Le béton pour les hautes tensions
Lors de la fabrication de béton fibré, des fibres sont utilisées en plus des composants habituels du béton normal, à savoir le ciment, l’eau et le liant. Les composants soumis à des tensions élevées sont particulièrement stabilisés par cet additif. Dans de nombreux éléments de construction, l’ajout de fibres sert même de substitut à l’armature. Le principe du béton fibré ou du fibrociment existe depuis l’Antiquité. Les Romains et les Égyptiens ajoutaient de la paille ou des cheveux aux matériaux de construction et amélioraient leurs propriétés mécaniques grâce à cet ajout. Différents matériaux fibreux peuvent être utilisés dans le béton fibré. Selon la situation de pose, les bétons fibrés font par exemple office de stabilisateur, augmentent la résistance à la traction ou à la compression ou servent d’armature, par exemple dans une dalle de sol en béton fibré.
Le béton fibré se compose des matériaux de base suivants :
- Ciment
- Suppléments
- Eau
- Adjuvant du béton (additif)
- Fibres de verre, de plastique, de carbone (carbon) ou d’acier
La teneur en fibres modifie les propriétés du béton. Cela se fait par exemple par le fait que les fibres peuvent absorber les contraintes de traction dues au processus de retrait lors de la prise du béton. L’effet : le béton prend en se fissurant peu. D’autres avantages apportés par ces types de béton sont une répartition constante des contraintes sur la zone de traction de l’élément de construction en béton. Avec le béton fibré, les phénomènes de corrosion sont rares, voire inexistants, ce qui permet en même temps de minimiser ou d’empêcher les éclatements. Cela augmente à son tour la durée de vie globale du matériau par rapport au béton armé.
En raison de la répartition des fibres dans toute la section de la pièce et de leur orientation aléatoire, il est difficile de mesurer l’effet exact des forces. Pour cette raison, le nombre d’approches de calcul est élevé, il n’existe pas de méthodes de calcul généralement valables. La formule empirique pour le calcul du béton fibré acier consiste à déterminer la quantité nécessaire par m³ de béton prêt à l’emploi sur la base de l’armature statique calculée.
Le béton fibré acier, principalement utilisé pour les sols industriels, dispose d’une capacité de travail et de charge améliorée grâce au matériau fibreux intégré en acier, les fibres remplaçant par leur action l’armature constructive en acier. On distingue trois types de fibres d’acier, à savoir :
- fibres d’acier fraisées avec une section en forme de croissant
- fibres métalliques courbées
- fibres de tôle déformées
Pour le béton qui répond aux spécifications de la norme DIN EN 206-1/ DIN 1045-2, les fibres d’acier peuvent être utilisées sous différentes formes lors de la mise en œuvre. Ceci est à nouveau défini dans la norme DIN EN 14889-1. Une distinction est faite :
- fibres d’acier en vrac
- fibres collées en faisceaux
- Fibres d’acier en emballage-doseur
Si les fibres d’acier sont ajoutées dans des quantités allant jusqu’à 40 kg/m³, la recette initiale du béton utilisé peut être conservée sans modification. Les fibres d’acier augmentent la résistance à la traction par flexion et la résistance au cisaillement, ainsi que le comportement à la fissuration et à la déformation. De même, ce procédé de fabrication permet d’augmenter la résistance aux chocs et de réduire la profondeur d’usure, la conductivité thermique de la pièce augmente car la chaleur est répartie plus uniformément et plus rapidement. Le béton fibré acier est principalement utilisé pour les sols industriels, plus rarement pour les routes en béton, la construction de tunnels ou les dalles, fondations et murs de cave dans la construction résidentielle.
Les fibres de verre résistantes aux alcalis sont utilisées comme additif dans les bétons de fibres de verre. Elles servent d’armature statique efficace, dans le béton modifié aux fibres de verre, leur effet se manifeste comme micro-armature. Même une faible quantité de fibres de verre améliore les propriétés d’utilisation, l’effet se fait sentir à partir d’une teneur de 0,4 % en volume, si la teneur en fibres de verre est de 2,5 à 5,0 % en volume, on parle de béton de fibres de verre, pour des valeurs inférieures, le terme de béton modifié par des fibres de verre s’est imposé.
Grâce à la résistance à la corrosion de la fibre de verre, qui peut également servir d’armature, il n’est plus nécessaire de recourir à des revêtements en béton et l’épaisseur des matériaux des éléments de construction en béton peut être fortement réduite. Il est ainsi possible de fabriquer des éléments de construction filigranes avec une résistance élevée. On trouve le béton modifié aux fibres de verre notamment dans la construction de façades, pour les panneaux de toiture ou pour les revêtements.
Les fibres polymères sont classées selon leurs propriétés dans la norme DIN EN 14889-2. En règle générale, une fibre de polypropylène est ajoutée au béton de fibres synthétiques, ce qui empêche de manière fiable la formation de fissures dans le béton frais. Cela ne vaut toutefois que pour la première phase de durcissement. Les fibres de polypropylène sont donc toujours ajoutées lorsqu’il s’agit d’obtenir des surfaces sans fissures, par exemple pour les chapes. Dans la protection contre l’incendie, ce béton fibré spécial empêche pendant une longue période l’éclatement de parties du béton en cas d’incendie. L’armature de l’élément de construction est ainsi protégée plus longtemps et l’élément de construction en béton conserve sa stabilité.
Les fibres textiles ou les fibres de carbone sont une variante des fibres synthétiques. Le béton textile est considéré comme un matériau de construction durable, car l’utilisation des fibres comme armature permet d’économiser de l’acier. Le matériau composite composé de béton fin et de fibres haute performance est considéré comme particulièrement innovant et comme le matériau de construction du futur.
- Les travaux de pose et l’installation de l’armature ne sont pas nécessaires dans de nombreux cas
- Les formes complexes sont plus faciles à réaliser
- Espace de stockage sur le chantier pour l’acier d’armature des éléments coulés sur place supprimé
- Économie de matériau grâce à la mise en place de béton fibré comme béton projeté et à la suppression de la couverture de béton
- Prix économique grâce à la réduction des temps de traitement et des coûts annexes
L’inconvénient, en particulier pour les éléments de construction en béton armé, est qu’ils sont très difficiles à travailler. Si un tel élément de construction en béton fibré doit être modifié ultérieurement, un équipement vraiment lourd est nécessaire.