Recommandation éditée par Holcim (Suisse) SA

Le béton autocompactant

Version 26.11.2004

Table des matières

Introduction 3

1. Généralités 4

1.1 Définition 41.2 Domaines d’application 41.3 Caractéristiques rhéologiques du SCC 5

2. Constituants du béton 6

2.1 Ciments et additions 62.2 Eau 72.3 Granulats 72.4 Adjuvants 82.5 Autres additions inertes 8

3. Composition du béton 9

3.1 Types de béton SCC 93.2 Particularités technologiques 93.3 Principes de formulation 103.4 Teneur en vides des granulats 113.5 Formulation du béton 123.6 Facteurs clés des propriétés du béton frais 12

4. Contrôles sur béton frais 14

4.1 Essai d’étalement (Slump Flow) 144.2 Essai de boîte en L (L-Box) 154.3 Essai d’entonnoir (V-Funnel) 154.4 Essai d’étalement modifié (J-Ring) 16

5. Fabrication et transport 17

5.1 Fabrication 175.2 Transport 17

6. Exécution 18

6.1 Coffrage 186.2 Mise en place 216.3 Finition des surfaces horizontales 236.4 Cure 23

7. Propriétés du béton durci 24

7.1 Résistance à la compression et module d’élasticité 247.2 Durabilité 257.3 Retrait et fluage 287.4 Chaleur d’hydratation 30

Références bibliographiques/normes 31

Copyright by

Holcim (Suisse) SA

Auteur

Product Management

de Holcim (Suisse) SA

en collaboration avec l’EMPA Dübendorf

1ère édition, 2005

Prix de vente

CHF 25.–

3

Introduction

Milieu des années huitante, des efforts importants ont

été entrepris au Japon afin d'améliorer la durabilité des

ouvrages en béton grâce à des mesures appropriées. A

l'origine d'une durabilité insuffisante on retrouvait

souvent un compactage du béton non conforme aux

règles de l'art. Ce constat fut le point de départ pour le

développement du béton autocompactant ou SCC (de

l'anglais Self Compacting Concrete). Le premier proto-

type d'un tel béton fut développé en 1988 par le pro-

fesseur Okamura de l'Université de Kochi. Sa première

utilisation pratique intervint deux années plus tard

pour la construction d'un pont. Cette découverte en

matière de technologie du béton suscita un énorme

intérêt au niveau mondial. A la fin des années nonante

on vit apparaître les premières applications en Suède,

en France et aux Pays-Bas. Peu après, de premiers élé-

ments d'ouvrages en béton SCC furent également réa-

lisés en Suisse.

Fig. 0.1

L'innovation prin-

cipale du béton

SCC réside dans la

phase du compac-

tage, facteur clé

de durabilité

Terminologie

Dans la présente brochure on fait la distinction entre

le béton vibré (au moyen de vibrateurs internes ou

externes, de coffrages vibrants, etc.) et le béton auto-

compactant (SCC).

Compactage contrôlé et homogène

grâce à l'utilisation de SCC

Homogénéité

Limitation des variations

des propriétés

Durabilité des

éléments en béton armé

Durabilité accrue

Fabrication Transport Compactage Cure

«L'idée de tirer profit des points forts

et de supprimer les points faibles con-

duisit au développement du béton

autocompactant.»

H. Okamura, 1997

Cette brochure constitue une recommandation pratique

afin de rendre plus facile et plus sûre la fabrication et

l'utilisation du béton SCC. D'une part, elle tente d'ex-

pliciter clairement les facteurs prépondérants pour les

propriétés du béton frais. D'autre part, il y est indiqué

dans quelle mesure les propriétés sur béton durci,

comme la résistance à la compression, l'étanchéité à

l'eau ou la durabilité, se différencient de celles d'un bé-

ton conventionnel vibré; à cet égard, ces performances

sont souvent meilleures.

Composition

Béton

4

Généralités

1. Généralités

1.1 DéfinitionLe béton autocompactant (dénommé aussi béton auto-

plaçant) est défini comme suit dans l 'Annexe nationale

NA de la norme SN EN 206-1 :

Le béton frais est appelé auto-plaçant lorsqu'il se

compacte suffisamment grâce à son poids propre

tout en ne présentant pas de ségrégation.

Dans cette brochure nous utiliserons systématique-

ment l'abréviation SCC, largement répandue et prove-

nant de la dénomination anglaise Self Compacting

Concrete, plutôt que celles de BAC ou BAP en usage en

France.

Le SCC et le béton vibré se différencient par les proprié-

tés du béton frais et le mode de mise en œuvre. Le

béton autocompactant est un béton qui se compacte

de lui même par effet gravitaire, sans aucun apport

d'énergie de compactage (par ex. vibration, damage).

Les propriétés caractéristiques de ce béton sont les sui-

vantes:

■ fluidité et viscosité élevées, sans aucune tendance

à la ségrégation (comme du miel)

■ désaération du béton pendant son écoulement

■ excellente aptitude au remplissage des moindres

recoins du coffrage par un béton homogène, même

Fig. 1.2.1

Durant la mise en

place et l'écoule-

ment d'un SCC,

les granulats

«nagent» à la sur-

face sans aucune

ségrégation

en présence de réservations, d'incorporés et de fer-

raillage dense. Le dispendieux et fastidieux travail

de vibration est ainsi supprimé.

1.2 Domaines d'applicationLe béton autocompactant constitue dans de nombreux

domaines une alternative intéressante au béton con-

ventionnel vibré. Ces domaines comprennent le bâti-

ment, le génie civil, les tunnels, la préfabrication et les

travaux d'assainissement et de réhabilitation. Comparé

au béton vibré, les arguments en faveur du béton auto-

compactant sont les suivants:

■ rendements améliorés et exécution plus rapide

■ réduction des nuisances sonores durant l'exécution

■ liberté accrue des formes de coffrage

■ facilité de bétonnage d'éléments exigus

■ qualité accrue des surfaces de béton

■ réduction/suppression des travaux de ragréage

■ facilité de bétonnage d'éléments avec une armature

dense ou importante

■ remplissage de parties difficilement accessibles

■ diminution de la pénibilité du travail et suppression

de l'apparition du syndrome du vibrateur.

Outre l'amélioration de la productivité des entreprises,

le béton SCC permet d'accroître la qualité et la durabi-

lité des ouvrages en béton.

5

Généralités

Caractéristiques rhéologiques du SCC

1.3 Caractéristiques rhéologiques du SCCLes propriétés déjà mentionnées sont obtenues grâce

à une teneur très élevée en farines (≤ 0,125 mm) quiensemble avec l'eau et l'adjuvant fluidifiant constitue

le coulis de ciment, sous forme d'une suspension colloï-

dale à viscosité élevée, dans laquelle «nagent» les gra-

nulats plus grossiers sans aucune tendance à la ségré-

gation. A cet égard, il est en principe indifférent que les

farines proviennent du ciment, de cendres volantes, de

fumée de silice ou de fillers minéraux, dans la mesure

où les interactions entre la suspension et le fluidifiant

permettent d'atteindre les caractéristiques rhéologi-

ques nécessaires.

Fig. 1.3.1

Bases de la rhéologie. Comportements

caractéristiques de différents coulis de

ciment et d'addition minérale, avec ou

sans adjuvant fluidifiant.

Des indications concernant les valeurs

visées pour l'ouvrabilité (étalement) et

pour le temps d'écoulement sont données

au chap. 4 et à la Fig. 3.6.1

Coup

le ré

sist

ant

Vitesse de rotation

Rhéologie

Branche de la mécanique qui étudie l'écoulement des

matériaux et l'interaction entre les états de sollicita-

tions (contraintes) et les déformations, en fonction de

leurs caractéristiques de viscosité, d'élasticité et de

plasticité.

la fl

uidi

té a

ugm

ente

coulis sans a

djuvant

coulis a

vec ad

juvants

le tempsd’écoulement

diminue

Le rhéomètre permet de mesurer lecouple résistant en fonction de lavitesse de rotation

sous l'effet de sollicitations imposées (contraintes de

cisaillement). La viscosité η est d'autant plus faible que

ces forces de frottement internes sont petites. Le béton

s'écoule et s'étale d'autant plus rapidement que la vis-

cosité est faible (fig. 1.3.1).

Lors de la fabrication du béton autocompactant on

s'efforce par conséquent d'ajuster sa fluidité et sa vis-

cosité de manière à permettre une mise en œuvre opti-

male. La viscosité du béton est généralement caracté-

risée par le temps d'écoulement nécessaire, par

exemple lors de l'essai d'entonnoir (chap. 4.3) ou le

temps nécessaire à l'obtention d'un diamètre fixé lors

de l'essai d'étalement (chap. 4.1).

Etant donné que le comportement rhéologique du béton

est surtout fonction des proportions volumiques des

constituants plutôt que de leurs proportions massiques,

on fera dans ce qui suit de préférence des considéra-

tions sur les dosages et les proportions en volume.

En plus de la fluidité élevée généralement obtenue

avec les bétons fluides, ce coulis (suspension) présente

une certaine viscosité, c'est-à-dire un comportement

analogue à celui du miel ou de certaines huiles miné-

rales très visqueuses. C'est la combinaison de cette vis-

cosité avec une fluidité très élevée qui confère au

béton sa stabilité envers la ségrégation ainsi que sa

capacité à se désaérer naturellement.

Ainsi, en plus de la fluidité, la viscosité du béton cons-

titue un second critère important pour caractériser le

comportement du SCC. Elle peut être déduite à partir

de la mesure des frottements internes d'un matériau

6

Constituants du béton

2. Constituants du béton

Fig. 2.1.1

Flextremo, le

ciment Portland

composé, compre-

nant les adjuvants

nécessaires au bé-

ton autocompac-

tant (ViscoCrete)

Fig. 2.1.2

Eléments préfabriqués avec un béton

autocompactant à haute résistance

Flextremo®2.1 Ciments et additionsEn principe tous les ciments conformes à la norme SN

EN 197-1 conviennent pour la fabrication de béton SCC.

Les ciments les plus fréquents sont les suivants:

■ le ciment Portland composé (Flextremo 3R et 4R, qui

sont des ciments spéciaux pour SCC)

■ le ciment Portland (Normo 4)

■ le ciment Portland au calcaire (Fluvio 4)

■ le ciment Portland au schiste calciné (Riteno 4)

■ le ciment Portland au laitier (Provato 3R).

Les ciments suivants conviennent mieux à la fabrica-

tion de béton répondant à des exigences plus élevées,

telles que haute résistance, délai de décoffrage rac-

courci ou bétonnage par temps froid:

■ le ciment Portland composé (Flextremo 4R, ciment

spécial pour SCC)

■ le ciment Portland à la fumée de silice (Fortico 5R)

■ le ciment Portland (Normo 5R)

■ le ciment Portland au schiste calciné (Riteno 5).

Les exigences particulières de fluidité du SCC imposent

un dosage en pâte de ciment très élevé, raison pour

laquelle ce béton comprend en général aussi des addi-

tions minérales. La plupart du temps, il s'agit de cendre

volante siliceuse selon SN EN 450 ou de farines inertes

de quartz ou de calcaire. A cet égard, la cendre volante

(Hydrolent) a un effet favorable, puisqu'elle permet

Flextremo 3R Ciment Portland composé,

CEM II/B-M (V-LL) 32,5 R

Flextremo 4R Ciment Portland composé,

CEM II/A-M (V-LL) 42,5 R

généralement d'abaisser le rapport eau sur ciment.

Les hautes exigences requises pour un béton autocom-

pactant ont conduit au développement de ciments

Portland composés spécialement adapté à la fabrica-

tion sûre et stable du SCC. Ces ciments, qui compren-

nent tous les constituants nécessaires à la pâte de

ciment d'un SCC, ont été développés par Holcim Suisse

et Sika Suisse sous le nom de marque Flextremo.

Les ciments Flextremo sont composés d'un mélange

précis des constituants suivants: ciment Portland, filler

calcaire de haute qualité, cendre volante siliceuse et les

adjuvants nécessaires au béton SCC (fluidifiant et sta-

bilisateur).

Ces ciments spéciaux pour béton SCC satisfont aux exi-

gences de la norme SN EN 197-1 et ils sont produits de

manière industrielle et avec une qualité régulière.

7

Constituants du béton

Eau

Fig. 2.2.1

L'eau potable

convient comme

eau de gâchage

2.2 Eau Toute eau du réseau public d'eau potable convient à la

fabrication de béton SCC. Les eaux recyclées de gâchage

et de lavage ne conviennent que sous certaines condi-

tions restrictives (voir «Guide pratique», chap. 1.2), en

raison d'éventuels effets indésirables sur les propriétés

du béton. Etant donné que le dosage en eau influence

de manière considérable la viscosité et la capacité

d'autocompaction du béton SCC, il est indispensable

de s'écarter le moins possible de la valeur planifiée. Il

est ainsi très important de mesurer et de prendre en

compte l'humidité des granulats et tout spécialement

du sable. Cas échéant, on tiendra également compte de

la teneur en eau des adjuvants.

Fig. 2.3.1

Choix de la granularité pour un SCC 0–16.

En bleu, valeurs limites absolues selon SN

EN 12 620. En rouge, fuseau conseillé pour

béton vibré. Le fuseau optimal pour SCC

est indiqué en blanc

0 0,063 0,125 0,25 0,5 1 2 45,6 22

8 16 32

20

40

60

80

100

Ouverture des tamis [mm]

Pass

ant[

% m

asse

] ≤ 99%

≤ 90%

≤ 60%

≥ 20%

≥ 50%

≥ 98%

≥ 85%

2.3 Granulats Les granulats roulés ou concassés peuvent en principe

être utilisés. Les granulats roulés en vrac présentent un

plus petit volume de vide intergranulaire, ce qui néces-

site une plus faible quantité de pâte de ciment pour le

remplir. La flottabilité des granulats concassés dans la

pâte de ciment est cependant meilleure, en raison de

leur plus grande surface spécifique à masse identique.

Afin d'empêcher tout risque de blocage du SCC par les

barres d'armature lors du coulage, on limite en général

le diamètre maximal des granulats à 16 mm. L'expé-

rience a néanmoins montré qu'il était également pos-

sible d'utiliser des granulats de diamètre maximal dif-

férent.

Le mélange pour béton (granularité) est caractérisé par

une teneur élevée en sable et en éléments fins. Le pas-

sant au tamis de 2 mm devrait être idéalement com-

pris entre 38 et 42%. De même, la proportion de farines

(≤ 0,125 mm) ne devrait pas être trop faible, l'optimumétant situé entre 4 et 8%.

Le choix d'une granularité continue appropriée est très

important, étant donné la forte incidence du volume

des vides sur la quantité nécessaire de pâte de ciment.

Afin d'assurer une bonne stabilité du SCC (éviter toute

ségrégation), il est recommandé de choisir un sable

spécialement optimisé, au besoin recomposé à partir

de plusieurs fractions.

8

Constituants du béton

Adjuvants

Fig. 2.4.1

Entreposage des adjuvants dans une

centrale à béton

Fig. 2.5.1

Mur ancré en béton apparent à l'arrière

du Parlement de Vaduz. Béton avec

Flextremo 3R et coloré au moyen de

pigments

2.4 AdjuvantsAfin d'obtenir la très grande fluidité requise d'un béton

SCC on utilise généralement un adjuvant fluidifiant de

la dernière génération, à base de polycarboxylates. Ces

adjuvants permettent de réduire de manière importante

le dosage en eau tout en ayant également un effet sur

la viscosité. L'efficacité d'un adjuvant peut être plus ou

moins prononcée selon le ciment et les additions utili-

sés (compatibilité). De plus, un dosage élevé en adju-

vant retarde généralement le début de prise.

L 'utilisation d'un adjuvant stabilisateur permet de ré-

duire le risque de ségrégation du SCC (ressuage, granu-

lats grossiers coulant vers le bas), qui devient ainsi plus

stable et moins sensible aux variations du rapport E/Céq.

Dans chaque cas, il convient donc de sélectionner les

adjuvants les mieux appropriés à un ciment donné au

moyen d'essais préliminaires. Sinon, il faut s'attendre à

devoir recourir à des dosages élevés en adjuvants, voire

à l 'apparition d'un raidissement prononcé avec perte

des performances recherchées du SCC.

2.5 Autres additions inertesEn plus des additions minérales indispensables carac-

térisant la composition de la pâte de ciment du SCC, les

additions inertes suivantes sont aussi parfois utilisées:

■ les pigments pour la coloration d'éléments architec-

toniques

■ les fibres d'acier comme armature constructive

■ les fibres de polyéthylène (fibres PE) pour améliorer

la résistance au feu

■ les fibres de polypropylène (fibres PP) pour empê-

cher les fissures de retrait plastique.

9

Composition du béton

3. Composition du béton

Fig. 3.1.1

Les différents types de béton SCC

Dosage en liant (ciment et additions)

Dos

age

en a

djuv

ants

faible

élevéType avecstabilisateur

Type intermédiaire

Type à fort dosageen liant

élevé (> 500 kg/m3)

faible (> 400 kg/m3)

1

2

3

3.1 Types de béton SCCLes types de béton SCC et leur formulation peuvent

varier considérablement d'un pays à l'autre. Cela, en

raison d'une part des caractéristiques des matériaux

constituants disponibles régionalement et, d'autre

part, en raison de la «philosophie» prévalant sur le plan

national. On fait généralement la distinction entre

deux types fondamentaux de SCC : le type à fort dosage

en liant et le type avec stabilisateur. Le type à fort dosage

en liant est caractérisé par une teneur élevée en élé-

ments fins et un dosage en liant (ciment et additions)

supérieur à 500 kg/m3. Ce type de SCC est moins sensible

aux éventuelles variations de production que le type

avec stabilisateur, qui est caractérisé par une teneur en

liant plus faible, à partir de 400 kg/m3. Pour ce dernier,

il est indispensable d'ajouter au mélange un stabilisa-

teur chimique afin d'augmenter sa viscosité et d'amé-

liorer ainsi sa stabilité envers la ségrégation. Pour la

composition du SCC en Suisse on recourt générale-

ment à un type intermédiaire, situé plus près du type

avec stabilisateur.

Quel que soit le type de SCC, il convient de tenir compte

également de l'apport des granulats en éléments fins

pour l'évaluation de la teneur totale en farines de la

recette (≤ 0,125 mm).

3.2 Particularités technologiquesLa composition d'un SCC doit offrir un rapport équili-

bré entre les propriétés recherchées sur béton frais ou

durci et les coûts de fabrication. Les principales proprié-

tés recherchées sur béton frais sont l'autocompaction,

la fluidité, la viscosité et la stabilité envers la ségré-

gation. La formulation du SCC repose sur les mêmes

bases technologiques que celles d'un béton vibré. Dans

le cas du béton vibré, il s'agit de remplir les vides entre

les granulats avec la pâte de ciment composée de

ciment, d'additions et d'eau, afin d'obtenir un béton

offrant les qualités requises (ouvrabilité et compacité).

Par contre dans le cas du SCC, la pâte de ciment doit

non seulement remplir les vides intergranulaires, mais

il faut en plus prévoir un volume excédentaire d'envi-

ron 65 à 100 l/m3. Dans le cas d'un mélange constitué

exclusivement de granulats concassés, cette valeur

peut même s'élever jusqu'à 100 à 120 l/m3. Cet excé-

Fig. 3.2.1

Volumes relatifs

de pâte de ciment

différents pour un

béton vibré

et un SCC

dent constitue une condition indispensable aux proprié-

tés de fluidité exceptionnelles des SCC (Fig. 3.2.1).

Etant donné que le volume des vides du mélange varie

en fonction de la nature et de la provenance des gra-

nulats, ceci peut entraîner des adaptations et modifi-

cations de la composition d'un SCC dans chaque cas

particulier.

Béton vibré Béton autocompactant(SCC)

Pâte de ciment: 280 l/m3Granulats: 720 l/m3

Dmax = 32 mm

Pâte de ciment: 365 l/m3Granulats: 635 l/m3

Dmax = 16 mm

Dans le béton SCC, le volume de pâte de ciment excède d'env. 65

à 100 l/m3 le volume des vides entre les granulats. C’est cet excé-

dent qui facilite l’écoulement et la mise en place du béton.

10

Composition du béton

Principes de formulation

3.3 Principes de formulationLa quantité des différents constituants du mélange

doit être calculée en volume, de la même manière que

pour un béton vibré. On calcule ainsi le volume relatif

qu'occupe chaque constituant dans un mètre cube

(1000 l) de béton autocompactant. Cette part s'obtient

en divisant la masse de chacun des constituants par sa

masse volumique.

Etant donné que le dosage en adjuvants d'un béton

SCC est généralement supérieur à 3 l/m3, on doit en tenir

compte pour le calcul de l'eau de gâchage ainsi que

pour celui du rapport eau sur ciment équivalent (E/Céq).

Le calcul est généralement effectué pour des granulats

supposés parfaitement secs. Pour obtenir les quantités

de granulats effectivement nécessaires, on doit par

conséquent tenir compte de la quantité d'eau présente

dans chaque classe granulaire sous forme d'humidité

(en général, de 4 à 9% dans le sable et de 1 à 3% dans

le gravier). La quantité d'eau à introduire dans le ma-

laxeur résulte de la différence entre l'eau de gâchage

théoriquement nécessaire et celle apportée par l'humi-

dité des granulats.

On tiendra compte dans ce calcul volumique de l'air

occlus (en principe, de 1 à 3% pour le béton autocom-

pactant) ainsi que de l'ajout éventuel d'air entraîné.

La formulation et le choix des constituants d'un SCC

résultent des mêmes exigences sur béton frais et sur

béton durci et ils obéissent aux mêmes critères que

ceux décrits au chapitre 2.1 du «Guide pratique». Dans

ce cas, la composante granulats prend toutefois une

signification centrale et accrue pour la formulation. Il

est vivement recommandé de respecter les indications

spécifiques données au chapitre 2.3 concernant la gra-

nularité. La figure 3.3.1 fournit quelques indications utiles

lorsque la composition d'un SCC s'écarte de la valeur

usuelle de 16 mm concernant le diamètre maximal des

granulats.

Grâce à son dosage élevé en liant (ciment et additions)

et à son faible rapport E/Céq (< 0,50), la résistance à la

compression d'un SCC dépasse très souvent celle géné-

ralement requise pour les bétons du bâtiment et du

génie civil. Des résultats pratiques concluants ont éga-

lement été obtenus pour des bétons SCC à hautes

résistance (> C40/50). Les bétons autocompactants à

hautes performances ne sont toutefois pas traités

dans cette publication, mais ses auteurs sont prêts à

fournir toute indication utile en cas de besoin.

Le ciment et les additions minérales constituent la part

prépondérante de la teneur en farines (≤ 0,125 mm), quidevrait être supérieure aux valeurs indicatives men-

tionnées à la figure 3.3.2 en fonction du diamètre maxi-

mal des granulats.

Le dosage en eau a des répercussions sur la classe de

résistance et sur la fluidité et la stabilité du béton

autocompactant, ainsi que sur sa durabilité et sa ten-

dance au retrait (voir le chap. 7). La figure 3.3.3 donne

des indications sur la relation existant entre le dosage

en eau et le niveau de qualité du SCC.

masse [kg]Volume [l] =

masse volumique [kg/l]

Classe Mélange pour béton

granulaire 0/8 mm 0/16 mm 0/32 mm

0/4 mm 60% 50% 45%

4/8 mm 40% 15% 15%

8/16 mm – 35% 15%

16/32 mm – – 30%

Fig. 3.3.1

Valeurs indicatives pour les proportions

des différentes classes granulaires consti-

tuant le mélange

Fig. 3.3.2

Teneur en farines

recommandées

pour un SCC en

fonction du dia-

mètre maximal

des granulats

Classe granulaire Teneur en farines

0/8 mm ≥ 550 kg/m3

0/16 mm ≥ 520 kg/m3

0/32 mm ≥ 500 kg/m3

Fig. 3.3.3

Niveau de qualité

d'un SCC en fonc-

tion du dosage

en eau

Dosage en eau Qualité du béton

> 200 l/m3 faible

180–200 l/m3 normale

< 180 l/m3 élevée

3.4 Teneur en vides des granulatsComme déjà mentionné au chapitre 3.2, on prévoira un

excédent de pâte de ciment d'environ 65 à 100 l/m3 par

rapport au volume des vides des granulats. La procédure

à suivre pour déterminer les différentes valeurs requises

est décrite ci-dessous.

Pour déterminer la teneur en vides, il faut tout d'abord

calculer la densité apparente. On remplit un récipient

de volume connu (par ex. 10 l) avec des granulats par-

faitement secs et présentant la granularité souhaitée.

La surface des granulats est arasée au bord supérieur

du récipient. Ensuite, on pèse cette quantité de granu-

lats et l'on extrapole la valeur ainsi obtenue pour 1 m3 :

Pour déterminer la teneur en vides des granulats on se

basera sur la moyenne de trois valeurs mesurées.

Pour les granulats courants du Plateau suisse on peut

partir d'une masse volumique comprise généralement

entre 2650 et 2700 kg/m3. La teneur en vides des gra-

nulats peut ainsi être calculée comme suit:

Dans le cas du béton SCC les granulats en vrac repré-

sentent environ 91% du volume total. Pour 1 m3 de béton,

cela représente donc 0,91 m3 ou 910 litres. En adoptant

un excédent de 90 l, le volume total nécessaire de pâte

de ciment (ciment, additions et eau) vaut alors approxi-

mativement:

Dans ce calcul volumique, on tiendra compte de la

teneur en air du béton en la déduisant du volume théo-

rique occupé par les granulats et la pâte de ciment, en

sorte que le total soit égal à 100% ou à 1000 l, y com-

pris l'air.

11

masse de granulatsDensité apparente = [kg/m3]

m3

densité apparenteTeneur en vides = 100 – · 100 [% vol.]

masse volumique

Pâte de ciment = 90 l d'excédent + teneur en vides x 910 l [l]

Exemple:

10 litres de granulats pèsent 19,1 kg

–ÿ densité apparente: (19,1 kg/ 10 l) · 1000 l/m3 = 1910 kg/m3

–ÿ teneur en vides: 100% – (1910 kg/m3/2650 kg/m3) · 100 = 28%–ÿ pâte de ciment: 90 l + 28% · 910 l = 345 l

Composition du béton

Teneur en vides des granulats

Pour l'élaboration d'un mélange pour béton SCC il est

aussi possible de procéder à partir de bases plus sim-

ples. D'un point de vue statistique, la teneur en vides

d'un recomposé 0/16 mm du Plateau suisse vaut en

moyenne 28% en volume, si le rapport sable sur gravier

est d'environ 1 : 1. En admettant une teneur en air de 2%

dans le béton, il en résulte un volume de pâte de

ciment nécessaire d'environ 325 l/m3 et une quantité

de granulats d'environ 1760 kg/m3 (calculée avec ρ =

2650 kg/m3).

En cas de granulats avec une forte proportion de ma-

tériaux concassés, comme fréquemment utilisés dans

les régions alpines, la teneur en vides d'un recomposé

0/16 mm de granularité similaire se situe en moyenne

vers 31% en volume. En admettant une même teneur

en air de 2% dans le béton, il s'ensuit un volume de

pâte de ciment nécessaire d'environ 350 l/m3 et une

quantité de granulats de 1720 kg/m3 (calculée avec ρ =

2650 kg/m3).

Fig. 3.4.1

Mise en œuvre d'un béton SCC renforcé de

fibres lors de travaux de réhabilitation

Temps d’écoulement au L-Box (viscosité)3 s 7 s

750 mm

Bullage, nids de gravierexcès de stabilisateur,E/Céq trop bas

Pas autonivelant, bullage,nids de graviermanque de pâte deciment

Ségrégationfort excès de pâte deciment

650 mm

12

3.5 Formulation du bétonLes différences essentielles entre béton vibré et béton

autocompactant sont indiquées à la figure 3.5.1, au

moyen d'exemples tirés de la pratique dans les centrales

de béton prêt à l'emploi. Remarquons qu'en raison d'exi-

Composition du béton

Formulation du béton

Fig. 3.5.1

Exemples de formulations typiques pour

du béton vibré et pour du béton autocom-

pactant, avec ou sans ciment Flextremo

0

Fig. 3.6.1

Valeurs limites des

paramètres déter-

minants pour la

fabrication d'un

SCC; le domaine

optimal est

indiqué en bleu

11 s

3.6 Facteurs clés des propriétés du bétonfraisLe comportement et les propriétés d'un béton SCC à

l'état frais dépendent étroitement de ses caractéristi-

ques rhéologiques (chap. 1.3). L 'expérience de ces der-

nières années a permis de rassembler des informations

suffisantes pour cerner les valeurs limites de certains

paramètres déterminants pour l'obtention d'un béton

autocompactant. Le domaine optimal, avec les valeurs

limites correspondantes, est montré à la figure 3.6.1

pour certains paramètres prépondérants. A cet égard,

il convient de ne pas oublier que l'ouvrabilité et les pro-

priétés d'un béton à l'état frais sont fonction du temps

et qu'elles évoluent rapidement. Ainsi, lors d'essais

préliminaires pour la production de béton SCC en cen-

trale de béton prêt à l’emploi on veillera à ce que les

performances d'ouvrabilité requises soient assurées à

l'arrivée du béton sur le chantier.

Ségrégationmanque d’adjuvant,

E/Céq trop élevé

gences généralement plus élevées, la quantité de pâte

de ciment nécessaire est plus importante dans le cas

du SCC destiné à la production d'éléments préfabri-

qués.

Slum

p Fl

ow (f

luid

ité)

Constituants de la recette pour 1 m3 de béton Béton vibré Béton SCC Béton SCC avec Flextremo

Masse volumique Masse Volume Masse Volume Masse Volume

[kg/l] [%] [kg] [l] [%] [kg] [l] [%] [kg] [l]

CimentFlextremo 2,93

Fluvio 3,06300 98 380 124 440 150

Addition Cendre volante 2,24 70 31

AdjuvantsFluidifiant 1,10 1,6 6,08 5,53

Stabilisateur 1,05 0,2 0,76 0,72

Sable 0/4 2,68 36 687 256 50 849 317 50 864 322

Gravier 4/8 2,70 5 95 36 20 339 127 20 346 129

Granulats Gravier 8/16 2,70 24 458 171 30 509 190 30 518 193

Gravier 16/32 2,70 35 668 249

Masse totale 1908 1697 1728

Eau 1,00 170 170 185 185 185 185

Air 2 20 2 20 2 20

Rapport E/Céq 0,57 0,47 0,42

Classe de consistance F3 SCC (F6) SCC (F6)

Volume de pâte de ciment 268 346 335

13

Composition du béton

Facteurs clés des propriétés du béton frais

3.6.1 Dosage en eau

Le dosage en eau peut être utilisé comme grandeur de

référence de la même manière que pour un béton con-

ventionnel vibré. Si le SCC est trop fluide (viscosité trop

faible, ouvrabilité trop élevée) et présente une forte

tendance à la ségrégation, on pourra réduire la quanti-

té d'eau dans la pâte de ciment. Si nécessaire, l'ouvra-

bilité du béton pourra être adaptée en augmentant le

dosage en adjuvant fluidifiant.

3.6.2 Adjuvants

Les adjuvants permettent en premier lieu de réduire la

demande en eau du béton et de modifier sa viscosité.

L'efficacité des adjuvants varie en fonction du ciment

et des additions avec lesquels ils interagissent (compa-

tibilité). D'une manière générale, il faut s'attendre à un

début de prise retardé lorsque le dosage en adjuvant

est élevé.

L'utilisation d'un adjuvant stabilisateur diminue la ten-

dance à la ségrégation du SCC (ressuage, séparation

des granulats grossiers), qui devient ainsi plus stable et

plus robuste sur une plus large plage du rapport E/Céq.

3.6.3 Excédent de pâte de ciment

Un excédent de pâte de ciment dépassant 90 l/m3 peut

s'avérer nécessaire en cas de faible valeur du rapport

E/Céq ou d'une proportion élevée de granulats concas-

sés. L'étanchéité et la résistance à la compression d'un

tel béton s'en trouveront améliorées. Si le volume ex-

cédentaire de pâte de ciment est nettement inférieur

à 90 l/m3, on doit s'attendre à un étalement plus fai-

ble, ainsi qu'à une tendance accrue à l'apparition de

blocages au droit des barres d'armature, de nids de gra-

vier et de bullage sur les parements.

3.6.4 Granulats

Le sable est un facteur important pour la fabrication

du SCC vu qu'il a une influence déterminante sur ses

propriétés à l'état frais. Si la proportion de sable aug-

mente par rapport au gravier, la demande en eau et le

rapport E/Céq augmentent, tandis que la viscosité di-

minue. Et inversement en cas de diminution de la pro-

portion de sable. Le sable présente une demande en

eau réduite lorsque sa teneur en fines est faible; la

demande en eau est au contraire accrue en cas de

sable avec une teneur en fines élevée.

3.6.5 Ciment

L' influence du ciment sur l'ouvrabilité dépend de sa

composition minéralogique, de sa finesse de mouture

et des adjuvants avec lesquels il est utilisé simultané-

ment. L'utilisation du ciment Flextremo, spécialement

développé et optimisé pour le béton SCC, permet de

produire des bétons autocompactants plus tolérants à

l'égard de la variabilité des autres constituants et, par

conséquent, plus robustes.

3.6.6 Additions

Les additions les plus fréquemment utilisées en Suisse

sont la cendre volante siliceuse (ρ ~ 2250 kg/m3) et le

filler calcaire (ρ ~ 2700 kg/m3). Dans le cas du Fluvio 4

(CEM II/A-LL 42,5 N) (ρ ~ 3050 kg/m3) le filler calcaire

est ajouté au ciment lors de la mouture. Ces additions

conviennent toutes deux à la fabrication du béton SCC.

Elles peuvent aussi être utilisées simultanément (par

ex. CEM II A-LL plus cendre volante siliceuse ou ciment

CEM II/B-M (V-LL)). En cas d'ajout de cendre volante

siliceuse, le béton SCC présente un comportement plus

visqueux à l'état frais, ainsi qu'une compacité et une

résistance à la compression à 28 jours plus élevées, plu-

tôt qu'en cas d'ajout de filler calcaire.

Fig. 3.6.2

Conséquences

d'une ségrégation

(canaux de ressu-

age, vagues) résul-

tant d'un mélange

trop fluide

(à cause du rapport

E/Céq trop élevé ou

d'une combinaison

inappropriée

ciment/addition/

adjuvant)

14

Contrôles sur béton frais

4. Contrôles sur béton frais

Fig. 4.1.1

Détermination de l'étalement

(Slump Flow)

Fig. 4.1.2

Représentation schématique de l'essai

d'étalement

100 mm

200 mm

300 mmEtalement

(Slump Flow)

≥ 800 mm

En plus de la capacité à se compacter de lui-même, les

propriétés les plus importantes pour la mise en œuvre

du SCC sont la fluidité, la viscosité et la résistance

envers la ségrégation.

Il existe de nombreux procédés pour effectuer le con-

trôle de ces propriétés sur béton frais. Ils vont du com-

plexe et coûteux rhéomètre à béton, jusqu'au simple

cône servant à la mesure de l'étalement (Slump Flow).

Il n'existe aucune norme en la matière actuellement en

Suisse.

Pratiquement, il est possible de caractériser les proprié-

tés rhéologiques d'un béton SCC au moyen du cône

servant à la mesure du Slump ainsi qu'au moyen de la

boîte en L ou de l'entonnoir en V. Les divers procédés

d'essais fréquemment utilisés sont présentés ci-après.

4.1 Essai d'étalement (Slump Flow)Pour la détermination de l'étalement (Slump Flow) on

utilise le même cône que celui normalement utilisé

pour l'essai d'affaissement. Ce cône est placé sur une

plaque d'étalement, à surface propre et humidifiée et

de dimension suffisante (≥ 800 par 800 mm), puis il

est rempli de béton SCC. Le cône est ensuite soulevé et

le SCC en sort en formant une galette qui s'élargit sous

sa propre énergie, sans qu'il soit nécessaire de soulever

et de laisser retomber la plaque, comme dans l'essai

classique d'étalement. La valeur de l'étalement corres-

pond au diamètre moyen de la galette de béton ainsi

obtenue, qui devrait être comprise entre 600 et 800

mm. La tendance à la ségrégation peut être évaluée

qualitativement. Les granulats grossiers devraient être

répartis uniformément et aucune concentration ou

séparation de fines ne devrait apparaître sur les bords

de la galette. Il est utile de documenter le résultat de

cet essai au moyen de photographies.

La façon de disposer le cône n'est pas réglementée en

Suisse par une norme. L'important est de procéder tou-

jours de la même manière. Lorsque la petite ouverture

se trouve en bas (fig. 4.1.1 du haut), le remplissage du

cône avec le SCC est facilité et son soulèvement est

empêché. Dans ce cas il en résulte une valeur d'étale-

ment plus élevée de 20 à 40 mm, par rapport à celle

obtenue avec le cône disposé en sens contraire pour le

même béton.

d1

Ø =d1 + d2

2

d 2

15

4.2 Essai de boîte en L (L-Box)La procédure d'essai dans la boîte en L est la suivante: la

partie verticale de la boîte est remplie de béton. En-

suite le volet est soulevé, ce qui provoque l'écoulement

du béton qui doit passer au travers d'un grillage, formé

de 3 barres d'armature ø 16 mm distantes de 50 mm,

avant de pouvoir atteindre la partie horizontale de la

boîte. On mesure le temps nécessaire dès l'ouverture du

volet jusqu'à la fin de l'écoulement du béton dans la

4.3 Essai d'entonnoir (V-Funnel)La procédure d'essai avec l'entonnoir est la suivante:

l'entonnoir dont les dimensions sont définies à la figure

4.3.1 est rempli de béton jusqu'en haut. Le clapet de fer-

meture situé à sa base est ensuite ouvert, ce qui pro-

voque l'écoulement du béton, dont on mesure le temps

nécessaire jusqu'à ce que l'entonnoir se soit entière-

Contrôles sur béton frais

Essai de boîte en L

Fig. 4.2.1

Représentations

schématique et

photographique

de l'essai de boîte

en L (L-Box)600

mm

200 mm 100 mm

600 mm700 mm

h1

h2150 mm

Volet

Armature

Fig. 4.3.1

Essai d'entonnoir

utilisé pour

mesurer le temps

d'écoulement

du béton

150 mm

65 mm

425 mm

490 mm75 m

m

Clapet de fermeture

partie horizontale. Ce temps d'écoulement devrait être

compris entre 3 et 7 secondes. On peut aussi mesurer

la hauteur atteinte aux deux extrémités de la partie

horizontale par le béton (h1 et h2), afin de qualifier sa

capacité d'autonivellement. Le rapport h2/h1 devrait

être supérieur à 0,80. L'essai permet en outre de véri-

fier la capacité du béton à s'écouler au travers d'un

réseau d'armatures d'écartement défini.

ment vidé. Dans la littérature scientifique, ce temps

d'écoulement est souvent le critère utilisé pour définir

la viscosité du béton autocompactant. Plus le béton

s'écoule rapidement hors de l'entonnoir, plus sa visco-

sité est faible. Un temps d'écoulement compris entre 8

et 14 secondes est recommandé pour le béton SCC.

16

Contrôles sur béton frais

Essai d'étalement modifié

100 mm

200 mm

300 mm

Table d’étalement ø 650 mm

ø 450 mmJ-Ring

300 mm

Fig. 4.4.1

Dispositif de l'essai d'étalement modifié

(J-Ring)

4.4 Essai d'étalement modifié (J-Ring)L'essai d'étalement modifié (J-Ring) fut développé au

Japon et consiste à faire s'écouler le béton au travers

de barres d'armature afin de pouvoir évaluer sa ten-

dance au phénomène de blocage. A cet effet, le béton

s'écoule à partir du cône disposé au centre d'un anneau

métallique. Sur cet anneau de 300 mm de diamètre

sont soudées des barres d'armature ø 16 à 18 mm, espa-

cées régulièrement d'environ deux fois et demi leur

diamètre. Le béton SCC satisfait pleinement aux per-

formances recherchées de fluidité avec faible tendance

à la ségrégation et d'enrobage complet des armatures,

lorsque il s'écoule de manière uniforme au travers de

cet anneau et lorsque la répartition des granulats pa-

raît homogène, aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur

de l'anneau.

17

Fabrication et transport

5. Fabrication et transport

5.1 FabricationTous les types de malaxeur conviennent en principe

pour la fabrication du béton autocompactant. De bons

résultats sont obtenus avec les modèles courants de

malaxeur, de ceux à cuve et train de palettes à axes ver-

ticaux comme de ceux à auge et arbres rotatifs à axes

horizontaux, utilisés aussi bien en centrale de béton

prêt à l’emploi, en centrale de chantier ou en usine de

préfabrication.

Pour la fabrication d'un SCC, notamment pour l'intro-

duction de ses différents constituants, on appliquera

les mêmes procédures que celles recommandées dans

le cas du béton vibré (voir chap. 2.4 du «Guide pratique»),

bien entendu en les adaptant aux conditions locales

dans chaque cas particulier. Une attention spéciale doit

être accordée à l'humidité des granulats, dont les varia-

tions devraient être le plus possible limitées. Des son-

des d'humidité dans les silos à granulats sont vivement

conseillées à cet effet, afin de permettre une adapta-

tion automatique de l'ajout d'eau dans la recette.

La bonne homogénéité du SCC et l'effet optimal des

additions et des adjuvants, souvent fortement dosés,

sont essentiellement dépendants de l'intensité et du

temps de malaxage, qui doivent être suffisants.

C'est la raison pour laquelle on se base généralement

sur un temps de malaxage de 120 secondes, après intro-

duction de tous les constituants. Cette valeur constitue

une moyenne qui, dans certains cas, peut être légère-

ment adaptée en fonction de l'efficacité du malaxeur.

L'utilisation du Flextremo, composé d'un mélange pré-

homogénéisé de ciment avec les additions et les adju-

vants nécessaires, facilite grandement l'obtention d'un

mélange homogène et permet de ce fait de réduire le

temps de malaxage à environ 90 secondes.

5.2 TransportEn raison de sa fluidité élevée, le béton SCC ne peut

être transporté qu'au moyen d'un camion malaxeur. Il

est indispensable de faire tourner la toupie lentement

pendant toute la durée du transport. Un clapet de fer-

meture est recommandé pour les transports dans des

endroits à forte pente. Avant de décharger le béton, il

faut faire tourner la toupie à vitesse élevée durant

deux minutes environ.

Fig. 5.2.1

En raison de sa

fluidité élevée,

le béton SCC doit

être transporté en

camion malaxeur

Comme dans le cas du béton vibré, l'ouvrabilité du

béton SCC peut se modifier pendant la durée du trans-

port. La manière et l'ampleur de cette modification

dépendent de nombreux facteurs comme les types

d'adjuvants, le dosage en eau, la durée du transport et

la température. Les producteurs de béton doivent en

tenir compte de manière adaptée à leur expérience.

Dans une certaine mesure, il est possible d'en tenir

compte en corrigeant pour la fabrication les exigences

d'ouvrabilité spécifiées par le client et normalement

souhaitées au moment du déchargement sur le chan-

tier. En cas de retard imprévu et du raidissement du

béton qui peut s'ensuivre, il est également possible

dans le cas du SCC d'effectuer certaines corrections

appropriées sur le chantier. Le temps de malaxage

minimal recommandé en cas de rajout d'adjuvant dans

le camion malaxeur doit être impérativement respecté,

afin d'assurer la dispersion de l'adjuvant et sa réparti-

tion homogène dans l'ensemble du chargement de

béton. Tout rajout d'eau est en revanche à proscrire.

Il est très important d'appliquer toujours et de manière

rigoureuse les mêmes procédures lors de la fabrication

du SCC et, ceci, également pour des facteurs apparem-

ment moins importants et souvent négligés dans le

cas du béton vibré. Des résidus d'adjuvants dans le

malaxeur à béton ou des restes d'eau dans le camion

malaxeur, résultant de la fabrication et du transport de

bétons différents, peuvent ainsi entraîner certains pro-

blèmes.

18

Exécution

6. Exécution

6.1 CoffrageL'estimation de la pression exercée par le béton frais

ainsi que les exigences relatives à l'aspect des pare-

ments ont une influence déterminante sur le choix du

type de coffrages et sur leur coût. La consistance spé-

cialement fluide des bétons SCC soulève en particulier

la question d'une éventuelle adaptation des coffrages

traditionnels en ce qui concerne la rigidité et l'étan-

chéité. A cet égard, de nombreux résultats d'essais per-

mettent de dédramatiser la question. Lors du bétonnage

d'un mur, la pression exercée sur les coffrages par un

béton SCC est environ égale à la pression hydrostatique;

la pression est souvent même légèrement inférieure à

cette dernière (cela dépend des caractéristiques du

béton, notamment de sa consistance, et de la vitesse

de remplissage du coffrage). Dans le cas d'un béton

traditionnel, la pression exercée sur le coffrage peut

être tout aussi élevée et atteindre la pression hydro-

statique pendant la vibration (voir Hoffmann et Lee-

mann, 2004).

Les sollicitations du coffrage de murs n'excédant pas

une hauteur d'étage normale (h ≤ 3 m) ne sont pas plusélevées dans le cas du SCC par rapport au béton vibré.

Les mêmes types de coffrage en bois ou métalliques

peuvent en principe être utilisés. Afin d'éviter des

déformations trop importantes du coffrage et un éven-

tuel tassement du béton mis en place, il est cependant

vivement recommandé d'utiliser un matériel de coffrage

suffisamment rigide comme les coffrages panneaux

avec poutrelles, les coffrages-cadres ainsi que les ban-

ches de coffrage pour des hauteurs plus importantes

(fig. 6.1.1 à 6.1.3). Les coffrages panneaux sont par con-

tre déconseillés (fig. 6.1.4).

Concernant l'étanchéité du coffrage, les exigences ne

sont pas plus élevées pour les bétons SCC que pour les

bétons vibrés de consistance molle à fluide. En dépit de

la fluidité très élevée des bétons SCC, les écoulements

ou pertes de laitance de ciment au travers de joints de

coffrage non étanche ou au droit des pieds de coffrage

Une collaboration est vivement conseillée entre le

producteur du béton, le fournisseur du coffrage et

l'entreprise mettant en place le béton, afin de pro-

céder au choix d'un système de coffrage approprié

et économique.

Dans le cas de murs en béton SCC de hauteur d'étage

normale, aucun coût supplémentaire n'est en prin-

cipe nécessaire pour assurer une rigidité et une

étanchéité suffisantes des coffrages; les coffrages

traditionnels en bois ou métalliques peuvent être

utilisés sans précaution particulière.

Fig. 6.1.1

Coffrages panneaux avec poutrelles

(h ≤ 3 m)

Fig. 6.1.2

Coffrages-cadres

(h = 3 à 5 m, selon type)

Fig. 6.1.3

Banches de coffrage

(h = 3 à 9 m, selon type)

19

Exécution

Coffrage

Fig. 6.1.6

Pied de coffrage-

cadre étanché avec

un joint en

mousse expansive

Fig. 6.1.4

Les coffrages pan-

neaux ne sont pas

recommandés

pour du SCC en

raison de leur rigi-

dité trop faible

Fig. 6.1.5

Coffrage au moyen

de métal déployé

d'un arrêt de

bétonnage avec

armature conti-

nue. Exemple d'un

radier en SCC de

1,10 m d'épaisseur

Exemple de calcul pour un coffrage-cadre lourd avec

une pression admissible de 80 kN/m2 (= 8 t/m2)

Mur de hauteur h = 3,20 m et 0,20 m d’épaisseur

Béton SCC de masse volumique γ = 2350 kg/m3

Pression sur le coffrage = pression hydrostatique =

γ · g · h = 2350 · 10 · 3,20 = 75 200 N/m2 =

75,2 kN/m2 < 80 kN/m2

sont en effet souvent moins importantes pour les

bétons SCC que pour les bétons vibrés, ceci, grâce à leur

viscosité élevée (due notamment à la présence d'adju-

vant stabilisateur ST). Cette propriété permet même de

réaliser le coffrage vertical de joints entre étapes de

bétonnage au moyen de métal déployé, à la condition

toutefois que celui-ci soit étayé de manière suffisam-

ment rigide (fig. 6.1.5). Par conséquent, il est suffisant

mais impératif de respecter les précautions habituelles

permettant d'assurer une bonne étanchéité des cof-

frages: mousse expansive en pieds de coffrage (fig.

6.1.6), absence de trou, etc.

Les coffrages-cadres lourds peuvent supporter les pres-

sions exercées par le béton frais jusqu'à 80 kN/m2 sans

subir de déformations excessives. Ce qui signifie que

même dans l'hypothèse d'une pression hydrostatique,

ces systèmes permettent de bétonner sans autre des

murs en SCC d'une hauteur jusqu'à 3,50 m. Lorsque la

hauteur des coffrages dépasse 3,50 m, il est indispen-

sable de faire appel à des spécialistes et de recourir à

un matériel spécifique renforcé (fig. 6.1.2 et 6.1.3, par

exemple).

Pour concevoir le système de coffrage et effectuer son

dimensionnement (en particulier celui des tiges), il est

nécessaire de déterminer la pression exercée par le

béton et son développement au cours du temps, soit

au moyen d'essais et mesures réalistes, soit par un cal-

cul. La norme SIA 261/1 (al 3.2.4) indique qu'en cas de

béton autocompactant et en l'absence d'essais spécifi-

ques, on admettra comme pression sur le coffrage la

plus grande des valeurs entre 40 kN/m2 et la valeur

prudente de la pression hydrostatique. Des indications

et recommandations plus précises sont en outre don-

nées dans la norme DIN 18 218 «Béton frais dans des

coffrages verticaux» (en allemand seulement). Il peut

20

en effet s'avérer avantageux de tenir compte de l'in-

fluence des propriétés intrinsèques du béton et du pro-

cédé ou des moyens de bétonnage mis en œuvre (vitesse

de remplissage du coffrage) sur les pressions exercées

par le béton SCC, celles-ci étant en réalité souvent infé-

rieures à la pression hydrostatique.

Le coffrage des réservations et les incorporés seront

fixés de manière à résister à la poussée d'Archimède.

D'une manière générale, l'aspect des murs après décof-

frage est d'un niveau de qualité supérieur et plus uni-

forme (absence de nid de gravier) s'ils ont été réalisés

en SCC plutôt qu'en béton vibré, toutes autres choses

par ailleurs égales (coffrage et soin durant l'exécution).

Il est également possible de réaliser des murs en béton

SCC apparent (fig. 6.1.7), moyennant un soin particulier

au niveau de la composition et de la fabrication du

béton et pour autant que l'on respecte toutes les recom-

mandations nécessaires à la réalisation avec succès

d'un béton apparent traditionnel (voir la brochure de

Holcim « Béton apparent »).

Le seul point pouvant éventuellement poser problème,

suivant le niveau d'exigence relatif à l'aspect des pare-

ments, est un bullage parfois important, mais toujours

sous forme de micro-bulles uniformément distribuées.

Celui-ci peut en général être fortement atténué, voire

supprimé, par une série de mesures adéquates concer-

nant :

■ la formulation du béton: limitation du dosage en

eau ou du rapport E/Céq; cas échéant, usage d'adju-

vants appropriés; usage d'un ciment à mouture plus

fine, par ex. Flextremo 4R

■ le choix du type de peau de coffrage: de préférence

absorbant

■ le soin apporté à la préparation des panneaux de

coffrage: nettoyage, produit de décoffrage uniformé-

ment réparti et sans excès, essuyage des surfaces ruis-

Exécution

Coffrage

Fig. 6.2.1

Mise en place aisée du béton SCC par

un seul ouvrier : au moyen d'une benne

dans le cas d'une dalle ou d'une benne

munie d'un tube dans le cas d'un mur

Fig. 6.1.7

Mur en béton SCC

apparent avec

ciment Flextremo

4R coulé en une

seule étape

21

Exécution

Mise en place

selantes au moyen d'un chiffon, sinon l'excès de produit

empêche la remontée des bulles d'air vers la surface

■ la mise en place du béton.

6.2 Mise en placePar rapport au béton vibré, la mise en place du béton

SCC est grandement facilitée et peut généralement

être réalisée par une seule personne, même dans le cas

de volumes importants (fig. 6.2.1). Elle peut être effec-

tuée avec la plupart des techniques habituelles, par

exemples au moyen d'une benne, d'une pompe (depuis

le haut ou depuis le bas) ou directement depuis la gou-

lotte du camion malaxeur. En revanche, la mise en place

au moyen d'un ruban transporteur n'est pas recom-

mandée. Il est en outre conseillé de ne pas laisser tom-

ber le béton en chute libre d'une hauteur supérieure à

3 à 5 m, afin de limiter le risque de ségrégation. A ce

sujet, il faut savoir que les SCC sont moins sensibles au

risque de ségrégation durant la chute dans le coffrage

que les bétons traditionnels vibrés. Lorsque les exigences

concernant l'aspect sont élevées (béton apparent) il est

néanmoins recommandé de limiter la hauteur de chute

à 1 à 2 m au maximum. La qualité du béton SCC est lar-

gement influencée par la vitesse de mise en place et le

temps dont il dispose pour se désaérer naturellement.

A cet égard, il faut savoir que la désaération du béton

SCC est fonction de la distance parcourue et de la durée

pendant laquelle il s'écoule pour se mettre en place.

Lorsque le béton SCC est mis en place au moyen d'une

benne, des mesures adéquates seront prises pour assu-

rer l'étanchéité de celle-ci, en particulier de son disposi-

tif d'ouverture et de fermeture. La benne sera ouverte

de manière à ce que le béton SCC s'écoule lentement et

régulièrement. Pour bétonner les murs, il est préférable

d'utiliser une benne munie d'un tube. Le coulage au

moyen d'une benne doit s'effectuer avec un minimum

de déplacements. En fonction de la grandeur de l'élé-

ment d'ouvrage à bétonner, de sa complexité et de la

densité du ferraillage, il convient de répartir les points

de coulage en sorte que le béton SCC s'écoule dans le

coffrage sur une distance de 7 à 10 m pour se mettre en

place dans le coffrage. Ainsi par exemple, un mur de 16 m

de longueur ne nécessite qu'un seul point de coulage

en son milieu.

Lorsque le béton SCC est pompé, sa mise en place peut

être effectuée depuis le haut ou depuis le bas:

■ Lorsque le béton est mis en place depuis le haut (fig.

6.2.2), la pression qu'exerce le béton frais sur le coffrage

est au plus égale à la pression hydrostatique, voire infé-

rieure; elle dépend de la vitesse de remplissage du cof-

frage et de la consistance du béton. Si cette vitesse est

normale, la pression peut être estimée à partir des indi-

cations données dans la norme DIN 18 218 pour un béton

fluide. Ainsi dans le cas d'un mur de 5 m de hauteur par

exemple, la pression exercée par le béton frais corres-

pond à la pression hydrostatique, si la vitesse de mon-

tée du béton dans le coffrage est supérieure 3,50 m/h.

■ Si le béton SCC est injecté à l'aide d'une pompe

depuis le bas du coffrage (fig. 6.2.3), le béton en mou-

vement est à l'état quasi-liquide pendant toute la

durée du pompage; ainsi, c'est la pression hydrostati-

que sur la totalité de la hauteur du mur qui s'exerce

durant tout le pompage. Au voisinage du point d'injec-

tion, la pression sur le coffrage peut même être plus

élevée de 5 à 10% par rapport à la pression hydrostati-

que (influence de la pression de la pompe). Certaines

difficultés peuvent apparaître lorsque le béton est

pompé depuis le bas, car la pression est plus élevée. Il

faut veiller en outre à ce qu'il n'y ait aucune interrup-

tion de pompage excédant quelques minutes. Sinon le

SCC se rigidifie dans le coffrage, ce qui nécessite une

Fig. 6.2.3

Mise en place du

SCC à la pompe

depuis le bas du

coffrage avec

détail du dispositif

d'injection

Fig. 6.2.2

Mise en place du SCC à la pompe depuis le

haut du coffrage

22

pression plus élevée lors de la reprise du pompage et

par conséquent des sollicitations accrues du coffrage.

Dans ce cas, les coffrages d'évidements doivent aussi

être fixés plus solidement, afin de résister à la poussée

d'Archimède plus importante qui en résulte.

Lorsque le béton SCC est pompé, on s'efforcera par con-

séquent de l'introduire de préférence depuis le haut. Il

est en outre recommandé d'introduire le SCC si possi-

ble à partir d'un seul endroit, en sorte qu'il coule et

remplisse de lui-même l'élément d'ouvrage à bétonner

et puisse ainsi se désaérer de manière optimale durant

sa mise en place. Il convient toutefois de limiter la lon-

gueur du cheminement horizontal dans les coffrages

en sorte que le béton demeure homogène. Le risque de

ségrégation dynamique est en effet d'autant plus éle-

vé que la distance parcourue est grande et la densité

Exécution

Mise en place

tinue du SCC. Il est par conséquent conseillé d'utiliser

une pompe de capacité moyenne pour le pompage du

béton SCC. Ceci est d'autant plus nécessaire dans le cas

d'un béton apparent avec des exigences élevées en

matière d'aspect. A l'instar de ce que l'on observe par-

fois dans le cas des bétons vibrés, toute interruption de

bétonnage peut en effet aussi se manifester par des

différences de teinte marquées entre les couches suc-

cessives de béton. Cas échéant, cet effet néfaste peut

toutefois être fortement atténué par un brassage de la

zone d'interface entre nouvelle et ancienne couches de

béton SCC, au moyen d'une barre d'armature ou de

tout autre outil approprié.

Les principes et recommandations ci-dessus s'appli-

quent également aux éléments horizontaux (radiers,

dallages, dalles). Pour de grandes surfaces horizontales

bétonnées en une seule étape, on s'efforcera en outre

de travailler à partir d'un endroit et d'avancer ensuite

de manière continue, si possible sans devoir revenir sur

des zones où l'on est déjà intervenu. Et ceci, pour cha-

cune des phases de travail, à savoir le coulage du béton

SCC, le réglage et la finition de sa surface ainsi que le

traitement de cure.

Pour des éléments de forte épaisseur (> 0,50 m), il peut

s'avérer utile de couler le béton SCC en deux couches

successives, avec un court laps de temps entre elles

afin de permettre à la première couche, la plus impor-

tante, de se désaérer et tasser légèrement avant de

couler la couche supérieure de finition, d'une épaisseur

non inférieure à 100 mm. Ceci permet de faciliter la

finition ultérieure de la surface et d'éviter le marquage

de la nappe supérieure d'armature (légères bosses, voire

apparition de fissures dans certains cas; phénomènes

que l'on peut aussi constater dans le cas de dalles ou

radiers très épais en béton ordinaire vibré).

Le béton SCC n'est en principe adapté que pour la réa-

lisation de surfaces parfaitement horizontales. Il est

néanmoins possible de réaliser des éléments avec une

très faible pente n'excédant pas 1%. Pour ce faire, il con-

vient de limiter le rapport E/Céq et l'étalement (Slump

Flow) aux valeurs les plus faibles possibles et de les

contrôler soigneusement. Des pentes un peu plus for-

tes sont également réalisables moyennant certaines

modifications de la recette (ajout de fibres) et/ou du

Fig. 6.2.4

Mise en place du

béton SCC sur un

très grand chan-

tier au moyen

d'une installation

de pompage fixe

avec mâts de

distribution

d'armature élevée. Selon l'expérience, une distance de

15 m est un maximum pour un SCC avec ciment Flex-

tremo.

Le pompage du béton SCC peut être effectué aisément

sur de grandes distances, avec même moins de difficul-

tés que dans le cas d'un béton traditionnel vibré, en rai-

son de sa fluidité très élevée à l'état frais (fig. 6.2.4). Le

frottement dans les tuyaux et la pression nécessaire à

la pompe sont moins élevés avec le SCC, tout comme le

risque de pannes et d'interruptions de pompage ainsi

que les coûts d'entretien de l'installation. La capacité

nécessaire de l'installation peut être plus faible, en rai-

son de la mise en place plus rapide et en principe con-

23

Fig. 6.3.2

Finition de la sur-

face supérieure

d'une dalle en SCC

au moyen d'une

règle flottante

Fig. 6.3.1

Finition de la surface supérieure d'une

dalle en SCC au moyen d'une taloche

processus de mise en œuvre du béton SCC. Dans ce cas,

il est indispensable de procéder à des essais de faisabi-

lité et de mise au point.

6.3 Finition des surfaces horizontalesL'écoulement et l'étalement par gravité du béton SCC

ne suffisent parfois pas à assurer une parfaite planéité

de la surface supérieure de grands éléments horizon-

Exécution

Finition des surfaces horizontales

terminer le début de la prise, qui dépend de la compo-

sition du béton et des conditions de température. Dans

le cas du béton SCC avec ciment Flextremo 3R, l'expé-

rience montre que la finition à l'hélicoptère doit être

effectuée environ 7 à 10 heures après la mise en place

du béton.

taux (radiers, dalles, dallages). Vers la fin du bétonnage,

il peut être utile d'accompagner cette opération par

exemple au moyen d'un râteau. Une demi à une heure

et demi après la mise en place du béton SCC, il est en

outre indispensable de procéder au minimum à un

talochage de la surface pour refermer les éventuelles

fissures de tassement du béton frais (fig. 6.3.1). En cas

d'exigences de planéité plus élevées, on peut égaliser

et talocher la surface supérieure au moyen d'une règle

flottante en deux passes rapides et croisées (fig. 6.3.2).

Etant donné la composition particulière du béton SCC

(teneurs élevées en ciment et en éléments fins), la qua-

lité des surfaces finies est souvent supérieure à celle

obtenue avec un béton traditionnel vibré et ne néces-

site ainsi pas obligatoirement une finition à l'hélicop-

tère. Il est évident que le résultat est aussi fortement

dépendant du soin apporté à cette opération et de la

qualification du personnel.

En cas de finition à l'hélicoptère, le béton SCC permet

d'obtenir une surface supérieure quasi-vitrifiée. Cette

technique nécessite des essais préalables afin de dé-

6.4 CureD'une manière générale, on prendra dans le cas d'un

béton SCC les mêmes dispositions que pour les bétons

traditionnels vibrés. Les recommandations données

dans le «Guide pratique» Holcim s'appliquent égale-

ment au béton SCC. On tiendra compte toutefois du

fait que le béton SCC est caractérisé par un volume de

pâte de ciment plus important et par un rapport E/Céqsouvent plus faible qu'un béton vibré. Il est ainsi beau-

coup plus sensible à la cure, à laquelle il faut par con-

séquent accorder une attention accrue. Il est vivement

recommandé de protéger de la dessiccation au moyen

de feuilles plastiques ou d'un produit de cure les gran-

des surfaces horizontales (radiers, dallages, dalles), et

ce immédiatement dès la fin de la mise en place du

béton. Les éléments en béton demeurant dans les cof-

frages (murs, poteaux) ne sont par contre pas concer-

nés par ces dernières mesures (voir les fiches d'infor-

mation de Holcim (Suisse) SA).

En cas d'exigences accrues concernant la rapidité de dé-

coffrage ou en cas de bétonnage par temps froid, on uti-

lisera de préférence un ciment plus réactif et de classe

de résistance 42,5R, comme par exemple le Flextremo 4R.

24

Propriétés du béton durci

7. Propriétés du béton durci

Lorsque le béton SCC est formulé et mis en œuvre de

manière adéquate, ses propriétés à l'état durci (résis-

tance, déformation, durabilité) ne se différencient guère

de celles d'un béton ordinaire vibré. Souvent elles sont

même meilleures, en particulier lorsque le béton spé-

cifié doit répondre à des exigences courantes, ce qui est

généralement le cas dans le domaine du bâtiment.

7.1 Résistance à la compression et moduled'élasticitéDans une région donnée et pour des granulats de même

nature, la résistance à la compression d'un béton à un

âge fixé, par exemple 28 jours, dépend principalement

de la résistance du ciment et du rapport eau sur ciment

équivalent. Ainsi, la résistance à la compression d'un bé-

ton SCC ne se différencie pas de celle d'un béton ordi-

naire vibré, à valeurs identiques des paramètres détermi-

nants (fig. 7.1.1). En réalité, il est clair que la résistance

d'un béton (spécialement la montée en résistance au

jeune âge) est en outre fortement influencée par les con-

ditions de température, effet qui n'est pas abordé ici.

Dans le cas du béton ordinaire vibré pour bâtiment, le

rapport E/Céq est généralement compris entre 0,5 et

0,6; il peut même s'élever parfois jusqu'à 0,7. Dans le

cas d'un béton SCC pour le même usage, avec ou sans

ciment Flextremo, le rapport E/Céq est de l'ordre de

0,45. Il en résulte que la résistance à la compression du

béton SCC est souvent plus élevée (d'une à deux clas-

ses de résistance) que celle d'un béton vibré équiva-

lent, du moins dans le domaine des bétons ordinaires

du bâtiment.

Le module d'élasticité du béton dépend dans une large

mesure de la nature des granulats utilisés (coefficient

kE). Il dépend aussi, mais dans une moindre mesure, de

la résistance du béton, comme montré sur la fig.7.1.2.

Les fuseaux indiqués sur cette figure ont été tracés à

partir de la relation entre la valeur moyenne du module

Ecm et la résistance moyenne à la compression sur cube

0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,600

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Rapport E/CéqRési

stan

ce à

la co

mpr

essi

on s

ur c

ube

f cm

,28

[MPa

]

Flextremo 3R

Flextremo 4R

Bétons avecCEM I 42,5

Bétons avec CEM I 32,5

20 30 40 50 60 700

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Résistance à la compression sur cube fcm,28 [MPa]

Mod

ule

d’él

astic

ité E

cm[1

03M

Pa]

5

Fig. 7.1.1

Résistance du béton à la compression à 28

jours en fonction du rapport E/Céq et de la

classe de résistance du ciment, mesurée

sur cubes conservés dans les conditions

normalisées (T ≈ 20°C et HR = 95%).

Fuseaux bleus: domaines de variation pour

les bétons vibrés ou SCC. Points: valeurs

mesurées pour SCC avec Flextremo.

Fig. 7.1.2

Module d'élasticité Ecm du béton en fonc-

tion de sa résistance à la compression à 28

jours, mesuré sur éprouvettes conservées

dans les conditions normalisées. Fuseaux

bleus: domaines de variation selon la

norme SIA 262 pour les bétons vibrés en

fonction de la nature des granulats.

Courbe blanche: Valeur moyenne généra-

lement mesurée pour bétons vibrés avec

les granulats du plateau Suisse. Points:

valeurs mesurées pour SCC avec Flextremo

et granulats de diverses provenances.

graviers allu

vionnaires

calcaire con

cassé

roches micassé

es

Flextremo 4R

Flextremo 3R

25

Propriétés du béton durci

Durabilité

fcm à l'âge de 28 jours, telle que définie dans la norme

SIA 262:

Ecm = kE · fcm

Le module d'élasticité du béton dépend en fait des

quantités relatives de granulats et de pâte de ciment.

Etant donné que la pâte de ciment est en proportion

plus importante dans un béton SCC et qu'elle présente

un module généralement plus faible que les granulats,

le module du béton SCC est environ 10% inférieur à

celui d'un béton vibré de résistance identique et pro-

duit avec des granulats de même nature. En pratique,

cette réduction modérée du module d'un béton SCC est

cependant souvent atténuée, voire compensée, par l'ef-

fet dû à l'augmentation de la résistance du béton, tel

que mentionné précédemment.

7.2 DurabilitéLes quantités de ciment et de farines ainsi que le rap-

port eau sur ciment équivalent sont des facteurs déci-

sifs pour la durabilité d'un béton, qu'il s'agisse d'un

béton vibré ou autocompactant. Le béton SCC offre une

meilleure durabilité qu'un béton vibré, répondant aux

classes d'exposition usuelles du bâtiment, étant donné

son dosage en ciment plus élevé et son rapport E/Céqgénéralement plus faible. Ainsi, un béton SCC satisfait

normalement sans difficulté aux exigences d'un béton

étanche et des classes d'exposition XC4 et XF1.

La résistance envers des attaques plus sévères (classe

d'exposition supérieure à XC4 ou XF1) est générale-

ment aussi possible avec un béton SCC, moyennant

certaines précautions supplémentaires au niveau de sa

formulation, de sa production et de sa mise en œuvre,

également nécessaires dans le cas d'un béton vibré.

Dans ces cas là, les normes exigent généralement d'ap-

porter la preuve d'une résistance suffisante au moyen

d'essais (voir normes SIA 262 et SN EN 206-1).

Dans le cas d'attaques chimiques (classes d'exposition

XA1 à XA3), les normes exigent en outre impérative-

ment le recours à des spécialistes pour formuler la

composition du béton et fixer les essais nécessaires.

Suivant la classe d'exposition et face à certaines atta-

ques de nature chimique, la composition du ciment

peut également avoir une influence sur la durabilité.

Le béton SCC confectionné avec du ciment Flextremo

constitue à cet égard fréquemment une solution favo-

rable, étant donné qu'il s'agit d'un ciment Portland

composé avec de la cendre volante (Hydrolent).

Pour toutes les raisons mentionnées ci-dessus, le béton

SCC avec ciment Flextremo permet généralement d'as-

surer une durabilité suffisante à élevée pour la plupart

des classes d'exposition, comme illustré ci-après au

moyen de divers résultats d'essais à titre d'exemple.

0

0 ,5

1,0

1,5

2,0

0,3 0,4 0,5 0,6

Rapport E/Céq

Coef

ficie

ntde

per

méa

bilit

é K

[10–

16m

2 ]

Fig. 7.2.1

Coefficient de perméabilité à l'air du

béton en fonction du rapport E/Céq

(bétons vibrés et SCC). Ce coefficient

constitue aussi un indicateur de la vitesse

de carbonatation

3

7.2.1 Perméabilité et étanchéité à l'eau

En raison de leurs teneurs élevées en ciment et en fari-

nes ainsi que de leur faible rapport E/Céq, les bétons

SCC offrent d'excellentes performances de perméabili-

té et d'étanchéité à l'eau, généralement meilleures que

celles d'un béton ordinaire vibré.

La figure 7.2.1 indique que le coefficient de perméabili-

té à l'air dépend linéairement du rapport E/Céq quel

que soit le type de béton.

Compte tenu d'un rapport E/Céq généralement infé-

rieur, la perméabilité du béton SCC est environ 30 à

50% plus faible que celle d'un béton vibré courant du

bâtiment.

26

Propriétés du béton durci

Durabilité

L'étanchéité d'un béton (vibré ou SCC) peut être mesu-

rée et évaluée selon différents procédés, notamment

au moyen de l'essai DIN 1048 modifié EPFL qui fournit

d'excellents résultats pratiques (fig. 7.2.2 et 7.2.3). Cet

essai permet de déterminer la profondeur de pénétra-

tion d'eau sous pression (10 bars durant 48 heures) et

de la comparer à des valeurs limites graduées en fonc-

tion du niveau d'exigences. La fig. 7.2.4 présente à titre

d'exemple quelques valeurs mesurées pour des bétons

SCC avec ciment Flextremo. On peut constater que ces

valeurs sont extrêmement faibles en comparaison avec

7.2.2 Résistance à l'attaque du gel en présence de sel

Il a été prouvé expérimentalement que la résistance au

gel en présence de sel de déverglaçage est «suffisante»

à «bonne» après 28 jours pour le béton SCC avec

ciment Flextremo 3R ou 4R, selon la méthode d'essai

TFB (fig. 7.2.5) ; et ceci, sans même devoir nécessaire-

ment recourir à un adjuvant entraîneur d'air (LP).

A l'âge de 28 jours, la résistance au gel en présence de

sel est généralement:

■ «suffisante» lorsque le rapport E/Céq ≤ 0,45■ «bonne» lorsque le rapport E/Céq ≤ 0,42.L'échelle de qualification de l'essai TFB est la suivante:

élevée – bonne – suffisante – insuffisante – mauvaise.

De plus, cette résistance augmente encore souvent d'une

classe («bonne» et «élevée», respectivement) lorsque

l'essai est répété à l'âge de 3 mois.

Fig. 7.2.2

Exemples de profondeurs de pénétration

mesurées :

a) béton vibré; 0/32; E/Céq ≈ 0,6;

non étanche

b) béton vibré; 0/32; E/Céq ≈ 0,5; étanche

c) SCC avec Flextremo; 0/16; E/Céq ≈ 0,45;

étanche

Fig. 7.2.5

Analyse au microscope d'une lame mince

de béton (SCC avec Flextremo) pour la

qualification de sa résistance au gel en

présence de sel, selon la méthode TFB

a b c

Valeurs mesurées pour SCC Valeurs limites, graduées

avec Flextremo 3R ou 4R selon les exigences

moyennes maximales normales élevées

2 à 4 mm 5 à 8 mm 50 mm 30 mm

Fig. 7.2.4

Résultats d'essais d'étanchéité selon

procédé DIN 1048 modifiéFig. 7.2.3

Appareillage pour

l'essai d'étanchéité

à l'eau selon le

procédé DIN 1048

modifié

les valeurs limites, et que ces bétons présentent en

général une excellente étanchéité.

27

Propriétés du béton durci

Durabilité

7.2.3 Résistance à l'attaque par les sulfates

Certains essais tendent à prouver une relativement

bonne résistance du béton SCC avec ciment Flextremo

à l'attaque par les sulfates (fig. 7.2.6). Ceci est certaine-

ment dû, à l'effet bénéfique de la cendre volante, d'une

part, et à la très faible perméabilité à l'eau d'un tel

béton, d'autre part. En conséquence, un tel béton peut

être considéré comme résistant à l'attaque par les sul-

fates, du moins dans les cas de faible agressivité con-

formément aux normes (classe d'exposition XA1).

Une résistance satisfaisante à l'attaque par les sulfa-

tes du béton SCC a également été vérifiée selon la pro-

cédure d'essai d'AlpTransit d'une durée de deux ans.

Fig. 7.2.6

Mesure de l'expansion en cas d'attaque

par des sulfates pour un SCC 0/16 avec

450 kg/m3 de Flextremo 4R et un rapport

E/Céq de 0,40, selon la méthode TFB et à

l'âge de 28 jours

Fig. 7.2.7

Essais performance sur bétons avec E/Céq

= 0,45 et constitués de granulats 0/16

potentiellement fortement réactifs

(expansion mesurée selon essai Microbar

de 0,23 à 0,28%, dépassant largement la

valeur limite de réactivité fixée à 0,11%)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

0 1 2 4 6 8 12 16 20 24

Durée de l’essai en semaines

Expa

nsio

n [‰

]

valeur limite après 6 mois

2 échantillons soumis à l’attaquede sulfates

échantillon de réfé-rence (sans attaque)

0

0,1

0,2

0,3

0 4 8 12 16 20

Durée de l’essai en semaines

Expa

nsio

n [‰

]

valeur limite après 5 mois

béton vibré,400 kg/m3 Fluvio 4

SCC, 450 kg/m3 Flextremo 4R

7.2.4 Résistance à la réaction alcalis-silice

Une excellente résistance à la réaction alcalis-silice de

béton SCC, confectionné avec du ciment Flextremo et

des granulats potentiellement fortement réactifs, a été

prouvée au moyen d'essais performance (fig. 7.2.7).

Comme déjà mentionné pour d'autres attaques de

nature chimique, ceci est dû à l'effet bénéfique de la

cendre volante, d'une part, et à la très faible perméabi-

lité à l'eau d'un tel béton, d'autre part.

Par rapport à d'autres essais similaires mais néces-

sitant des mesures sur une à deux années (par ex.

ASTM, AlpTransit), l'essai TFB est fortement accéléré

et ne dure que six mois. Cela, grâce à une imprégna-

tion des éprouvettes de mortier ou de béton sous

forte pression d'une solution de sulfate de sodium

représentant une concentration de 30 000 mg SO4/l.

28

Propriétés du béton durci

Retrait et fluage

7.3 Retrait et fluageEn dépit de l'affirmation fréquemment répandue que

les bétons SCC seraient caractérisés par un retrait plus

important, le béton SCC avec ciment Flextremo présente

en général un retrait de dessiccation similaire à celui

d'un béton traditionnel vibré de type C20/25 (B35/25),

comme fréquemment utilisé dans le bâtiment. Ceci

résulte du fait qu'un béton SCC présente très souvent

une résistance à la compression supérieure et un rap-

port E/Céq de l'ordre de 0,42 à 0,48, soit plus faible que

celui d'un béton vibré. Le facteur prépondérant sur l'in-

tensité du retrait de dessiccation est le dosage en eau

150 200 300 400 500 600 7000,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

Vale

ur fi

nale

du

retr

ait[

‰]

Dosage en ciment [kg/m3]

250

225

150

0,700,60

béton courantpour bâtimentC20/25 (B35/25)

0,50

0,40

0,30

125

Dosage en eau en l/m3Rapport E/Céq

Fig. 7.3.1

Influence du do-

sage en ciment, du

dosage en eau et

du rapport E/Céq

sur la valeur finale

du retrait de des-

siccation (mesuré

sur prismes 100 x

100 x 400 mm à

partir du 5e jour,

en environnement

sec HR = 50%)

du béton. Pour une quantité d'eau fixée, l'intensité du

retrait n'est influencée que dans une faible mesure par

le dosage en ciment et le rapport E/Céq. Afin de limiter

raisonnablement la grandeur du retrait, il est par con-

séquent recommandé de limiter le plus possible le

dosage en eau et, en aucun cas, de dépasser 200 l/m3.

D'un autre côté, il est vrai qu'à résistance à la compres-

sion identique, un béton SCC est en principe caractérisé

par un retrait de dessiccation supérieur ( jusqu'à 25%)

à celui d'un béton vibré, en raison de ses dosages en

eau et en liant forcément plus élevés pour un même

rapport E/Céq.

200

175

100

SCC avecFlextremo

bétonscourants

29

Propriétés du béton durci

Retrait et fluage

Fig. 7.3.2

Valeur du retrait de dessiccation après 3

mois en fonction du dosage en eau (mesu-

ré sur prismes 120 x 120 x 360 mm selon

SIA 262/1 sous HR = 70%).

Ligne et fuseau bleus: valeur moyenne et

domaine de variation usuel (± 30%) pour

tout béton, vibré ou SCC. Points: valeurs

mesurées pour SCC avec Flextremo

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

140 150 160 170 180 190 200

Dosage en eau [l/m3]Re

trai

tapr

ès 3

moi

s [‰

]

retrait accr

u

retrait mod

éréFlextremo 4R

Flextremo 3R

Sur la base de très nombreux résultats expérimentaux

avec des bétons vibrés, il est établi que l'intensité du

retrait de dessiccation augmente à peu près linéaire-

ment avec le dosage en eau du béton. Les résultats

d'essais indiquent que cette relation de dépendance

n'est pas modifiée dans le cas des bétons autocompac-

tants. Les résultats d'essais sur béton SCC avec ciment

Flextremo ne font en effet apparaître aucune différence

significative par rapport aux valeurs établies pour les

bétons vibrés (fig. 7.3.2). Dans le cas du SCC avec Flex-

tremo 3R, le retrait mesuré est inférieur ou égal à la

valeur moyenne probable pour tout béton; il est au

contraire légèrement supérieur à cette valeur moyenne

dans le cas du SCC avec Flextremo 4R.

Au cas où le fluage du béton aurait un rôle significatif

sur le comportement de l'ouvrage, il est recommandé

de déterminer sa valeur au moyen d'essais, car il est

difficile, en l'état actuel des connaissances, de donner

des indications fiables sur la différence existant entre

béton SCC et béton vibré. Les essais sont en effet peu

nombreux, leurs résultats sont souvent contradictoires

et font ressortir des différences, heureusement peu

importantes, aussi bien dans un sens que dans l'autre.

Fig. 7.3.3

Utilisation massive

de SCC pour un

revêtement de

tunnel jusqu'à

0,80 m d'épaisseur

30

ficulté ces valeurs limites de température. En effet, le

ciment utilisé est un ciment de classe de résistance

32,5 R et, surtout, il s'agit d'un ciment Portland compo-

sé comprenant environ 70% de clinker et 30% d'addi-

tions minérales de nature pouzzolanique ou inerte

(cendres volantes et filler calcaire).

Ainsi une recette de béton autocompactant avec 430

kg/m3 de ciment Flextremo 3R présente-t-elle durant

les premiers jours à peu près la même réactivité et le

même dégagement de chaleur qu'une recette de béton

traditionnel et vibré avec 300 kg/m3 de ciment Port-

land courant CEM I 42,5 N (Normo 4).

Dans un tel cas, il est en outre vivement conseillé de

recouvrir le béton le plus rapidement possible après sa

mise en place au moyen de nattes thermo-isolantes,