Fissuration en béton avec référence particulière au béton à haute performance

6.3.1. RÔLE DE FIBRES

Lorsque la charge appliquée au béton s'approche de la charge de rupture, les fissures se propagent parfois rapidement en ouverture et en longueur. Les fibres noyées dans le béton permettent de bloquer le développement de cette fissuration en la couturant (figures 6.3 et 6.4)

Figure 6.3: Fissuration en BHP sans fibres. Figure 6.4 : Fissuration en BHP avec ajout des

fibres d'acier (couture d'une fissure) [51].

Les barres d'armature en acier jouent un rôle analogue, car elles agissent comme des fibres de grande longueur. Les fibres courtes et discontinues ont cependant l'avantage de se mélanger et de se disperser dans le béton de façon uniforme.

Il existe de nombreuses variétés de fibres métalliques qui se différencient par leur diamètre, leur section (circulaire, carrée), leur limite élastique, leur longueur et leur mode d'élaboration. Elles peuvent être rectilignes, ondulées, tronqués ou présenter des élargissements aux extrémités figure (6.5).

Les fibres munies de crochets à chaque extrémité sont celles qui présentent le plus d'avantages à cause de leur bonne adhérence mécanique. Elles sont fabriquées en acier étiré à froid, ayant une résistance à la traction minimale de 1100 MPa. Elles se présentent sous forme de petites plaquettes de fibres (30 à 40 fibres), accolées avec un produit soluble dan l'eau, ce qui facilite leur incorporation dans le béton et le malaxage. Au contacte de l'eau de gâchage, les fibres se libèrent aléatoirement dans la masse du béton en reprenant leur élancement unitaire. On obtient ainsi une meilleure homogénéité du matériau.

Ces fibres travaillent par déformation des crochets qui se redressent lors du glissement de la fibre dans la matrice, figure (6.6). C'est ce type de fibres qui a été utilisé dans nos essais, figure (6.7).

Figure 6.5 : Différents types de fibres

Figure 6.6 : La fibre à crochets

Figure 6.7 : Les fibres d'acier utilisées dans nos essais.

6.3.2. AVANTAGES DE FIBRES

Les fibres peuvent remplacer le treillis soudé, afin de maîtriser la fissuration de retrait, parce que les treillis soudés sont souvent utilisés pour éviter le phénomène de retrait du béton,

Les fibres retardent la microfissuration et améliorent le comportement post-fissuration en maintenant les différents blocs de béton. Elles empêchent le retrait au jeune age et s'opposent au faençage (le faïençage correspond à l'apparition de nombreuses fissures très fines qui forment un réseau hexagonal ou octogonal). Le retrait du béton peut être diminué de 35 % ou moins si l'on ajoute 1,5 % de fibres par volume.

Les fibres améliorent la ductilité du béton durci et à un degré moindre la résistance à la traction.

Les fibres augmentent la résistance au choc du béton.

Les fibres réduisent le fluage, c'est-à-dire la déformation du béton avec le temps sous une contrainte constante. Par exemple, le fluage en traction d'un béton renforcé de fibres d'acier peur représenter seulement 50 à 60 % de celui d'un béton ordinaire et le fluage en compression, 10 à 20 %.

Parmi les fibres les plus utilisées, nous citons les fibres d'acier, de verre, d'amiante et de polypropylène (tableau 6.1).

Tableau 6.2 : Propriétés physiques et mécaniques de certaines fibres.

Fibre	Diamètre (ìm)	Densité	Allongement de rupture (%)	Module d'élasticité (GPa)	Résistance en traction (GPa)
Acier	5-500	7,8	3-4	200	1-3
Verre	9-15	2,6	2-3,5	80	2-3
Polypropylène	7,5	0,9	20,0	5	0,5
Amiante	0,02-20	2,5-3,4	2,3	200	3

Si le module d'élasticité de la fibre est élevé par rapport au module d'élasticité du béton, les fibres reprennent une part des charges, augmentant ainsi la résistance à la traction du matériau. L'augmentation du rapport longueur/ diamètre des fibres accroît habituellement la résistance à la flexion et la ténacité du béton. Les valeurs de ces rapports sont généralement comprises entre 40 et 100, des fibres de trop grande longueur ont tendance à former des oursins dans le mélange, créant ainsi des problèmes d'ouvrabilité.

En règle générale, les fibres sont éparpillées au hasard dans le béton; toutefois, si on traite le béton pour que les fibres soient alignées dans la direction des contraintes en service, on obtient de meilleure résistance en traction et en flexion. Ce procédé est assez compliqué, néanmoins, il commence à se développer en utilisant les champs magnétiques.