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Résistance au feu :les performances des blocs béton

ISSN 0249-6224 PSE/JRO ISBN 2-85755-192-4 PO 080 / Produits – Ouvrages EAN 9782857551928

Résistance au feu : les performances des blocs en béton

Réf. 97.E Octobre 2006

par Paul SAUVAGE

© CERIB – 28 Épernon

97.E – octobre 2006 - ISSN 0249-6224 - ISBN 2-85755-192-4 – EAN 9782857551928

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SOMMAIRE

Résumé.................................................................................................................. 5

1. Contexte ............................................................................................................ 7

2. Essais sur murs en blocs de béton (CSTB) ................................................... 8

2.1. Calepinage et montage des murs ...................................................................... 8

2.2. Tableau des résultats de tenue au feu .............................................................. 10

2.3. Analyse et commentaire ..................................................................................... 11

3. Essais comparatifs sur blocs en béton (CERIB)............................................ 13

3.1. Identification des blocs ...................................................................................... 13

3.2. Répartition géographique de l’origine des blocs............................................. 14

3.3. Résultats des essais ........................................................................................... 15

3.4. Analyse et commentaires ................................................................................... 15 3.4.1. Répétabilité de la mesure ...................................................................................... 15 3.4.2. Comparaison des résultats d’essais sur éléments (essais CERIB)

et sur ouvrages (essais CSTB) .............................................................................. 16 3.4.3. Blocs à 6 alvéoles (2 rangées de lames d’air) ....................................................... 16 3.4.4. Blocs à 8 alvéoles (2 rangées de lames d’air) ....................................................... 16 3.4.5. Blocs à 9 alvéoles (3 rangées de lames d’air) ....................................................... 17 3.4.6. Synthèse des résultats selon le nombre d’alvéoles............................................... 17

4. Conclusion ........................................................................................................ 19

Annexe 1 – Montage d’un mur d’essai .................................................................... 21

Annexe 2 – Courbes de températures au cours d’un essai de mur ..................... 23

Annexe 3 – Dispositif d’essais des blocs ............................................................... 25

Annexe 4 – Courbes de températures au cours des essais de blocs .................. 28

Annexe 5 – Exemples d’observation des parois après essais sur blocs............. 30

Annexe 6 – Tableaux récapitulatifs des résultats d’essais CERIB sur blocs 500 x 200 x 200 ............................................................................ 32

- 5 -

Résumé Les blocs en béton sont très largement utilisés dans les ouvrages de maçonnerie en France. De ce fait, ils ont à répondre à un certain nombre d’exigences réglementaires, dont celles de la tenue au feu. Le CERIB fait procéder depuis plus de vingt ans à des essais de résistance au feu en laboratoire. L’étude a eu pour but de confirmer le caractère générique du béton de bloc vis-à-vis de ce critère, c’est-à-dire l’indépendance des résultats vis-à-vis de l’origine géographique des granulats et donc du béton de bloc. Il a été également démontré que le paramètre le plus important est la géométrie des éléments (nombre d’alvéoles et de rangées d’alvéoles).

Summary Concrete blocks are widely used in masonry structures in France. As a result they must meet a certain number of regulatory requirements, among which those relating to fire resistance. For more than twenty years, the CERIB has been conducting laboratory fire resistance tests. The aim of the study was to confirm the generic nature of concrete block with regard to this criterion, that is the independence of results from the geographic origin of the aggregates and thus the concrete of the blocks. It was also demonstrated that the most important parameter is the geometry of the elements (number of voids and rows of voids).

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1. Contexte

Les blocs en béton sont très largement utilisés dans les ouvrages de maçonnerie en France (bâtiments d’habitation, locaux industriels et tertiaires, ERP…). Afin d’accompagner les évolutions réglementaires, les premiers essais de tenue au feu ont été effectués au début des années 80. Depuis, le CERIB a régulièrement fait procéder à des essais au CSTB sur différentes configurations (types, dimensions, classes de résistance des blocs et différents chargements). Les blocs testés répondent aux exigences des normes NF EN 771-3 et NF P 12 023-2 et sont certifiés . Le présent document fait la synthèse des principaux essais :

- d’une part, qui ont été confiés au CSTB sur des murs ;

- d’autre part, réalisés au CERIB dans le cadre d’essais comparatifs destinés à étudier l’influence éventuelle de tel ou tel paramètre.

L’étude vise, en outre, à démontrer le caractère générique du béton de blocs vis-à-vis des essais de résistance au feu.

- 8 -

2. Essais sur murs en blocs de béton

(CSTB)

Les essais sur murs ont été réalisés à la demande du CERIB depuis plus de vingt ans sur le banc d’essais du CSTB à Champs-sur-Marne. Les procès-verbaux d’essais correspondants sont régulièrement reconduits.

2.1. Calepinage et montage des murs

Le montage des blocs est réalisé conformément aux dispositions du DTU 20.1 « Ouvrages en maçonnerie de petits éléments – Parois et murs ». Les blocs sont hourdés à l’aide d’un mortier de ciment type CEM II/B – M (L-S-V) 32.5 R CP1 conditionné en sac. Le dosage (1 volume de ciment pour 3 volumes de sable) correspond au dosage, d’environ 350 kg/m3 de sable, utilisé pour les mortiers de chantier. Le sable employé est un sable de Seine de granulométrie 0/4, le rapport eau/ciment est d’environ 0,45. Nota. Le DTU 20.1 actuel ne donne pas de correspondance entre la composition des mortiers et leur classe de résistance. En revanche, le projet d’annexe nationale de l’Eurocode 6 partie 1.1 propose une classe M10 selon la norme NF EN 998.2 pour ce type de mortier. La pose des blocs est réalisée à bain de mortier par assises horizontales successives et joints croisés. Les blocs d’un même rang sont posés jointifs. Le remplissage des joints verticaux est effectué avant la réalisation du joint horizontal, assurant ainsi la continuité entre joints verticaux et horizontaux de chaque rangée de blocs. Les joints horizontaux entre chaque rangée de blocs ont une épaisseur moyenne d’environ 12 mm. Le montage complet du mur est réalisé principalement à l’aide de blocs entiers, excepté aux extrémités et en tête de mur où sont utilisés des blocs préalablement découpés afin de réaliser l’appareillage des blocs aux dimensions de la baie du cadre d’essai. Dans tous les cas, les deux faces du mur sont laissées brutes (sans aucun enduit). Les dimensions du poste d’essais sont de 3,0 m x 3,0 m environ. Le calepinage du mur est réalisé tel qu’indiqué sur la figure ci-après. Selon la configuration testée, la poutre applique (murs porteurs) ou non (murs non porteurs) une charge sur l’ouvrage.

- 9 -

Figure 1 - Calepinage du mur d’essai L’annexe 1 présente les photographies d’un montage de mur. L’annexe 2 présente des courbes de température sur divers thermocouples obtenues au cours d’un essai de mur (voir courbes échauffement moyen et maxi). Elles mettent en évidence des comportements typiques de températures de parois de blocs faisant apparaître les phases suivantes :

- élévation assez rapide de la température jusqu’à un palier situé un peu en dessous de la température T = 100 °C ;

- palier correspondant à la phase de vaporisation de l’eau (température du béton stabilisée pendant toute la phase) ;

- élévation à nouveau rapide de la température jusqu’à environ T = 350 °C.

- 10 -

2.2. Tableau des

résultats de tenue au feu

Le tableau ci-dessous présente les principaux résultats obtenus :

Dimensions des blocs

(L*l*h)

Type de bloc

Groupe EC 6

Classe de résistanceNF P 12-

023-2

Degré C.F.

Degré P.F.

Degré S.F.

N° du PV d'essai

Référence de reconduction

Date limite de validité

500 x 100 x 200 NF creux 3 B 40 0 h 30 1 h - CSTB RS 99.050 - 20 juin 04*

500 x 100 x 200 NF plein 1 B 80 1 h 30 6 h - CSTB 92.33345 SF.DE.02/2 12 mai 07

500 x 200 x 200 NF creux 2 rangées d'alvéoles

3 B 40 1 h 30 4 h - CSTB RS 01.095 - 21 sept. 06

500 x 200 x 200

NF creux 3 rangées d'alvéoles (9 alvéoles)

3 B40 EI 240 E 120 - CSTB RS 05.059 20 mai 10

500 x 200 x 200


3 B40 3 h 6 h - CSTB RS

04-117 (Fabemi)

Configuration d’essais murs non porteurs

400 x 200 x 200

NF creux apparent1 1 rangée d'alvéoles

2 P 60 2 h 6 h - CSTB RS 01.096 - 25 sept. 06

500 x 150 x 200 NF creux 1 rangée d'alvéoles

3 B 40 1 h 30 3 h 4 h CSTB 85.22776 AR 542/01.3 25 fév. 06


3 B 40 2 h 6 h 6 h CSTB 85.22030 AR 542/00.3 07 mai 05*

500 x 200 x 200

NF creux 2 rangées alvéoles (8 alvéoles et parois épaisses)

3 B 40 3 h 6 h 6 h CSTB 85.22031 AR 542/00.3 19 juin 05*


3 B40 2 h 6 h 6 h CSTB RS02-096

500 x 200 x 200


3 B40 2 h REI 120 EI 360 EI 360 CSTB

RS05-005 6 fév. 10

500 x 200 x 250

NF creux à emboîtement2 2 rangées d’alvéoles

3 B 40 2 h 6 h 6 h CSTB 91.31532 AR 542/01.2 14 août 06

500 x 150 x 200 NF perforé 1 B 80 3 h 6 h 6 h CSTB 86.24014 02 / 03 05 mars 07

500 x 175 x 200 NF perforé 1 B 80 4 h 6 h 6 h CSTB 86.24013 20 / 03 23 mars07

500 x 200 x 200 NF perforé 1 B 120 6 h 6 h 6 h CSTB RS 97.023 02 / 01 12 juin 07

500 x 200 x 250 NF perforé 1 B 80 3 h 6 h 6 h CSTB 90.30453 AR 542/01.2 29 nov. 05*

Configuration d’essais murs porteurs

400 x 200 x 200 NF plein 1 B 160 6 h 6 h 6 h CSTB 93.35280 38020 26 oct. 08

* Procès-verbaux valides jusqu'au 1er avril 2011 en application de l'article 22 de l'arrêté du 22 mars 2004 relatif à la résistance

au feu des produits et ouvrages. 1 Alvéoles non débouchantes. 2 Joint et about vertical central rempli.

- 11 -

Nota.

- Sauf indication contraire, le type de blocs NF creux à 2 rangées d’alvéoles signifie 6 alvéoles réparties sur 2 rangées.

- L’épaisseur des parois des blocs creux est de 17 mm ; l’indication parois épaisses signifie supérieures à 20 mm.

- Contrairement aux murs porteurs, les murs non chargés ne possèdent pas de caractéristique de stabilité au feu ; ceci s’explique par le fait qu’ils ne concourent pas à la stabilité globale de l’ouvrage.

2.3. Analyse et commentaire

Le degré coupe-feu varie de 0 h 30 à 6 h selon l’épaisseur et le type de bloc (creux, perforé ou plein). Les paramètres qui semblent ne pas avoir d’impact sur les caractéristiques sont les suivants :

- la classe de résistance pour un même type de blocs ;

- la hauteur des blocs ;

- la forme des abouts.

Analyse concernant les blocs creux

Les blocs creux d’épaisseur 200 mm ont fait l’objet de nombreux essais, desquels il ressort les éléments suivants :

- le nombre de rangées d’alvéoles, et donc de parois longitudinales, est un critère fondamental ;

- à épaisseur de parois identiques, le nombre d’alvéoles par rangée est indifférent ;

- un degré coupe-feu de 2 heures est obtenu en bloc de 200 mm : . soit avec des blocs à 6 alvéoles à parois épaisses

(supérieures à 20 mm), . soit avec des blocs à 8 alvéoles, . soit avec des blocs de parement à une rangée d’alvéoles

(épaisseurs de parois de 30 mm) ;

- des degrés coupe-feu jusqu’à 4 heures peuvent être obtenus grâce à des blocs à 3 rangées d’alvéoles (9 alvéoles par exemple).

Les blocs perforés et pleins permettent d’obtenir des degrés coupe-feu compris entre 3 heures et 6 heures.

Comparaison entre murs porteurs et murs

non porteurs

Nous ne disposons d’aucun essai strictement comparatif (à type et épaisseur de blocs identiques). Néanmoins, les observations suivantes ont pu être faites dans le cas des blocs creux :

- les essais non chargés induisent des déformations importantes (bombement) ; mais l’absence de chargement permet au mur de conserver une certaine tenue, même lorsque la paroi extérieure des blocs est totalement dénaturée par le feu ;

- 12 -

- à l’inverse, les observations ont montré que les essais chargés induisent des déformations (bombement) beaucoup moins importantes dans le plan du mur ; en revanche, la présence d’une charge est reportée sur les éléments restants (cloison intermédiaire et paroi intérieure) lorsque la paroi extérieure des blocs est totalement dénaturée par le feu.

Dans chacun des cas, chargés et non chargés, il y a donc là deux effets contradictoires dont il est difficile de déterminer lequel est prédominant pour le résultat global. Par ailleurs, deux essais réalisés en 2003 n’ont fait l’objet d’aucun rapport d’essai. Les résultats figurent dans le tableau ci-dessous :

Dimensions des blocs

Type de bloc

Groupe EC6

Classe de résistance

NF P 12-023-2

Degré C.F.

Degré P.F.

Degré S.F.

N° du PV

d'essai

Référence de reconduction

Date limite

de validité

500 x 200 x 200 Creux 2 rangées d’alvéoles

3 B 60 1 h 1 h 1 h - - -

Murs porteurs

500 x 200 x 200 creux 2 rangées d'alvéoles

3 B 60 30 min - - -

Ces deux essais ont fait apparaître une dégradation importante, en pied de mur, des deux premiers rangs avec désaffleurement des parois extérieures et ouverture de fissures. Une recherche destinée à expliquer ces deux résultats « aberrants » a motivé les expérimentations complémentaires réalisées au CERIB (voir chapitre 3).

- 13 -

3. Essais comparatifs sur blocs en béton

(CERIB)

Il s’agit d’évaluer le comportement au feu de différents blocs béton provenant de 25 centres de production répartis sur le territoire national. Les corps d'épreuve sont soumis à un feu normalisé en vue d’évaluer le critère d’isolation thermique selon l’arrêté du 22 mars 2004. Les dispositifs d’essais sont décrits en annexe 3 avec le positionnement des thermocouples, la description du matériel utilisé, la courbe de référence (ISO) température-temps. Nous avons retenu dans ces expérimentations des blocs creux de dimensions 500 x 200 x 200 mm, pour les raisons évoquées au chapitre précédent. Il s’agit du type de bloc le plus largement utilisé et répandu en France. Afin de compléter notre analyse, trois géométries ont également été retenues :

- 6 alvéoles réparties en 2 rangées ;

- 8 alvéoles réparties en 2 rangées ;

- 9 alvéoles réparties en 3 rangées.

3.1. Identification des blocs

Tous les blocs testés répondent aux exigences des normes NF EN 771-3 et NF P 12 023-2 et sont certifiés . Les blocs sont communément définis par un certain nombre de critères, parmi lesquels :

- dimensions et classe de tolérance dimensionnelle ;

- aspect de surface ;

- épaisseur minimale de paroi ;

- masses volumiques du béton et des blocs ;

- résistance caractéristique à la compression

- variation dimensionnelle (retrait-gonflement) ;

- etc. Tous ces critères sont donc largement suffisants pour procéder à l’identification des produits, en particulier par rapport à leur classe de résistance. Néanmoins, à titre exploratoire dans le cadre de cette étude, nous avons fait figurer les indications suivantes (voir tableau en annexe 6) :

- usine/département ;

- nombre de rangées de lames d’air et d’alvéoles : dans ce dernier cas, il s’agit du nombre total d’alvéoles ;

- épaisseur moyenne des parois externes et cloison médiane ;

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- poids moyen des blocs et masse volumique du béton ;

- composition du béton (sable/granulats/ciment/ajout et adjuvants) : type et quantité en pourcentage ou en masse.

L’indication NC signifie que l’information n’a pas été acquise (non mesurée par le laboratoire ou non fournie par le fabricant). En outre, nous avons mesuré ponctuellement en laboratoire la résistance en compression de certains lots de 3 échantillons (blocs à 6 et 8 alvéoles) afin de pouvoir déterminer la sensibilité du comportement au feu à ce paramètre (cf. § 3.4.3 et 3.4.4).

3.2. Répartition géographique de

l’origine des blocs

La carte ci-dessous met en évidence la répartition géographique, et donc l’origine variée des granulats de blocs choisis et retenus dans le cadre des essais réalisés au CERIB.

Figure 2 – Localisation des usines de production concernées

- 15 -

3.3. Résultats

des essais Il a été procédé à vingt-neuf essais. Pour chacun d’eux, les résultats présentés correspondent aux moyennes obtenues sur trois échantillons. L’annexe 4 présente des courbes de température de blocs au cours des essais. Nous avons retenu, dans l’exemple, les essais des centres de production 1 à 14. L’allure de ces courbes est totalement similaire à celle des essais sur murs (voir annexe 2) et fait apparaître le plateau de la phase de vaporisation de l’eau. L’axe horizontal correspond à la température T = 160 °C et permet de déterminer une équivalence pour le degré coupe-feu. La température de 160 °C correspond à une élévation de 140 °C par rapport à la température ambiante. Les tableaux complets des résultats en annexe 6 comportent, outre les données présentées en 3.1, les indications suivantes : • Durées

- Isolation thermique à 140 °C minimum : permet de déterminer la durée la plus courte mesurée par n’importe quel capteur (celui qui subit le premier une élévation de température de 140 °C) ; c’est le critère que nous avons retenu dans le paragraphe « Analyse et commentaires » (§ 3.4).

- Isolation thermique à 140 °C moyenne : durée moyenne sur l’ensemble des capteurs.

- Isolation thermique à 140 °C maximum : durée la plus longue mesurée par n’importe quel capteur (celui qui subit le dernier une élévation de température de 140 °C).

• Observations

Après la fin de l’essai, les différentes parois sont observées. La manutention des blocs permet d’apprécier qualitativement la résistance résiduelle des parois.

L'annexe 5 présente des photographies de blocs après essais montrant le comportement de différentes parois.

3.4. Analyse et commentaires

3.4.1. Répétabilité de la mesure

Les essais 12 et 20 ont été réalisés dans les conditions suivantes :

- même dispositif d’essai ;

- même origine des blocs (même usine) ;

- même produit (nombre d’alvéoles identiques) ;

- fourniture décalée de 4 mois. Les résultats (1 h 30 et 1 h 27) montrent que la répétabilité de l’essai est satisfaisante. Nota. Il s’agit ici des mêmes blocs qui ont fait l’objet des deux résultats d’essais « aberrants » au CSTB (voir tableau § 2.3.).

- 16 -

3.4.2. Comparaison des résultats d’essais sur éléments (essais

CERIB) et sur ouvrages (essais CSTB)

Des blocs de trois fabricants ont été testés à la fois au CERIB et au CSTB. Ils correspondent aux essais 3, 15 et 18. Le tableau ci-dessous fournit les valeurs comparatives obtenues :

N° essai CERIB 3 15 18 Nbre d’alvéoles 9 8 9 Durée 140 °C 2 h 1 h 42 2 h 49 Conditions d’essai CSTB non chargé chargé non chargé

Degré CF 3 h 2 h 4 h L’ordre des performances est le même, mais il n’existe pas de relation directe entre les deux types d’essais. Les essais sur éléments ont tendance à pénaliser le résultat puisque la diffusion de chaleur ne se produit pas sur un ouvrage complet (éléments + joints).

3.4.3. Blocs à 6 alvéoles (2 rangées

de lames d’air)

Les durées sont comprises entre 1 h 12 et 1 h 52. L’étendue des résultats pour tous les blocs fabriqués à partir de sable et de gravier silico-calcaire est de 1 h 12 à 1 h 40 : il est donc clair que d’autres facteurs que le type de granulat a un impact sur les résultats. Par ailleurs, le résultat du bloc concerné par les deux résultats « aberrants » au CSTB est de 1 h 30 au CERIB, soit au milieu de la fourchette de tous les résultats de blocs à 6 alvéoles testés. Ces essais permettent également d’analyser l’absence d’influence de la résistance en compression des blocs (lorsqu’elle a été mesurée individuellement), comme l’indique le graphique ci-dessous :

Il apparaît clairement que ce paramètre n’a pas d’impact sur le résultat.


de lames d’air)

Les durées sont comprises entre 1 h 35 et 1 h 56. L’essai 15 est utile pour la comparaison essai sur élément/essai sur ouvrage (voir chapitre 3.4.2.).

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Comme dans le cas des blocs à 6 alvéoles, la résistance à la compression n’a pas d’impact sur le résultat.


de lames d’air)

Les durées sont comprises entre 2 h 06 et 2 h 51. Les essais 3 et 18 sont utiles pour la comparaison essai sur élément/essai sur ouvrage (voir chapitre 3.4.2.).

Influence du dosage en ciment : les essais 17 à 19 ont été réalisés sur des blocs de géométrie identique en provenance du même site de production. La seule différence est le dosage d’un même ciment (52.5R).

Essai 17 18 19 Dosage en kg X X + 10 % X - 10 % Durée 2 h 35 2 h 49 2 h 53

Les résultats montrent qu’il n’y a pas de corrélation avec ce paramètre. Le dosage en ciment (pour la place de ceux couramment utilisés dans l’industrie du bloc en béton) n’est donc pas un paramètre essentiel pour la tenue au feu.

3.4.6. Synthèse des résultats selon

le nombre d’alvéoles

Les chapitres précédents montrent que ce paramètre est très pertinent pour expliquer le comportement au feu des ouvrages maçonnés. Le graphique ci-dessous résume l’ensemble des résultats :

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Note complémentaire : analyse minéralogique

Complémentairement aux essais présentés dans ce document, des analyses minéralogiques ont été confiées au Laboratoire Environnement et Minéralogie de l’École Supérieure de Géologie de Nancy. Elles ont consisté à procéder à des mesures de spectroscopie infrarouge en mode réflexion diffuse ainsi que des mesures par diffraction des rayons X. Ces essais ont porté sur les éléments suivants provenant de quelques fabricants :

- granulats de différentes origines géographiques ;

- béton de blocs recueilli après essai de tenue au feu au CERIB. Le principal objectif de cette analyse a été de déceler si une ou plusieurs phases minéralogiques spécifiques pouvaient expliquer des différences de résultat de tenue au feu. Nous avons ainsi sélectionné, en particulier, les granulats constituant le bloc concerné par les 2 résultats « aberrants » au CSTB indiqués au tableau du chapitre 2.3. Dans ce dernier cas, nous avons également intégré des granulats provenant de carrières différentes. Les mesures mettent en évidence les phases minérales suivantes :

- quartz ;

- calcite ;

- kaolinite ;

- sépiolite ; en proportions très importantes pour les deux premières, ce qui est normal pour des granulats silico-calcaires. Aucune phase minéralogique spécifique n’a été décelée dans le cas des granulats constituant le bloc concerné.

- 19 -

4. Conclusion

L’étude a permis d’établir un point d’avancement sur les connaissances acquises dans le domaine du comportement au feu de murs en bloc de béton. Des essais ont été réalisés au CERIB sur des blocs représentatifs de la production nationale (500 x 200 x 200 classe B40). Les 25 centres de production retenus sont géographiquement répartis sur tout le territoire. La nature du sable et du gravier est principalement silico-calcaire. Ces essais ont permis de mettre en évidence les points suivants :

• Les résultats obtenus au CERIB sont plus pénalisants que ceux obtenus au CSTB, ceci est dû au fait qu’ils sont réalisés sur des éléments seuls et non des murs complets. Toutefois, la hiérarchie des résultats est conservée.

• Bien que le nombre d’essais concernant le sujet reste globalement faible, la répétabilité des mesures au CERIB semble satisfaisante.

• Ni le dosage en ciment, ni la résistance en compression des blocs n’ont d’influence sur le résultat final de la tenue au feu, dans la limite où les blocs sont conformes à leur classe de résistance garantie.

• Les essais montrent clairement que les résultats de tenue au feu sont meilleurs pour les blocs à 8 alvéoles (2 rangées) par rapport aux blocs à 6 alvéoles (2 rangées), et pour les blocs à 9 alvéoles (3 rangées) par rapport aux blocs à 8 alvéoles (2 rangées).

• Pour la tenue au feu, les paramètres importants concernant la géométrie des blocs sont les suivants : - d’abord, le nombre total de parois et de cloisons

longitudinales ; - à un degré moindre, le nombre de cloisons transversales.

• L’origine des granulats n’est pas un critère prépondérant pour la tenue au feu : en effet, l’étendue des résultats obtenus sur des blocs fabriqués avec des granulats silico-calcaires est du même ordre de grandeur que celle obtenue lorsqu’on intègre toutes les origines (silice, basalte, laitier).

• Aucune phase minéralogique spécifique n’a été décelée sur le bloc utilisé lors des essais de 2003 au CSTB. Il présente au CERIB des performances identiques à celles des autres blocs de même géométrie. Les résultats de 2003 n’ayant pas trouvé d’explication rationnelle, nous ne pouvons que les considérer comme aberrants au sens du DTU Feu.

• Par conséquent, le caractère générique de l’identification des blocs selon la conformité aux normes (marquage ) et au référentiel est confirmé.

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En intégrant les conclusions évoquées ci-dessus et les essais réalisés au CSTB, il apparaît ainsi clairement que pour les blocs 500 x 200 x 200 :

• seuls les blocs creux à 9 alvéoles (3 rangées de 3 alvéoles), de classe au moins B40, peuvent prétendre à un degré coupe-feu de 3 heures et plus (PV CSTB RS 05.059) ;

• les blocs creux à 8 alvéoles (2 rangées de 4 alvéoles), de classe au moins B40, permettent d’obtenir un degré coupe-feu de 2 heures (PV CSTB RS 05.005) ;

• les blocs creux à 6 alvéoles (2 rangées de 3 alvéoles), de classe au moins B40, permettent d’obtenir un degré coupe-feu de 1 h 30 (PV CSTB RS 01.095) ;

• d’autres configurations de blocs peuvent permettre de viser des performances particulières (3 heures pour les 8 alvéoles à parois épaisses, soit supérieures à 20 mm, PV CSTB 85.22031).

Enfin, et dans le but de répondre à des questions souvent posées par les maîtres d’ouvrage et les contrôleurs techniques, il pourrait être utile d’engager une réflexion destinée à établir, par calcul ou équivalence, les performances d’ouvrages en maçonnerie de blocs de béton de grandes dimensions (cas des locaux de stockage, par exemple).

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Annexe 1 – Montage

d’un mur d’essai

Figure 1 - Mur en cours de montage

Figure 2 - Mur en cours d’essai

- 22 -

Figure 3 - Mur après refroidissement du côté exposé

- 23 -

Annexe 2 – Courbes

de températures au cours d’un essai

de mur

- 24 -

- 25 -

Annexe 3 –

Dispositif d’essais des blocs

Équipements des blocs Chaque bloc est équipé de thermocouples type K :

- sur la face exposée au feu (réf. dc111 avec carré cuivre à l’extrémité) ;

- sur la ou les parois intermédiaires suivant la structure des blocs (réf cc1.5) ;

- un sur la paroi non exposée (réf. cc1.5).

Les schémas ci-dessous présentent les équipements des blocs en thermocouples ainsi que les positionnements des blocs dans le four :

Figure 1 – Exemple de positionnement des thermocouples sur les blocs à 6 alvéoles

Figure 2 – Exemple de positionnement des thermocouples sur blocs à 3 lames d’air et 9 alvéoles

Figure 3 – Exemple de disposition des blocs dans le four, vue de dessus faces exposées

- 26 -

Dispositif d’essai et mode opératoire

Le four d’essai (figures 4 à 6) est muni de quatre brûleurs à gaz pilotés de manière automatique au moyen de thermocouples à plaque (1 par brûleur). La consigne correspond à la courbe normalisée (courbe figure 7). Les thermocouples à plaque sont disposés à 100 mm de la paroi des éléments à tester. Les éléments à tester au feu, placés horizontalement dans le four, reposent sur différents supports. Un isolant en laine minérale assure l’étanchéité au feu autour des éléments. La température ambiante est maintenue à l’aide d'un extracteur d'air. Nota Les blocs ont été préalablement exposés en salle conditionnée de sorte qu’ils aient atteint leur état d’équilibre avant l’essai. Les surfaces exposées au feu ont été observées au travers des hublots (4 par porte) et après refroidissement du four. Des observations et photographies ont été réalisées après essai (après refroidissement du corps d'épreuve). LLeess mmaattéérriieellss uuttiilliissééss sont :

- thermocouples à plaque (pilotage du four) : marque : CIM N° 26210504 ;

- programmateur de four : marque : EUROTHERM ;

- type 2400 Centrale d’acquisition de données : marque : EUROTHERM, type 2500, précision : MAX (1 °C ; 0,2 % de la mesure).

Figure 4 – Schéma du four d’essai

- 27 -

Figures 5 et 6 – Photographies du dispositif d’essai

Figure 7 – Courbe de référence température – temps (ISO) et enregistrement des températures des thermocouples à plaque

(pilotage du four)

Figure 8 – Positionnement des blocs dans le four

Thermocouples à plaque Série

de 3 blocs

Thermocouples de surface avec protections

Calfeutrement

- 28 -

Annexe 4 – Courbes

de températures au cours des essais

de blocs

- 29 -

- 30 -

Annexe 5 –

Exemples d’observation des

parois après essais sur blocs

Figure 1 – Exemple de blocs après refroidissement et soumis au feu durant 120 min

Figure 2 – Exemple de blocs de granulats à prédominance calcaire après refroidissement et soumis au feu durant 120 min

Paroi exposée dénaturée mais résistante

Paroi exposée dénaturée

Paroi intermédiaire fissurée

Parois non exposées

résistantes

- 31 -

Figure 3 – Exemple d’un bloc de granulats à prédominance sillico-calcaire soumis au feu durant 120 min et après refroidissement

Figure 4 – Même bloc, après manipulation de la paroi exposée

Figure 5 – Exemple de séries de blocs soumis au feu

Paroi exposée non dénaturée,

mais peu résistante

Parois non exposées résistantes et non détériorées

Parois exposées détériorées

Parois exposées résistantes

- 32 -

Annexe 6 –

Tableaux récapitulatifs des résultats d’essais CERIB sur blocs

500 x 200 x 200

Essais 1 à 8

Essai 1 2 3 4 5 6 7 8

Usine Béziers Nîmes Donzère Laon Bordeaux Geneston Ukange Rixhem

Département 34 30 26 59 33 44 57 57 Nbre de rangées de lames d’air

2 3 3 2 2 2 2 2

Nbre total d’alvéoles 6 9 9 6 6 6 6 6

Épais. moy. paroi externe mm

17,8 18,1 16,2 17,5 16,2 19,1 16,6 18,5

Épais. moy. cloison médiane mm

17,9 17,4 16 18,6 14,5 18,8 16,7 16,4

Poids moy. kg 18,5 19,6 18,2 17,5 17 17,6 17,1 17,1 Masse vol. béton kg/m3 2 048 1 847 1 965 2 071 2 138 1 924 2 088 2 011

Nature sable Basalte SilicCalc SilicCalc Calcaire SilicCalc Siliceux Laitier SilicCalc

Quantité 47 % 43 % NC 41,5 % 26 % 37 % NC NC

Nature gravier Basalte Calcaire SilicCalc+ SilicCalc SilicCalc Niaise Laitier SilicCalc

Quantité 47 % 49 % NC 52 % 65 % 54 % NC NC

Type ciment 52,5 R 52,5 R 52.5 R 52,5 N 52,5R CPAHPR 52,5 N 52,5 R

Qt ciment 6 % 7,5 % NC 5 % 5 % 6.8 % NC NC

Ajout Sans Sans NC Filler Filler Filler Sans Sans

Adjuvant Sans Sans NC Sans Oui Oui Sans Sans

Date essai 28/09/04 28/09/04 28/09/04 5/10/04 5/10/04 5/10/04 12/10/04 12/10/04 Isolation therm. à 140° mini 1 h 51 2 h 29 2 h 1 h 33 1 h 12 1 h 33 1 h 50 1 h 16

Isolation therm. à 140° moy. 1 h 55 2 h 33 2 h 09 1 h 33 1 h 18 1 h 34 1 h 50 1 h 20

Isolation therm. à 140° maxi 2 h 20 2 h 48 2 h 09 2 h 02 1 h 29 1 h 46 2 h 06 1 h 36

Observations après refroidissement dans le four

Paroi exposée peu fissurée, le béton se tient

Paroi exposée fissurée, le béton est dénaturé





Paroi exposée non pas fissurée, le béton se tient


Observations après sortie du four

Cloison centrale peu endommagée

Paroi exposée désagrégée. Cloison centrale fissurée





Paroi exposée peu désagrégée. Cloison centrale non fissurée


Paroi(s) non exposée(s)

Reste résistante

Reste résistante

Reste résistante

Moins résistante

Moins résistante

Moins résistante

Reste résistante

Moins résistante

Niaise : roche métamorphique (ni silico, ni calcaire)

- 33 -

Essais 9 à 16

Essai 9 10 11 12 13 14 15 16

Usine St Georges Piolenc Vedene Puiseux La Garde Redon Cavaillon Salsogne

Département 28 84 84 95 13 35 13 02 Nbre de rangées lames d’air

2 2 2 2 2 2 2 2



17,5 18,8 18,2 17,6 18,5 18.5 17,5 17,3


17,8 17,7 17,2 17,3 18,0 18.1 17,5 17,6

Poids moy. kg 16,1 17 17,7 17,2 17,9 16.5 17.5 17,1 Masse vol. béton kg/m3 1 911 1 849 1 884 - - 1 930 1 950 1 930

Nature sable SilicCalc SilicCalc Calcaire SilicCalc SilicCalc SilicCalc SilicCalc SilicCalc

Quantité 43 % 40 % 47.5 % 50 % 39 % 35 % 37 % 40 %

Nature gravier Silex SilicCalc Calcaire SilicCalc SilicCalc SilicCalc SilicCalc SilicCalc

Quantité 51 % 54 % 46.5 % 50 % 61 % 65 % 55 % 60 %

Type ciment 52.5 R 52,5 R 52,5 R 52.5 52,5 R 42.5 II 52,5 R 52,5 R

Qt ciment 6 % 6 % 6 % 6.9 % 5.9 % 6.4 % 6.1 % 5,5 %

Ajout Oui Non Non Filler Non Filler Filler Filler

Adjuvant Oui Non Non Non Oui Non Non Oui

Date essai 12/10/04 29/10/04 29/10/04 21/12/04 21/012/04 21/12/04 18/01/05 18/01/05 Isolation therm. à 140° mini 1 h 23 1 h 56 1 h 35 1 h 30 1 h 40 1 h 37 1 h 42 1 h 36

Isolation therm. à 140° moy 1 h 23 1 h 56 1 h 35 1 h 33 1 h 40 1 h 45 1 h 41 2 h 12




Paroi exposée fissurée, le béton est + dénaturé


Paroi exposée fissurée, le béton est + dénaturé







Paroi exposée + désagrégée. Cloison centrale + fissurée


Paroi exposée + désagrégée. Cloison centrale est + fissurée






Moins résistante

Reste résistante

Reste résistante

Moins résistante

Reste résistante

Reste résistante

Reste résistante

Reste résistante

- 34 -

Essais 17 à 24

Essai 17 18 19 20 21 22 23 24

Usine Lagny Lagny Lagny Puiseux Bernière s/Seine Bonneuil Mireval Puiseux

Département 77 77 77 95 27 94 34 95 Nbre de rangées lames d’air

3 3 3 2 2 2 3 2



17.6 17.7 17.7 19.3 18.2 18.15 17.3 17.9


18.7 19.0 18.6 18.3 18.4 18.5 18.2 17.3

Poids moy. kg 19.2 19.5 19.0 17.0 16,4 15,6 19.0 17.3 Masse vol. béton kg/m3 - - - - - - - -

Nature sable SilicCalc SilicCalc SilicCalc SilicCalc SilicCalc Calcaire Calcaire NC

Quantité 0/11.2 0/11.2 0/11.2 50 % 43 % 0/11.2 45 % NC

Nature gravier SilicCalc SilicCalc SilicCalc SilicCalc SilicCalc Calcaire Calcaire NC

Quantité 2 200 kg 2 200 kg 2 200 kg 50 % 50 % 1 900 kg 48 % NC

Type ciment 52.5 R 52.5 R 52.5 R 52.5 52,5 N 52. R 52.5 R NC

Qt ciment 120 kg 125 kg 115 kg 6.9 % 7 % 135 kg 7 % NC

Ajout Cendre v. Cendre v. Cendre v. Filler Non Filler Filler NC

Adjuvant Oui Oui Oui Non Oui Oui Oui NC

Date essai 20/04/05 20/04/05 20/04/05 28/04/05 28/04/05 28/04/05 30/05/05 30/05/05 Isolation therm. à 140° mini 2 h 35 2 h 49 2 h 51 1 h 27 1 h 25 1 h 45 2 h 12 1 h 52

Isolation therm. à 140° moy 2 h 44 2 h 54 2 h 53 1 h 29 1 h 26 1 h 47 2 h 18 1 h 53












Le béton de la 1re paroi est dénaturé



Le béton de la 1re paroi est dénaturé, les blocs sont fendus en deux parties






Parois intactes et restent résistantes



Restent résistantes





- 35 -

Essais 25 à 29

Essai 25 26 27 28 29

Usine Petiville Limay Ailly Ailly Vernon

Département 76 78 27 27 60 Nbre de rangées de lames d’air 2 2 2 2 3

Nbre total d’alvéoles 6 6 6 8 9


19.1 17.2 18.9 19.8 17.3


20.2 17.8 20.2 19.4 18.7

Poids moy. kg 19.2 17.7 18.3 19.7 19.3 Masse vol. béton kg/m3 - - - - -

Nature sable Jumièges SillicCalc NC NC Les Andelys

Quantité 50 % NC NC NC 41.5 %

Nature gravier CBoulonnais SillicCalc NC NC Les Andelys

Quantité 42 % NC NC NC 51.9 %

Type ciment 52,5 N 52.5R calcia NC NC 52.5R calcia

Qt ciment 7.6 % NC NC NC 6.5 %

Ajout Filler Filler NC NC Filler

Adjuvant Non Oui NC NC Oui

Date essai 30/05/05 21/06/05 21/06/05 21/06/05 06/07/05 Isolation therm. à 140° mini 1 h 32 1 h 30 1 h 40 1 h 50 2 h 06

Isolation therm. à 140° moy 1 h 33 1 h 30 1 h 40 1 h 50 2 h 12

Isolation therm. à 140° maxi 1 h 37 1 h 30 1 h 40 1 h 56 2 h 18









Le béton des 2 autres parois est résistant. Le bloc se tient

Le béton des 2 autres parois est résistant. Le bloc est fendu en deux parties

Le béton des 2 autres parois est résistant. Le bloc est fendu en deux parties

Le béton des autres parois est résistant. Le bloc se tient







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