Fissuration en béton avec référence particulière au béton à haute performance

Deuxième Partie

ANALYSE EXPÉRIMENTALE

CHAPITRE 6

PROGRAMME EXPÉRIMENTAL

6.1. INTRODUCTION

Nous présenterons dans ce chapitre une revue sur les bétons à hautes performances et la campagne expérimentale menée dans cette étude. Nous présenterons également le matériel ainsi que les compositions des bétons utilisés et les paramètres d'essais.

On appelle bétons à hautes performances les bétons « BHP » qui ont non seulement des résistances mécaniques plus élevées que celles des bétons ordinaires mais aussi une meilleure durabilité à long terme du fait qu'ils sont plus denses et compactes et donc imperméables.

Dans les années 1970, la résistance à la compression du béton utilisé dans des colonnes de quelques gratte-ciel était supérieure à celle des bétons ordinaires, il était donc tout à fait légitime d'employer l'expression « béton à haute résistance ». Ces nouveaux bétons n'étaient utilisés qu'à cause de leur résistance à la compression supérieure à celle des bétons ordinaires de cette époque. En fait, avec le recul et les progrès technologiques, on peut même considérer que ces premiers bétons à haute résistance étaient simplement des bétons ordinaires améliorés, fabriqués avec la même technologie, à l'aide des matériaux de qualité choisis avec beaucoup plus de soin et leur mise en oeuvre bien contrôlés.

Les années 1980, ont vu la naissance des bétons à hautes performances produits industriellement avec des résistances en compression dépassant 60 MPa.

A l'heure actuelle, quatre pays développent particulièrement l'utilisation des BHP, la Norvège orienté essentiellement vers les structures Offshore, les Etats-Unis et le Canada intéressés par la construction des gratte-ciels, et la France orienté ses efforts vers les ouvrages d'art. A ces trois domaines principaux, il faut ajouter quelques applications plus particulières, comme les éléments préfabriqués pour le bâtiment, les chaussées, les assainissements, les tunnels et encore les centrales nucléaires.

Citons quelques exemples d'applications à travers le monde :

· La Grande Arche de la Défense construite à Paris (1988-1989) avec des mégapoutres de 9.50 m et d'une portée de 70 m et un BHP de = 66 MPa (figure 6.1 (a)).

Le Scotia Plaza (gratte-ciel) construit en 1987-1988 à Toronto au Canada avec un BHP ayant = 88 MPa (figure 6.1 (b)).

Le Two Union Square Building (1988-1989), un édifice de 58 étages, à Seattle aux Etats Unis, où la charge est supportée par quatre poteaux circulaires chemisés de 2.5 m

de diamètres et construite avec BHP ayant =119 MPa (la 1^ère fois dans le monde que l'on utilise un béton ayant cette résistance) (figure 6.1 (c)).

Le Water Tower Place, construit à Chicago (1975). La résistance du béton s'est élevée progressivement de 20, 30, 40, 50 à 60 MPa. Un des avantages des BHP puisque en faisant simplement varier la résistance du béton pour construire les poteaux de l'édifice, il leur a permit de leur conserver une section constante, ce qui a permis d'utiliser un seul coffrage pour tous les poteaux de l'édifice (économie de main-d'oeuvre) (figure 6.1 (d)).

Le One Wacker Place (Chicago), la résistance du béton est = 80 MPa pour les poteaux, celle des planchers constitués de dalles de béton de 1.15 m d'épaisseur est = 60 MPa (figure 6.1 (e)).

Le pont sur le Rhin à Strasbourg, qui a consommé 10.000 m³ de BHP ayant = 100 MPa. (figure 6.1 (f)), et le pont de Normandie (figure 6.1 (g)).

Les Tours Jumelles en Malaisie : les Tours les plus élevées au monde avec 452m

de hauteur construites d'un béton de 80 à 104 MPa entre 1993 et 1996 (figure 6.1 (h)).

(a) Arche de la Defense (b) Scotia Plaza (c) Two Union Square (d) Water Tower Place

(France) (Toronto) (USA) (Chicago)

(e) : Le One Wacker Place (f) : Le pont sur le Rhin à (g) : le pont de Normandie

(Chicago) (Strasbourg) (France)

(h) : Les Tours Jumelles

(Malaisie)

Figure 6.1 : Exemples d'applications du BHP

Durant les dernières décennies, les chercheurs ont élaboré plusieurs travaux scientifiques, dans la perspective d'améliorer les propriétés constructives des BHP frais et durci.

Les propriétés d'usage des bétons à hautes performances sont des sujets d'étude dans différents points du monde, et un certain nombre de travaux portant sur les caractéristiques physico-mécaniques de ces bétons ont été publiés.

Notons que pour obtenir un BHP, il faut :

- Une sélection de granulats résistants et une granularité permettant d'obtenir une compacité optimal du béton et une meilleure adhérence avec la pâte de ciment.

- Le choix d'un ciment portland avec moins de C₃A, composée à vide d'eau.

- L'utilisation des ajouts minéraux tels que la fumée de silice ou laitier de hauts fourneaux.

- L'utilisation d'un rapport E/C au dessous de 0,4 (quantité d'eau réduite au stricte minimum).

- L'utilisation des superplastifiants pour compenser la perte de maniabilité.

« Le béton à haute performance a acquis ses lettres de noblesse en étant perçu comme un nouveau type de béton. Ce béton qui ne peut être produit n'importe comment ni par n'importe qui, est très surprenant tant ses performances et ses possibilités d'applications sont vastes. C'est un matériau de haute technologie. La résistance à la compression d'un tel béton peut atteindre des valeurs supérieures à 100 MPa et dans de rares cas 120 MPa à 150 MPa, selon la nature des granulats et son dosage en ciment, etc. » Pierre-Claude Aïtcin, janvier 2001