibres mtalliques doivent dtenir un certificat de conformit selon la norme ASTM A 820 pour chaque lot; les macrofibres synthtiques doivent rencontrer le type III de la norme ASTM C1116; les colorants doivent respecter la norme ASTM C 979 pour chaque lot.


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14L'entrepreneur doit : (a) certifier que l'usine, l'quipement et tout le matriel utilis dans la fabrication du bton rencontrent les exigences de la norme CSA A23.1; (b) certifier que la formule de mlange satisfait aux exigences de la norme CSA A23.1; (c) certifier que la production et la livraison du bton rencontreront les exigences de la norme CSA A23.1; (d) certifier que le bton rencontre les critres de performance spcifis; (e) si requis, prparer et mettre en pratique un plan de contrle de qualit afin d'assurer que les exigences du propritaire et de l'entrepreneur concernant la performance seront rencontres; (f) si spcifi, certifier que le producteur de bton rencontre les exigences de certification de l'industrie; (g) la demande du propritaire, soumettre une documentation satisfaisante dmontrant que le mlange propos rencontrera les exigences de rsistance, de durabilit et de perfomance requis; (a) certifier que l'usine, l'quipement et tous les matriaux utiliss dans la production du bton rencontrent les exigences de la norme CSA A23.1; (b) s'assurer que le bton rencontre les critres de prescription fournis par le propritaire; (c) signaler l'entrepreneur tous problmes ou toutes dficiences anticips relis aux paramtres du mlange qui pourraient affecter la construction. Le producteur de bton doit : (a) travailler avec le producteur de bton afin d'tablir les proprits du bton rencontrant les critres de performance pour le bton frais et durci, prenant en considration les critres de l'entrepreneur pour la construction et la mise en place ainsi que les critres de performance exigs par le propritaire; (b) soumettre des documents dmontrant que les exigences du propritaire relativement la performance ont t rencontrs; (c) prparer et mettre en pratique un plan de contrle de qualit pour assurer que les critres de performance spcifis par le propritaire seront rencontrs et soumettre au propritaire des documents dmontrant que ses exigences de performance ont t rencontres. (a) planifier les mthodes de construction en se basant sur les proportions des constituants et les paramtres tablis par le propritaire; (b) obtenir l'approbation du propritaire pour tout cart par rapport aux proportions du mlange ou aux paramtres spcifis; (c) signaler au propritaire tous problmes ou toutes dficiences anticipes relis aux paramtres du mlange pouvant affecter la construction.

Tableau 3-1 Commande de bton selon une alternative de performance ou de prescription

Alternatives

Le propritaire doit spcifier :

PERFORMANCE

(a) les critres structuraux requis incluant la rsistance la compression l'ge spcifi;

Le propritaire exige que le producteur de bton assume la responsabilit pour la performance du bton la livraison et l'entrepreneur assume la responsabilit pour le bton mis en place.

(b) les critres de durabilit requis incluant la classe d'exposition;

(c) les critres additionnels de durabilit, de stabilit volumique et d'architecture, de dveloppement durable et tout autre critre additionnel de performance, de prqualification ou de vrification;

(d) les exigences de gestion de la qualit1;

(e) si le producteur de bton doit satisfaire aux exigences des programmes de certification de l'industrie du bton;


(f) toutes autres proprits qui pourraient tre requises afin de rencontrer les performances spcifies.

PRESCRIPTION

Le propritaire assume la responsabilit pour le bton command.

(a) les proportions du mlange incluant les quantits massiques de tous les constituants (adjuvants, granulats, matriaux cimentaires, eau) par m3 de bton; (b) la plage admissible de la teneur en air; (c) la plage admissible de l'affaissement; (d) l'utilisation d'un plan de contrle de qualit (si requis); (e) d'autres exigences applicables.

(1) Le propritaire peut accepter les programmes de certification des associations provinciales ou rgionales de bton prt l'emploi (c.--d. APRMCA Concrete production Facilities Certification Program, Association bton Qubec BNQ 2621-905, RMCAO Approuved Quality Plan, MRMCA, SRMCA Concrete production Facilities Certification Program, ARMCA Alberta Certification of Concrete Production Facilities, BCRMCA). Ces programmes de certification traitent des matriaux, de la manutention, du dosage, des quipements, etc., et assurent la capacit du producteur fabriquer un bton tel que spcifi par chacun des programmes.

Note : Se rfrer l'annexe J de CSA A23.1-2004 pour avoir plus dinformations et des directives spcifiques sur l'utilisation de ce tableau.

Rfrence : Tableau 5 de CSA A23.1

Chapitre 4 - Types de fibres et propritsIl existe sur le march diverses catgories de fibres pouvant tre incorpores au bton. Voici les quatre classes de fibres existantes : synthtique (acrylique, aramide, carbone, nylon, polyester, polythylne et polypropylne); naturelle (bagasse, noix de coco, jute, maguey, banane, palmier et bambou); mtallique (inoxydable, galvanis, fil tir froid, tle dcoupe, extrusion de matire fondue); verre (sodocalcique, borosilicat, Cem-Fil et NEG); Ce chapitre dcrit les fibres qui sont les plus utilises dans le bton prpar au Qubec, soit les fibres synthtiques et les fibres mtalliques. Il est suggr de se rfrer au document de lACI 544 pour obtenir de linformation sur les fibres de verre et les fibres naturelles. 4-1 Fibres synthtiques Les fibres synthtiques proviennent des polymres organiques et sont le rsultat de recherches et des dveloppements de lindustrie ptrochimique et du textile. Les fibres reconnues comme les plus rsistantes sont : les polyolfines, les polypropylnes, les polythylnes, le nylon et le carbone. Les fibres synthtiques sincorporent la pte de ciment sans provoquer de raction chimique et sans se corroder. De plus, lallongement la rupture des fibres synthtiques, qui est de 15 20 %, favorise la ductilit du bton. Les fibres synthtiques tires des matires plastiques sont, par contre, peu rsistantes au feu. La temprature de fusion ou temprature laquelle les fibres deviennent trs molles et perdent leurs proprits est denviron 160C. Lappendice H de la norme CSA A23.1 classe les fibres synthtiques en deux catgories selon leur dimension : les microfibres et les macrofibres synthtiques. Les microfibres synthtiques : La classification des microfibres synthtiques seffectue partir de la dimension et du poids de la fibre, conformment lindustrie du textile. Le diamtre ou le diamtre quivalent doit tre converti en denier. Les microfibres synthtiques sont en forme de monofilament trs fin ou fibrill (figure 4-1). Leur longueur varie de 0,8 50 mm et leur diamtre est infrieur 0,2 mm. Les microfibres synthtiques sont utilises pour diminuer le retrait plastique. Lamlioration des proprits mcaniques par lutilisation de macrofibres synthtiques est proportionnelle leur taux daddition et leur efficacit. De plus, ces fibres apportent une augmentation de la tnacit du bton et, par le fait mme, elles amliorent son comportement en postfissuration.Figure 4-1 Microfibres synthtiques


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Les macrofibres synthtiques : ces fibres sont en forme de filaments grossiers (figure 4-2). Leur longueur varie de 25 65 mm et leur diamtre quivalent est de 0,2 1,2 mm. Lutilisation de ce type de fibre permet une meilleure rsistance aux impacts et la fatigue et amliore le contrle de la fissuration. Certains types de fibres sont aussi reconnus pour diminuer la fissuration provoque par le retrait plastique. Le tableau 4-1 (page suivante), traduit du document de lACI 544-1R, prsente diffrents types de fibres synthtiques ainsi que leurs proprits mcaniques.

Figure 4-2

Macrofibres synthtiques

4-2 Fibres mtalliques Les fibres mtalliques sont de types et de formes varies et prsentent une trs bonne compatibilit avec le bton. La figure 4-3 prsente diffrentes gomtries de fibres mtalliques. Les fibres sont composes dacier au carbone, dacier inoxydable ou dacier galvanis contre la corrosion. En gnral, la longueur des fibres varie de 25 60 mm et le diamtre varie de 0,5 1,3 mm. La fabrication des fibres mtalliques seffectue selon plusieurs mthodes en relation avec leurs formes gomtriques multiples (ASTM A 820).

Figure 4-3

Gomtrie des fibres mtalliques

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Tableau 4-1 Proprits des fibres synthtiques

Rfrence : Note : Carbone I = Carbone II = Carbone III =

Tableau 4.1 de ACI 544.1

base de polyacrylonitrile, module lev. base de polyacrylonitrile, rsistance la traction leve. bas sur un angle isotropique lev, usage gnral.


Carbone IV =

bas sur un angle msophase haute performance

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La norme ASTM A 820 identifie cinq types de fibres mtalliques : type I : fil tir froid; type II : tle dcoupe; type III : extrusion de matire fondue; type IV : autres fibres; type V : fabriqus par rasage de fil trfil. La plupart des fibres disponibles sur le march qubcois sont de type I (figure 4-4).

Figure 4-4 Fibres mtalliques

4-3 Proprits des fibres 4-3 4-3-1 La notion de fibres structurales La notion de fibres structurales nest applicable qu certains types de fibres mtalliques pour lesquelles les rsistances rsiduelles sapparentent laction structurale des armatures traditionnelles. Il est important de raliser que le terme fibre structurale est inapplicable la plupart des types de fibres. Il est noter que les applications de dalles sur sol ne sont pas considres comme tant structurales. Les fibres mtalliques et les macrofibres synthtiques peuvent tre utilises en concentration ncessaire pour satisfaire aux spcifications du devis. 4-3 4-3-2 Le facteur d'lancement Le facteur d'lancement est dfini par un ratio gomtrique. Le facteur d'lancement est donc le ratio qui reprsente le rapport de la longueur sur le diamtre quivalent de la fibre. Le tableau 4-2 indique des valeurs de ratio pour certains types de fibres.

Types de fibres Macrosynthtiques Mtalliques Fonte amorphe Polypropylne CarboneTableau 4-2

lancement (L/D) 50-100 25-100 1200-1400 140-1700 150-400

Facteur dlancement

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Le lien entre la matrice du bton et la fibre augmente proportionnellement avec le facteur d'lancement. Par contre, les fibres avec un facteur d'lancement suprieur 60 et dotes d'une gomtrie particulire sont potentiellement susceptibles de former des oursins . 4-3 4-3-3 La performance La performance des fibres est directement relie la valeur de rsistance rsiduelle quil est possible dobtenir pour une formulation donne dun bton. La performance des fibres est value selon diffrentes normes japonaises et amricaines (section 1-1). 4-3 4-3-4 La valeur de rsistance rsiduelle Les fibres dans le bton apportent une meilleure rsistance aux dformations en flexion des ouvrages de bton soumis des charges. Cest lorsque apparat la premire fissure que les fibres sont sollicites et quil est possible de dterminer une valeur de rsistance rsiduelle. Effectivement, les fibres apportent une meilleure cohsion et rsistance intrinsque de la matrice et augmentent ainsi la rsistance la propagation et laugmentation de la fissuration. Les fibres permettent une reprise de charge en postfissuration. Il existe trois mthodes dessais de rfrence qui donnent des valeurs diffrentes pour la dtermination de la rsistance rsiduelle : ASTM C1018 :dtermine le facteur de rsistance rsiduelle; ASTM C1399 :dtermine la rsistance rsiduelle moyenne; JCI SF-4 : dtermine la rsistance rsiduelle quivalente. Lessai JCI SF-4 est le plus utilis pour les mthodes de conception. 4-3 4-3-5 La distribution des contraintes mcaniques Un des principaux avantages de lajout des fibres est le meilleur contrle de la postfissuration du bton. Les fibres ont la particularit dabsorber lnergie de fissuration et de redistribuer les contraintes mcaniques dans la matrice du bton. La rpartition des fibres dans la masse du bton permet de diffrer la rupture fragile du bton en sopposant la propagation des microfissures (figure 4-5). Selon les fibres utilises et les ouvrages auxquels elles sont incorpores, ce rle se traduit par des amliorations en postfissuration relatives : la rsistance la traction; la rsistance aux impacts; la rsistance la fatigue; la rsistance labrasion; la rduction des fissures de retrait.

Figure 4-5

Essais de lASTM C 1018


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4-3 4-3-6 La rsistance labrasion Lessai de rsistance labrasion seffectue selon les normes ASTM C 418 et C 779. Un article de la revue Concrete Technology Today de lAssociation Canadienne du Ciment explique la rsistance labrasion de la manire suivante :

Les informations sur la rsistance labrasion du bton fibr sont rares et conflictuelles. Selon les valeurs disponibles, lorsque lrosion est provoque par la cavitation et par laction abrasive dun fort dbit deau ou limpact de larges dbris, cest alors que le bton fibr amliore la rsistance labrasion. Par contre, pour une rosion de basse vitesse, cest plutt la proprit de la matrice et des granulats que celle de lutilisation de fibres qui dtermine la rsistance labrasion. De la mme faon, cest galement la proprit de la matrice qui dtermine la rsistance lusure pour le pavage et les dalles sur sol.4-3 4-3-7 Les proprits spcifiques chaque type de fibres Les fibres ont un rle qui se traduit par des rsultats variables, donc des applications diffrentes en fonction de leur nature. Pour apprcier lapport des fibres au bton et leur influence sur ses lois de comportement, il importe de connatre leurs caractristiques, aussi bien gomtriques que mcaniques. Selon leur type, les fibres mtalliques, synthtiques ou naturelles ont une influence diffrente sur les proprits du bton durci. Le type de liant utilis dans le bton, la gomtrie et la composition des fibres, ainsi que leur orientation, leur distribution et leur densit travers le bton, sont des facteurs qui influencent les proprits du bton frais et durci.

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Chapitre 5 - Rhologie du bton5-1 Introduction des fibres dans le bton Les producteurs membres de lABQ considrent que les fibres incorpores au bton doivent tre traites comme des adjuvants et des granulats et donc ajoutes par le producteur de bton lusine. Le producteur de bton est le mieux plac pour livrer un produit de performance selon lutilisation demande dun bton fibr coul en place. Par contre, il est important que le producteur considre le bton fibr comme un composite de haute gamme. Il est donc important que le producteur soit dispos adapter la formulation des composantes du bton lincorporation de fibres. Introduction des fibres lusine. Cette mthode permet de mieux homogniser le bton, car le temps de malaxage peut tre augment. Par le fait mme, il y a un meilleur contrle de la qualit du produit livr. Il est galement plus facile dajuster et de modifier la formulation du bton en usine. Un ajustement de la quantit dadjuvants peut tre ncessaire afin dobtenir un niveau de fluidit permettant de bien disperser les fibres et aussi lorsque des variantes de temprature et de livraison surviennent en chantier. Introduction des fibres au chantier. Cette mthode est fortement dconseille, car elle provoque un surmalaxage du bton qui augmente le temps de mise en place. De plus, lintroduction des fibres au chantier peut diminuer la dispersion des fibres en fonction du temps de malaxage et du type de camions malaxeurs2. Le contrle qualitatif en chantier est donc plus difficile raliser quen usine. 5-2 Squence dintroduction des fibres Les fibres peuvent tre ajoutes au moyen dun convoyeur, dune soufflerie ou de toute autre mthode qui permet un ajout uniforme, constant et sans agglomration de fibres non disperses (phnomne communment appel formation doursins ). Il est recommand que les toupies des camions malaxeurs soient munies dailettes propres et adquates permettant une bonne dispersion des fibres lors du malaxage. Il est noter que lajout des fibres au bton implique que la construction des rampes servant lajout des fibres soient approuves par la Commission de la sant et de la scurit au travail (CSST). Selon le type de fibres utilis, leur gomtrie et surtout la quantit spcifie, il faut prvoir une squence approprie dintroduction des fibres. Il est trs important de consulter le manufacturier de fibres cet effet. 5-3 Proportion des constituants Comparativement au bton traditionnel, le bton fibr peut ncessiter un ajustement des proportions de ses constituants. Cette procdure peut tre ncessaire pour faciliter lhomognisation et la maniabilit du bton.

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Il est dconseill dutiliser des camions de type agitateur pour les ouvrages de bton fibr.


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Les principales caractristiques de la composition du bton fibr peuvent tre ajustes selon la concentration et le type de fibres utiliss. Les principaux constituants ou caractristiques qui peuvent tre affects sont : une augmentation de la quantit de granulats fins; une augmentation de la quantit de liant; un ajustement de la distribution granulomtrique globale; un ajustement de la maniabilit proportionnellement au contenu en fibres; un ajustement de la teneur en air. Il est noter quune combinaison adquate de granulats fins et grossiers permet daider optimiser lhomognit de la distribution des fibres dans le bton et facilite lobtention dun affaissement permettant une mise en place adquate du bton fibr. Le tableau 2.1 du document de lACI 544.1R-8 donne plus dinformations sur la granulomtrie des granulats pour le bton fibr. Le tableau 2.2 de ce mme document donne la marge de variation pour la proportion des constituants du bton. Air entran : Le bton fibr doit contenir de lair entran sil doit rsister au gel/dgel en prsence ou non de sels dglaants. La quantit dair entrane est la mme que celle spcifie au tableau 7 de la norme NQ 2621-900. 5-4 Rapport E/L et rsistance la compression Lutilisation de fibres dans le bton en concentration normale na gnralement aucune influence sur la rsistance la compression du bton. La dtermination de la rsistance approprie se fait donc selon la mthode courante base sur la classe dexposition du bton aux intempries ou sur des considrations structurales. La valeur maximale du rapport E/L et celle de la rsistance minimale la compression 28 jours sont similaires au bton traditionnel. Le tableau 6 de la norme NQ 2621-900-2002 spcifie ces valeurs de E/L et de rsistance la compression (ci-joint). Cette valeur du E/L doit tre respecte et en aucun cas elle ne doit tre considre comme une variable. Larticle 5.2.4.3.2 de la norme CSA A23.1 dlimite les modalits de lajout deau, mais il est suggr de compenser les pertes de maniabilit du bton par lajout de superplastifiant et/ou de rducteur deau de moyenne porte. 5-5 Quantit de fibres incorporer au bton La norme CSA A23.1 recommande dutiliser des quantits de fibres dans le bton qui varient selon le type de fibres et selon lapplication et les recommandations faites par les ingnieurs et les manufacturiers de fibres. La version 2004 de la norme CSA introduit lessai A23.2-16C permettant de dterminer la masse de fibres mtalliques par volume de bton. Lannexe H de la norme CSA A23.1 spcifie les quantits de fibres utilises dans le bton. La faon dinsrer les fibres, le taux dajouts et les mthodes sont dcrits la section 5-2 du prsent document.

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Microfibres synthtiques. Les quantits normatives spcifies sont de 0,6 0,9 kg/m3. En pratique, selon les types de fibres, les quantits peuvent varier de 0,3 1,8 kg/m3. Lutilisation de quantits suprieures 0,9 kg/m3 peut entraner des problmes en ce qui concerne la maniabilit du bton, en raison de la surface spcifique leve de ce type de fibre qui provoque la formation doursins . Macrofibres synthtiques. Les quantits normatives spcifies sont de 2 9 kg/m3. En pratique, selon les types de fibres, les quantits peuvent varier de 1,8 11 kg/m3. Contrairement aux microfibres, il est possible dutiliser des quantits leves de macrofibres grce leur surface spcifique plus faible. Fibres mtalliques. Les quantits normatives spcifies pour linsertion sont entre 15 et 45 kg/m3. En pratique, selon les types de fibres, les quantits peuvent varier de 15 60 kg/m3 pour des btons rguliers ncessitant de lgers ajustements au niveau de la formulation. Lorsque des concentrations suprieures 35 kg/m3 sont utilises, des ajustements plus importants sont ncessaires, toujours selon le type de fibres et la concentration utiliss. Les fibres sont ce moment considres comme des granulats et un ajustement de la quantit de liants et de granulats intermdiaires (10-14 mm) est ncessaire. Pour tous types de fibres, il est ncessaire de sassurer dune bonne dispersion des fibres dans le bton afin dviter la formation doursins . titre informatif Pour les fibres mtalliques, une quantit de 78 kg/m3 quivaut approximativement 1 % par volume. Pour les fibres synthtiques, une quantit de 9 kg/m3 quivaut approximativement 1 % par volume. 5-6 Affaissement du bton et adjuvants Lajout de superplastifiants est recommand pour le bton fibr afin dviter lapport excessif deau au chantier et galement dans le but daugmenter la fluidit du bton avant linsertion des fibres. Habituellement, lajout de superplastifiants seffectue au chantier aprs le test daffaissement, mais il arrive trs souvent quil se produise lusine avant lajout des fibres (spcialement lors de lutilisation de fibres mtalliques). Pour dterminer sil est recommandable dajouter des superplastifiants avant laddition des fibres, il est suggr de vrifier avec le manufacturier de fibres. Toutefois, il est possible dajouter des superplastifiants lusine grce larrive de nouveaux produits sur le march.

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Chapitre 6 - Finition du bton fibrLe bton fibr peut tre fini laide des techniques habituelles et de lquipement gnralement utilis. Quelques prcautions particulires doivent tre prises pour viter lapparition de fibres en surface et lclatement des arrtes lors de la ralisation des traits de scies des joints de contrle. 6-1 Pompage du bton Un bton dont la composition est bien adapte aux contenus en fibres peut tre pomp mme si la consistance semble peu maniable (figure 6-1). Il est recommand dutiliser des superplastifiants et/ou des rducteurs deau de moyenne porte au lieu dajouter directement de leau dans le bton. Voici les recommandations suivre pour faciliter le pompage : utiliser une pompe adapte aux volumes et aux pressions du produit; utiliser une pompe avec des tuyaux dont le diamtre est appropri louvrage; rduire lutilisation de tuyaux flexibles; utiliser une grille lembouchure de la pompe pour viter lentre doursins ; viter de pomper un mlange trop fluide qui pourrait alors crer de la sgrgation. La pression de la pompe peut provoquer une sparation des constituants et causer une agglomration de fibres et de granulats grossiers ayant comme rsultat de former des amas sans mortier; prvoir un espace libre entre la dalle de dchargement et la grille de la pompe ainsi quentre la grille et le bton dans la pompe (figure 6-2); utiliser un systme de vibration mme la grille de la pompe

Figure 6-1 Pompage du bton

Figure 6-2 Espace libre la sortie


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6-2 Finition de surface quipement. Pour raliser la finition du bton fibr, il est recommand dutiliser des truelles doubles daplanissement. Lutilisation de truelles simples ncessite plus dattention. Pour accomplir une ralisation de qualit, les autres quipements recommands sont : des rgles de dressage, un quipement laser et des poutres lisseuses. Lutilisation de rgles vibrantes oriente horizontalement les fibres la surface et permet de faire remonter plus de pte, ce qui entrane une diminution de lapparition des fibres en surface. Il a t prouv que la compaction amliore les proprits du bton. Si un vibrateur interne est utilis, il faut viter de le traner, car cette mauvaise pratique dtruit lorientation tridimensionnelle des fibres. La prsence de fibres en surface peut tre cause par diffrents facteurs, dont : lutilisation de truelles avec des angles trop prononcs; un mauvais rgalage de base avant la finition; un bton peu maniable; une finition prmature ou tardive; lutilisation dune truelle simple au lieu dune truelle double; une finition la main. Voici des recommandations concernant lquipement utilis : garder les truelles le plus plat possible la surface du bton (figure 6-3); utiliser un aplanissoir aprs le rgalage du bton.

Figure 6-3 Finition du bton fibr

Mthodologie. Il est recommand de sensibiliser lquipe de finissage limportance dune finition au moment propice. Un des finisseurs devra rcuprer les fibres apparentes et celles qui ressortent et remplir, au besoin, les dfauts de surface avec du mortier. Il est suggr deffectuer une dernire inspection avant de complter la finition afin deffectuer les derniers correctifs ncessaires.

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6-3 Bton arm La vibration est la seule mthode adquate pour permettre la mise en place du bton fibr autour des armatures. Pour les murs minces ou les poutres (100 mm ou 4 pouces et moins), la prsence de treillis mtalliques complique la mise en place du bton fibr. Pour ces cas, un bton avec des granulats de grosseur nominale maximale de 10 mm est recommand. 6-4 Traits de scie Le temps de prise du bton est considrablement influenc par de nombreux paramtres et la prsence de fibres demande une attention particulire. Quel que soit le cas, une attente trop longue avant le sciage peut causer de la fissuration. Une coupe trop htive et lutilisation dquipement mal entretenu peut tre la cause dclatement des artes. La profondeur des traits de scie dpend du type dquipement utilis. Il est suggr de se rfrer au matre duvre et dappliquer ses recommandations. Lquipe de finisseurs-coupeurs a la responsabilit de suivre les procdures ncessaires lors de la ralisation de traits de scie pour obtenir une coupe propre, sans bavures et sans clatements (figure 6-4). Le document de lACI A302.1R mentionne les diffrentes procdures selon la mthode choisie pour effectuer les joints (coupe humide wet-cut ou coupe sec dry-cut ). Avant de dbuter le sciage de la dalle, il est recommand deffectuer un essai de sciage denviron cinq mtres de longueur. Cette procdure permet de dterminer si le bton a atteint une maturit adquate. Si le bton clate, il est recommand de patienter avant de continuer et de vrifier ltat de lquipement, principalement des lames de coupe. En tout temps les quipements doivent tre pourvus de lames de bande de glissement. Ces quipements doivent tre conformes, entretenus et remplacs selon les recommandations des manufacturiers.

Figure 6-4 Traits de scie pour une dalle sur sol


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Chapitre 7 - Qualit et performanceLa performance dun bton fibr dpend de plusieurs paramtres. Tout comme le bton conventionnel, la mise en oeuvre, et principalement la qualit du bton et de la finition, influencent beaucoup la qualit du bton fini. La norme ASTM C1116 mentionne que les paramtres de qualit qui appartiennent spcifiquement un bton fibr sont : la rsistance physique des fibres lors du malaxage, lhomognisation des fibres dans la matrice, la compatibilit des fibres avec la pte de ciment et la rsistance des fibres aux conditions en service. 7-1 Essais de contrle de qualit Les essais de contrle de qualit pour le bton fibr sont les mmes que ceux pour le bton conventionnel, soit la rsistance la compression, laffaissement, la temprature, la masse volumique et la teneur en air. Il est noter que ces essais seffectuent la sortie de la btonnire. Le document de lACI 544-2R concerne les mesures des proprits du bton fibr. Les informations suivantes sont un rsum des points essentiels considrer. Les prises de mesures daffaissement ou dtalement, de la masse volumique et de la teneur en air du bton frais contenant des fibres seffectuent de la mme manire quun bton conventionnel : dtermination de laffaissement ou de ltalement du bton : CSA A23.2-5C; dtermination de la teneur en air du bton plastique par la mthode de pression dair : CSA A23.2-4C; dtermination de la masse volumtrique, de la performance et de la teneur en liant du bton plastique : CSA A23.2-6C. Une attention particulire doit tre porte au prlvement des cylindres pour les essais de rsistance la compression, principalement lorsque la concentration en fibres est leve. 7-2 Maniabilit La maniabilit dun bton fibr peut tre value par des essais daffaissement, de dbit (ASTM C 995) ou de consistomtre Vebe (BS 1881). Le test daffaissement est celui le plus connu et utilis sans tre ncessairement le plus valide. Par contre, lorsque les caractristiques du bton frais ont bien t tablies, lessai daffaissement peut devenir une bonne rfrence pour la consistance du bton frais (ACI 544.2R-3). La mthode de Dure de lcoulement travers le cne daffaissement invers (consistomtre Vebe, BS 1881), a spcialement t dveloppe pour du bton fibr (ASTM C 995). Cet essai permet de mesurer la mobilit ou la fluidit du bton soumis des vibrations internes.


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7-3 Dispersion et homognisation La dispersion et lhomognisation des fibres dans la matrice sont primordiales pour obtenir un bton fibr ayant les proprits physiques dsires. Ce document a mentionn plusieurs paramtres qui influencent la dispersion et lhomognisation : le type de fibres et la quantit spcifie; ltape laquelle les fibres sont introduites dans le bton; la vitesse dintroduction des fibres dans le bton; la consistance du bton; la mise en place; la finition. 7-4 Responsabilit des intervenants face la performance Il est trs important que chacun des intervenants applique les recommandations des manufacturiers. Le producteur de bton et le finisseur se doivent de respecter les spcifications du manufacturier de fibres pour la fabrication et la ralisation dun bton fibr de qualit. 7-5 Rsistance la corrosion Les fibres synthtiques napportent aucune corrosion. Lorsque demand par le propritaire, les fibres synthtiques qui mergent de la surface durcie peuvent tre brles avec une torche. Les fibres mtalliques dun bton sont vulnrables la corrosion lorsquelles sont exposes la surface. Les parties des fibres qui sont noyes dans la matrice ainsi que toutes les fibres contenues dans la masse du bton sont protges de la corrosion. Lorsque demand par le propritaire, les fibres mtalliques exposes peuvent tre enleves.

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Chapitre 8 - Utilisations spciales8-1 Dalles sans joints de contrle En Europe, la technique de dalle sans joints de contrle a t introduite au dbut des annes 1980 et est depuis lors devenue courante avec plusieurs dizaines de millions de m2 de ralisation. En Amrique du nord, ce type de conception a t introduit vers la fin des annes 1980. Les mauvaises performances de ces systmes compar aux exigences et aux attentes des marchs locaux ainsi que les cots impliqus ont terni et mme retard limplantation de dalles sans joints de contrle. Quelques ralisations ont t effectues rcemment au Qubec (figure 8-1). Il est trs important de noter que la russite des dalles sans joints est directement relie au suivi minutieux des techniques de construction (conception, contrle, prparation, mise en place, finition et cure). Les dalles sans joints de contrle sont des produits spciaux qui ncessitent un investissement montaire supplmentaire ainsi quune attention particulire. Il est noter quun rseau de fissuration naturel et alatoire peut toujours se dvelopper dans les dalles sans joints. Le retrait plastique et de schage est toujours prsent malgr lutilisation de fibres. Les dalles sans joints sont plus sensibles la fissuration. Une mthode particulire de construction doit tre utilise pour ce type douvrage. Il existe des adjuvants spciaux (rducteurs de retrait) qui aident au contrle de la fissuration.

Figure 8-1 Dalles sans joints de contrle

8-2 Bton projet Le bton projet avec fibres est particulirement utile pour les ouvrages o la ralisation de bton banch est impraticable ou plus coteuse. Il est surtout utilis pour la stabilisation de roches en pentes, de tunnels, dans les mines, pour les ouvrages minces et de rparation (panneaux de bton prfabriqu). Il existe deux mthodes pour appliquer le bton projet : par procd humide ou par procd sec. Le choix de lun ou lautre se fait selon les applications raliser. 8-3 Bton infiltration de coulis (SIFCON) Le SIFCON (Slurry Infiltrated Fiber Concrete) est une mthode utilise pour la construction de certaines applications spcifiques, telles que du coulis mis en place et du bton prfabriqu destin des profils ou des structures de hautes rsistances aux impacts et aux explosions. Le processus consiste placer les fibres dans le moule ou dans un coffrage et insrer le coulis de ciment par la suite. Cette mthode exclut lutilisation de granulats fins ou grossiers. Lavantage de cette mthode est de permettre lutilisation dun taux lev de fibres pouvant atteindre 18 %. La matrice est compose dun plus grand volume de particules fines. Il est ncessaire dutiliser la vibration externe pour faire lintroduction du coulis de ciment.Guide de bonnes pratiques pour lutilisation des fibres dans le bton

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8-4 Dalles sur pieux Certaines fibres mtalliques permettent un renforcement structural des dalles industrielles poses sur pieux. Pour certains cas bien spcifiques, les armatures traditionnelles peuvent tre remplaces intgralement par des fibres mtalliques. Dans dautres cas, il doit y avoir une combinaison des deux produits. Quelques ralisations ont t effectues au Qubec avec seulement des fibres mtalliques o la technique a t introduite en 1993. 8-5 Coffrage isolant En 2004, le groupe Teknika a t mandat pour formuler des recommandations quant lusage des fibres dans le bton mis en place dans les coffrages isolants de rsidences unifamiliales (rfrence : section 1-4). Cette tude montre quil est possible dutiliser des fibres tout en demeurant conforme au Code national du btiment. Pour un bton de 25 MPa, le taux minimum de fibres doit permettre 0,30. Toutefois, il faut utiliser de larmature dobtenir une rsistance rsiduelle Re,3 traditionnelle en divers endroits pour rsister aux efforts provoqus par les sismes comme aux joints de coules, aux angles de murs et autour des ouvertures.

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Annexe I - Index du vocabulaire techniqueConsistomtre Vebe Appareil servant dterminer la maniabilit du bton frais par la mesure du temps ncessaire pour quune masse de bton dmoule pouse la forme dun autre moule, un procd de compactage donn tant employ (essai de moulage). Denier Mesure de masse linique utilise pour tout matriau linaire. Numriquement, il correspond la masse en grammes, dune longueur de 9000 mtres de fils ou de fibres. La diminution de la valeur du denier signifie que le diamtre de la fibre diminue. Facteur de rsistance rsiduelle (Rm,n) (Residual Strength Factor) Nombre obtenu en soustrayant les valeurs des indices de tnacit Im et In. Par exemple R20,50 = I50 I20 (figure 1). La mthode de calcul de ce paramtre est dcrit en dtail dans lessai C 1018 de lASTM.

Figure 1 Courbe de dformation dune charge (ASTM C1018)

Indice de tnacit (Im) (Toughness Index) Ratio de laire sous la courbe de la charge en fonction de la dformation sur laire de cette mme courbe jusqu la dformation cause par la premire fissure. La mthode de calcul de lindice de tnacit est dcrit en dtail dans lessai C 1018 de lASTM. Macrofibres synthtiques Les macrofibres sont gnralement de diamtre suprieur 0,4 mm ou 1000 deniers. Microfibres synthtiques Les microfibres sont gnralement de diamtre infrieur 0,4 mm ou 1000 deniers. Module de rupture (MOR) (Modulus of Rupture) quivaut la rsistance ultime la flexion.


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Rsistance la fatigue (Fatigue Strength) Gnralement, signifie lendurance dun bton la flexion. La rsistance la fatigue reprsente le nombre de cycles de charges et de relaxation quune structure de bton peut supporter avant datteindre la rupture. La limite de la rsistance la fatigue est habituellement dtermine par un essai non normalis impliquant une poutre en flexion, tel que dans lessai C 78 ou C 1018 de lASTM. La mthode consiste appliquer une charge variant de 10 % 50 % jusqu une valeur de 95 % de sa rsistance ultime la flexion (MOR). Rsistance rsiduelle (Residual Strength) Charge emmagasine dans la poutre aprs la fissuration et qui se convertit en rsistance grce la formule de rsistance la flexion. Gnralement, une valeur rsiduelle est associe a une dformation de la poutre. (Voir galement la dfinition du facteur de rsistance rsiduelle). Rsistance rsiduelle quivalente (Re,i) (Equivalent Flexural Strength) Paramtre dtermin par lessai SF-4 du Japan Concrete Institute. La mise au point et les procdures dessais sont identiques lASTM C 1018. Par contre, lessai japonais dtermine la charge moyenne supporte pour une dformation entre 0 et 150. Par exemple, pour une poutre de 150 mm x 150 mm x 500 mm, le point final est 450/150 = 3 mm. Dans ce cas, la rsistance rsiduelle quivalente est typiquement dnote par : = charge de 0 3 mm x [ l /(bh2) ]

Figure 2 Mthode dessai des paramtres pour la valeur de la rsistance rsiduelle (JCI SF-4).

Cette mthode dessai provenant de la norme japonaise dtermine aussi la tnacit pour lintervalle de dformation entre 0 et 150. La tnacit (Tb) est dmontre par la partie hachure sous la courbe de la charge en fonction de la dformation.

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Rsistance rsiduelle moyenne (Average Residual Strength, ARS) Valeur moyenne de la charge mesure aprs la fissuration quatre points de dflexion. Cette valeur se dtermine par la mthode dessai ASTM C1399. Cette mthode spcifie les quatre cibles de mesures de la dflexion comme tant 0,5; 0,75; 1,0 et 1,25 mm convertis en rsistance (figure 3).

Figure 3 Charge - Courbe de dflexion (ASTM C 1399)

Rsistance ultime la flexion (Ultimate Flexural Strength) Rsistance au flchissement du bton. Lorsquune poutre de bton est supporte chaque extrmit et que la charge est applique au milieu de la poutre, la partie infrieure est soumise une tension tandis que la partie suprieure est soumise une compression. tant donn quil est trs difficile de mesurer la rsistance la traction directe du bton, les essais de rsistance au flchissement ou la flexion sont utiliss pour valuer cette proprit. Le principal mode de rupture dun bton fibr est en flexion, ce qui rend cette mthode dvaluation trs utile. Les essais de lASTM pour la mthode de rsistance la flexion sont C 293 et C 78. Pour le bton fibr, il faut se rfrer lASTM C 1018, C 1399 ou JCI SF4 (figure 4).

Figure 4 Essais normaliss de rsistance la flexion


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La rsistance la flexion est calcule partir de la charge maximale supporte par la poutre lors de lessai. La rsistance la flexion est calcule partir de la formule de base : = Mc/I = M/S. Pour un spcimen rectangulaire, la rsistance la flexion est gale P l / bh2 (P = charge, l = porte, b =largeur et h = hauteur de la poutre). Tnacit (Tb) (Toughness) Reprsente la capacit dabsorption dnergie dune poutre en flexion. La dtermination de la tnacit seffectue par laire de la courbe de la charge en fonction des points de dformations finaux spcifiques. (Voir la figure 4). La nouvelle version 2004 de lASTM C 1018 limine lindice de tnacit et change le facteur de rsistance rsiduelle Rm,n une valeur de rsistance rsiduelle dtermine des dformations de 600 (R600) et de 150 (R150). Transfert de charge (Shear Load Transfer) Proprit de transfrer une charge travers une fissure ou un joint. Cette proprit devient importante pour les applications de dalles sur sol ou de support de sol (pavs, planchers, etc.). Dans un bton fibr, le transfert de charge est amlior de deux faons : par la capacit des fibres de maintenir les fissures plus serres; par la proprit de certains types de fibres deffectuer une partie du transfert de charge aux fissures et aux joints de contrle.

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