Poussée du béton autocompactant sur les coffrages

Ö
PROJETS – ETUDES
La poussée latérale exercée sur les
coffrages par le béton autocompactant (BAC) frais et son évolution dans
le temps sont des données souvent
méconnues et donc difficiles à contrôler. Aussi se contente-t-on souvent en
pratique de prendre en compte purement et simplement la pression hydrostatique, ce qui conduit parfois à
une surestimation et à des dépenses
supplémentaires. Cet article présente
les résultats de la recherche menée à
ce sujet par le CSTC.
Poussée du béton
autocompactant
sur les coffrages
par certains BAC. Outre quelques conclusions
glanées dans la littérature, le présent article
reprend les détails de la recherche, qui visait
notamment à confronter certaines hypothèses.
Les modèles de la norme allemande (→ A, p. 2)
et du CIRIA (→ B, p. 3) sont surtout utilisés
pour les bétons traditionnels.
Plus concrètement, la recherche entreprise par
le CSTC avait pour objectif :
• de concevoir des systèmes de mesure simples, en vue de déterminer la poussée du BAC
sur un coffrage; le choix et l’optimisation
d’un système adéquat devraient permettre
non seulement un mesurage rapide et non
destructif, mais également un monitoring en
cours de bétonnage
• d’évaluer l’influence des principaux paramètres de mise en œuvre sur les pressions
exercées (vitesse d’élévation du béton dans
le coffrage, type de béton, viscosité, densité
d’armatures).
3Modèles et recommandations applicables au BAC
1 Introduction
Essentiellement cantonné aujourd’hui en
préfabrication, le béton autocompactant (BAC)
tarde à faire sa percée dans le secteur du
prêt-à-l’emploi, tant chez nous qu’à l’échelon
mondial. En cause notamment un certain nombre d’obstacles techniques, parmi lesquels le
coût supérieur des mélanges, l’absence d’essais
normalisés adaptés et le manque d’expérience
sur les chantiers.
Un précédent cahier des Dossiers du CSTC
[7] explicitait la caractérisation du béton, le
contrôle in situ ainsi que les méthodes d’essai envisageables. Le présent article traite
de la poussée du BAC sur les coffrages, un
problème fréquemment évoqué, d’autant que
l’information et l’expérience en la matière
font cruellement défaut. La poussée latérale
exercée sur les coffrages par le BAC frais et
l’évolution de cette poussée dans le temps sont
des données mal connues et donc difficiles à
contrôler. Aussi se contente-t-on souvent en
pratique de prendre en compte purement et
simplement la pression hydrostatique, ce qui
conduit parfois à une surestimation et à des
dépenses supplémentaires.
Plusieurs auteurs signalent par ailleurs que certains BAC associés à des adjuvants favorisant
le comportement thixotrope du béton sont de
nature à réduire sensiblement la pression sur les
coffrages. Le CSTC a examiné dans quelle mesure il était possible de mesurer cette pression
d’une façon simple dans le cas d’un BAC et a
déterminé la poussée produite sur les coffrages
2Calcul selon les modèles
existants
Dans la pratique, la pression exercée par un
béton sur un coffrage est généralement calculée
par le fournisseur du coffrage. Ce calcul s’effectue sur la base de modèles existants qui tentent
de prendre en compte les différents paramètres
d’influence. Conçus pour le béton traditionnel,
ces modèles généralement empiriques se distinguent par le nombre de paramètres utilisés et
par la façon dont ils transposent ces paramètres
en données chiffrées. Les principaux modèles
(équations) appliqués sont définis dans les
ouvrages suivants :
• norme allemande DIN 18218 [10]
• rapport n° 108 du CIRIA [8]
• norme néerlandaise NEN 6722 [19]
• recommandations du Français Adam [1] et
du Canadien Gardner [12].
? N. Cauberg, ir., conseiller technologique (1), chercheur, laboratoire ‘Structures’, CSTC
J. Desmyter, ir., conseiller technologique (1), chef du département ‘Géotechnique, Structures et Développement durable’, CSTC
J. Piérard, ir., conseiller technologique (2), chercheur, laboratoire ‘Technologie du béton’,
CSTC
Avec la collaboration de B. Parmentier, ir., chef adjoint de la division Géotechnique et
Structures, CSTC
(1) Guidance technologique ‘Prestatiegerichte betonsoorten’ subsidiée par l’IWT (Institut flamand pour
l’encouragement de l’innovation par la science et la technologie).
(2) Guidance technologique ‘Mise en œuvre des bétons spéciaux’ subsidiée par la DGTRE (Direction
générale des Technologies, de la Recherche et de l’Énergie).
Il n’existe à l’heure actuelle aucun modèle
normalisé permettant de calculer la poussée du
BAC sur les coffrages. Les modèles précités,
applicables au béton traditionnel, ne peuvent
être utilisés tels quels. Il est couramment admis
que la poussée du BAC peut être nettement
plus élevée que celle d’un béton traditionnel,
mais elle n’atteint en aucun cas la pression
hydrostatique. La littérature et les expériences
menées avec ce type de béton révèlent des
données pour le moins contradictoires. Les
poussées mentionnées sont éminemment variables, passant d’une fraction de la pression
hydrostatique (moins qu’un béton traditionnel)
à 100 % de cette dernière [voir les références 2
à 6, 17, 18, 20, 21 et 25].
Dans ce contexte, les conditions limites s’avèrent particulièrement importantes [9]; citons :
• la vitesse d’élévation du béton : une montée
rapide du béton dans le coffrage entraîne
généralement une augmentation de la hauteur
piézométrique
• la méthode de pompage : l’injection du béton
par le bas du coffrage produit invariablement une poussée hydrostatique sur toute
la hauteur du coffrage; dans certains cas,
la pression a tendance à augmenter encore
davantage lorsque les pompes sont particulièrement puissantes
• la hauteur du coffrage : sur de trop petits murets d’essai, les mesures ne concernent que le
front hydrostatique et pas le fléchissement de
la pression, comme c’est habituellement le
cas lorsque la hauteur de bétonnage dépasse
quelques mètres (cf. figure 4, p. 3)
• le recours à des adjuvants spéciaux : l’emploi
d’adjuvants augmentant la durée d’ouvrabilité du béton, voire de retardateurs de prise
a non seulement pour effet d’accroître la
poussée, mais également de la maintenir
plus longtemps.
On comprend dès lors la prudence des spécialistes, qui recommandent de tenir compte
d’une pression hydrostatique sur les coffrages
Les Dossiers du CSTC – N° 3/2006 – Cahier n° 7 – page Ö
PROJETS – ETUDES
A
Calcul
de la poussée du béton sur les coffrages selon la norme
Cette norme propose une évolution de la pression en deux phases (voir la
figure 1) :
•d’abord une pression hydrostatique évoluant en fonction de la hauteur
•puis une pression constante.
hs
Fig. 1 Evolution de la pression.
5 vb
La figure 2 représente les configurations possibles lorsque la hauteur totale
du coffrage est inférieure ou supérieure à cinq fois la vitesse d’élévation du
béton dans le coffrage.
La valeur de hs peut être déterminée à l’aide de diagrammes tels que celui
représenté à la figure 3, où il est tenu compte de diverses hypothèses, à
savoir :
•masse volumique du béton frais égale à 25 kN/m³
•prise du béton après 5 heures au maximum
•coffrage étanche
•serrage à l’aiguille vibrante (interne)
•température du béton frais de +15 °C
•vitesse maximale de bétonnage de 7 m/h.
DIN 18218
hs : h�������
auteur ��������������
piézométrique e��
���
n�
m
pb :��������
poussée ���������
du béton frais
������
e��
n kN/m
����
vb :��������
vitesse ������������
d’élévation ���������
du béton
dans le coffrage, e��
n m/h
���
pb
Fig. 2 Configurations possibles pour� ��
h ≤ 5 vb et h > 5 vb.
A. h ≤ 5 vb
hs : h�������
auteur ��������������
piézométrique e��
���
n�
m
pb :��������
poussée ���������
du béton frais
������ ���
e��
n kN/m
����
vb :��������
vitesse ������������
d’élévation ���������
du béton �����
dans �������������
le coffrage, ���
e��
n m/h
���
En cas d’écart par rapport à ces hypothèses, des adaptations du
calcul sont proposées; ainsi, par exemple, si l’on utilise des adjuvants
qui modifient l’ouvrabilité du béton et/ou le temps de prise, il y a lieu
d’augmenter la hauteur piézométrique (hs).
5 vb
hs
h > 5 vb
5 vb
5 vb
h ≤ 5 vb
hs
hs
B. h > 5 vb
pb
pb
140
130
1
p (kN/m2)
du béton frais
90
80
Pression
h (m)
piézométrique
Hauteur
2
100
50
)
vb
+
)
+
18
.
. vb
7
4
(1
(1
e��������K3
id
9)
+1
flu
b
v
n
.
to
(10
Bé
K2
70
60
. vb +
K1 (5
21)
1,1
1,2
1,3
1,4
40
30
Etais
20
Parois
10
0
17
Walz
3
110
selon
4
120
Fig. 3 Hauteur piézométrique selon
la norme DIN 18218.
1,0
Compacité
5
Hypothèses� �:
• ����������������
masse volumique ���������
du béton
frais������
: 25 kN/m
����3
•������
prise ���������
du béton������
�����
: 5 h
•���������
coffrage �������
étanche
•��������
serrage ��
à ��������������������
l’aiguille vibrante
(interne)
• ������������
température ���������
du béton frais���
��������:
+15 °C
0
0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0
Vitesse d’élévation
[16, 24]. C’est notamment le cas des récentes
Recommandations européennes concernant le
BAC [11]. Quant au manuel édité en 2005 par
du béton
vb (m/h)
Stubeco [22], qui fait référence en matière de
coffrages, il s’en remet au Rapport du CIRIA,
ajoutant toutefois qu’il y a lieu d’admettre
Les Dossiers du CSTC – N° 3/2006 – Cahier n° 7 – page l’hypothèse d’une évolution hydrostatique.
Se fondant sur ses propres recherches et sur la
littérature, la cellule d’étude de Stubeco [23]
Ö
PROJETS – ETUDES
B
Calcul
de la poussée du béton selon le rapport n°
108
du
CIRIA
Ce rapport fréquemment utilisé propose les deux formules suivantes pour déterminer la pression maximale Pmax exercée sur les coffrages :
Pmax = C. R + C2 .K. H - C. R
ou Pmax = D . h
•R
•T




•K
Courbe de pression
type (béton ordinaire)
Pmax
D
Courbe de pression calculée
Hauteur de
béton������
h (m)
Dans ces formules, on a :
•C1 : coefficient de forme du coffrage; égal à 1 pour des voiles et à 1,5
pour des colonnes [-]
•C2 : coefficient lié au type de béton et de ciment (voir tableau 1) [-]
•D : masse volumique du béton frais [kN/m³]
•H : hauteur verticale du coffrage [m]
•h : hauteur de chute dans le coffrage [m]
Courbe de pression hydrostatique
Evolution probable de
la pression d’un béton
ultrafluide (BAC)
2
æ 36 ö
: coefficient de température, K = ç
÷
èT + 6 ø
Pmax
: hauteur d’ascension du béton dans le coffrage [m/h]
: température de mise en œuvre du béton [°C].
Pression������
(kN/m2)
Fig. 4 Evolution de la pression sur les
On retient la formule qui fournit la valeur la plus faible pour Pmax [kN/m²].
coffrages [8].
Si l’on compare la figure 4 et la figure 1, on remarque immédiatement que
les deux méthodes aboutissent à une distribution similaire des pressions,
soit une pression hydrostatique dans la partie supérieure de l’ouvrage et une pression constante dans la partie inférieure. Le diagramme de
la figure 4 fait également apparaître une donnée fréquemment pressentie, à savoir : la chute de la poussée sur le coffrage dans la partie
inférieure de l’ouvrage.
Tableau 1 Valeurs du coefficient C2 [8] (les dénominations du ciment ont été adaptées au contexte belge).
Type de liant
Valeur de C2
Ciment Portland (CEM I) avec ou sans adjuvants (sauf retardateurs)
0,3
Ciment Portland (CEM I) avec retardateurs
0,45
CEM II/A-S, CEM II/A-V, CEM II/B-S, CEM II/B-V et mélanges de ciments contenant moins de 70 % de laitier de
haut fourneau ou de cendres volantes, avec ou sans adjuvants (sauf retardateurs)
0,45
CEM II/A-S, CEM II/A-V, CEM II/B-S, CEM II/B-V et mélanges de ciments contenant moins de 70 % de laitier de
haut fourneau ou de cendres volantes, avec retardateurs
0,6
Mélanges contenant plus de 70 % de laitier de haut fourneau ou de cendres volantes, avec ou sans adjuvants
0,6
exclut par ailleurs la possibilité d’adopter une
règle de calcul générale.
Si la recherche menée par le CSTC s’est
essentiellement intéressée aux conditions
limites précitées (leur influence sur la poussée
maximale dans les coffrages étant prédominante), il convient toutefois de ne pas perdre
de vue les paramètres adoptés pour le béton
classique (température du mélange, température extérieure, type de ciment, ...). Ceux-ci
conditionnent essentiellement la vitesse de
raidissement du béton et l’évolution dans le
temps de la pression exercée sur les coffrages.
Par contre, leur action sur la pression maximale
est restreinte, sauf si le bétonnage se prolonge
pendant plusieurs heures.
Le cas échéant, le raidissement du béton déterminera en effet dans quelle mesure la pression
sur les coffrages s’accumule en hauteur pour
atteindre la pression hydrostatique :
• évolution complète (jusqu’à 100 %) si le
raidissement est nul ou très lent
• baisse significative en cas de raidissement
rapide du mélange.
Comme nous l’avons déjà signalé, certains
auteurs font état d’une réduction potentielle de
la poussée de certains BAC sur les coffrages,
expliquant le phénomène par le comportement
thixotrope du béton.
4 Système de mesure mis au
point pour déterminer la
poussée du béton in situ
Précisons simplement qu’un BAC thixotrope se
caractérise par une fluidité apparemment plus
grande dès que le béton est en mouvement et
par une certaine raideur lorsqu’il est au repos.
La thixotropie du béton se définit comme une
décroissance de la viscosité sous l’effet d’une
contrainte de cisaillement. L’absence de cette
dernière – comme dans un béton au repos – engendre une hausse (apparente) de la viscosité,
laquelle serait précisément responsable de la
réduction de la poussée.
Outre les performances de mesure et l’impact
minimal sur le coffrage et le béton, les critères
de choix des capteurs étaient guidés par la
précision des mesures dans le béton (alcalinité,
chaleur d’hydratation, ...), les possibilités de
placement et de récupération ainsi que l’acquisition des données.
Si les parois sont peu épaisses, on peut également évoquer un certain effet ‘silo’. L’influence
exacte de ce phénomène dépend dans une large
mesure de la fluidité du béton, ce qui en rend
l’évaluation particulièrement malaisée. Ce
phénomène n’a par conséquent pas été étudié
dans le cadre de ce projet.
4.1 Choix
des capteurs
Sur cette base, cinq types de capteurs ont été
retenus : quatre types différents de capteurs
de pression et un dynamomètre à placer sur
les entretoises (figures 5 à 9, p. 4), le capteur
de type 2 pouvant être considéré comme
instrument de référence pour les mesures de
poussée du béton.
4.2 Mise
en place
Des accessoires ont été spécialement conçus
Les Dossiers du CSTC – N° 3/2006 – Cahier n° 7 – page Ö
PROJETS – ETUDES
Fig. 5 Capteur 1.
Fig. 6 Capteur 2.
Fig. 8 Capteur 4.
Fig. 10 Capteur 1 (avec accessoire)
disposé dans le coffrage.
Fig. 11 Capteur 2 (à gauche) et cap­
teur 4 (à droite) disposés dans le
coffrage.
Fig. 7 Capteur 3.
Fig. 9 Capteur 5 (dynamomètre).
pour chaque type de capteur afin de faciliter la
mise en place et la récupération du matériel.
La surface de mesure a en outre été protégée par
un film plastique. Trois méthodes de pose ont
été adoptées selon le type de capteur :
• pose à l’intérieur du coffrage (capteur de
type 1, figure 10)
• pose dans le plan du panneau de coffrage
(capteurs 2, 3 et 4) : cette méthode nécessite
le percement du coffrage (figure 11), sauf
dans le cas du capteur 3 (figure 12) dont la
petite taille autorise une pose dans les orifices
destinés aux entretoises dans les panneaux de
coffrage préfabriqués
• pose sur les entretoises (capteur 5, figure 9) :
la difficulté consiste ici à assurer la simplicité
de l’ensemble (configuration du coffrage,
disposition des entretoises et des capteurs)
en vue de l’interprétation des mesures. Les
efforts mesurés doivent en effet être convertis
en valeurs de pression.
4.3 Etalonnage
des capteurs
Bien que l’on connaisse la gamme des mesures
et la puissance de sortie des différents capteurs,
chacun d’eux doit cependant être étalonné individuellement afin de garantir une interprétation
correcte des résultats. L’étalonnage effectué au
moyen d’une pression d’eau et d’un capteur
de référence s’avère être la méthode la plus
indiquée (figures 13 et 14); un tube spécial a
été conçu à cet effet pour permettre des mesures jusqu’à 3 bar en valeurs absolues (pression
atmosphérique comprise).
Fig. 12 Accessoire pour la pose du
capteur 3.
Fig. 13 Mesure de la pression de
référence à l’une des extrémités du
tube.
Les Dossiers du CSTC – N° 3/2006 – Cahier n° 7 – page Fig. 14 Placement du capteur
à étalonner à l’autre extrémité
(bouchon réversible pour chaque
capteur).
Ö
PROJETS – ETUDES
L’étalonnage a été réalisé pour une plage de 0
à 150 kN/m² en valeurs relatives, les courbes
ainsi établies constituant la base d’interprétation des mesures.
4.4 Essais
à petite échelle
Les performances des capteurs ont été testées
dans un petit coffrage (hauteur 100 cm, largeur
23 cm, cf. figure 15) rempli d’eau ou de béton.
Les résultats ont révélé une assez bonne corrélation entre les différents types de capteurs.
En valeurs absolues, la poussée exercée par
le béton autocompactant est très proche de
la pression hydrostatique, ce qui est somme
toute logique. La hauteur réduite de béton
n’est dans ce cas certainement pas supérieure
à la hauteur piézométrique hs (voir également
la figure 4, p. 3).
manipulable – maximum : 4 % selon les
prescriptions de l’Eurocode 2)
• type de béton : les essais ont été effectués
avec trois types de BAC de composition
rhéologique différente. Le troisième type de
BAC contient un agent de viscosité (VMA)
permettant d’obtenir une certaine forme de
thixotropie. Un voile en béton traditionnel a
été réalisé à titre de référence.
La position des capteurs variait aussi bien
dans le sens vertical (mesure de l’évolution
verticale de la poussée) que dans le sens horizontal (des capteurs de type différent ont été
alignés horizontalement pour permettre une
comparaison).
L’installation des dynamomètres sur les entretoises a requis une attention particulière, tant
en ce qui concerne la pose elle-même que la
configuration du coffrage.
La crainte de voir la température exercer une influence excessive sur la qualité des mesures (en
raison de la chaleur d’hydratation) s’est avérée
non fondée. La hausse des températures le long
des panneaux de coffrage ne se produit en effet
qu’après la disparition de la poussée.
Un coffrage étant généralement un ouvrage
hyperstatique, il n’est pas toujours possible
de déterminer directement quels efforts seront
repris par telle ou telle entretoise, ce qui rend
malaisée la conversion ultérieure des efforts
sur les entretoises en termes de poussée réelle
du béton.
5 Essais sur voiles en vraie
grandeur
Une configuration adaptée du coffrage a été
mise au point en concertation avec le fournisseur (du coffrage) afin de permettre une
interprétation optimale des résultats de mesure
obtenus avec les dynamomètres. Les dynamomètres des quatre entretoises centrales enregistrent la poussée reprise par un pan de coffrage
relativement large, ce qui se révèle important
compte tenu de la vaste gamme de mesures
propre à ces capteurs (300 kN).
5.1 Coffrages
Lors de la seconde phase de recherche, un dispositif d’essai de grande envergure (figure 16)
a été élaboré en vue de confectionner une dizaine de voiles dans des conditions contrôlées.
L’applicabilité des capteurs et l’influence des
divers paramètres de mise en œuvre ont ainsi
pu être évaluées.
Le dispositif d’essai (dimensions : 4,05 m de
hauteur, 1,20 m de largeur et 0,30 m d’épaisseur) était constitué par des panneaux de coffrages préfabriqués. Au total, dix voiles ont été
érigés au moyen du même coffrage, mais avec
des paramètres de mise en œuvre différents,
à savoir :
• une vitesse de mise en place du béton de
5 m/h et de 10 m/h, soit une cadence légèrement supérieure aux valeurs couramment
admises pour la réalisation de voiles en
béton. Le recours au béton autocompactant et donc la suppression du serrage par
vibrations permettent parfois d’accélérer le
bétonnage. Une vitesse d’élévation de 10 m/h
implique un remplissage du coffrage sur une
hauteur de 4 m en 24 minutes; une cadence
de 5 m/h requiert évidemment deux fois
plus de temps
• présence d’armatures : deux situations extrêmes ont été testées, l’une avec un minimum
d’armatures, l’autre avec un maximum
d’armatures (minimum : 0,3 %, en fait :
1 % afin d’obtenir une cage d’armatures
La figure 17 (p. 6) illustre l’emplacement et la
répartition des capteurs.
Fig. 15 Petit coffrage expérimental.
Si l’on considère aussi bien l’assemblage entre
les deux panneaux de 90 cm de longueur que les
assemblages d’angle comme des rotules, près
des deux tiers de la poussée sur le coffrage devraient en théorie être repris par les entretoises
centrales équipées du dynamomètre.
Une analyse par éléments finis a permis de
vérifier cette hypothèse pour un pan du coffrage
(figure 23, p. 9).
5.2 Formulations
Les formulations de béton sont classées en
quatre catégories et présentent chacune des
caractéristiques rhéologiques différentes (voir
tableau 2, p. 7).
Les caractéristiques de chaque formulation sont
les suivantes :
• mélange C1 : mélange de référence présentant un étalement d’environ 750 mm
• mélange C2 : mélange plus stable caractérisé
par un étalement d’environ 700 mm et une
teneur en filler plus importante
• mélange C3 : mélange plus visqueux que
C1 et C2, contenant un agent de viscosité
(VMA)
• mélange N : béton traditionnel de classe de
consistance S3.
Chaque formulation a fait l’objet d’une mise au
point préalable en laboratoire. A cet effet, les
constituants ont été commandés à la centrale à
béton, de manière à ce qu’ils soient identiques
à ceux utilisés dans les fournitures de béton
ultérieures. Un soin particulier a été apporté
au choix du superplastifiant, dans la mesure
où l’on escomptait une ouvrabilité relativement
constante sur une période prolongée (60 mi­
nutes minimum), qualité que la plupart des
superplastifiants ne possèdent pas forcément.
Les formulations ainsi optimisées ont ensuite
été communiquées à la centrale à béton qui
assurait les fournitures (il ne s’agissait donc
pas d’une commande classique fondée sur les
cinq exigences principales des normes NBN
EN 206-1 et NBN B 15-001, mais d’une commande basée sur une composition prescrite).
Pour maintenir l’ouvrabilité requise aussi
Fig. 16 Construction du coffrage.
Les Dossiers du CSTC – N° 3/2006 – Cahier n° 7 – page Ö
PROJETS – ETUDES
Fig. 17 Plans de coffrages montrant la disposition des capteurs et des entretoises.
A. Vue en élévation
Entretoises avec dynamomètre
F
400
E
Hauteur (cm)
348
D
273
C
212
B
56
A
0
Entretoises avec extensomètre
B. Coupe transversale
Panneaux d’une
longueur de 90 cm
Entretoises
‘Rotule’
3
4
2
1
3
3
longtemps que possible, le superplastifiant a
été incorporé sur chantier. En effet, pour pouvoir caractériser le béton, il était nécessaire
d’effectuer au préalable un certain nombre
d’essais pratiques. De plus, certains voiles requéraient une durée de mise en place du béton
de 50 minutes.
5
3
1
2
3
4
5
=
=
=
=
=
��������
capteur��
�
1
��������
capteur��
�
2
��������
capteur��
�
3
��������
capteur��
�
4
��������
capteur��
�
5
3
Kelly-Bryant) [14] ont été effectués sur des
prismes conservés à pied d’œuvre afin qu’ils
soient exposés à des conditions identiques
(figure 18).
On considère que la prise du béton est achevée
dès qu’une force de plus de 400 N est nécessaire
pour extraire une tige du prisme.
Fig. 18 Prismes confectionnés pour
les essais de prise du béton.
Fig. 19 Montage des deux coffrages
d’essai.
Le tableau 3 (p. 7) présente les résultats d’essai
du BAC frais destiné aux voiles (avant coulage). Pour le voile 8 (en béton classique), seul
l’affaissement a été déterminé comme c’est le
cas habituellement. Après coulage du béton, les
essais sur le mélange frais ont été répétés afin de
quantifier le maintien de l’ouvrabilité. On a ainsi
pu constater dans la plupart des cas que celle-ci
ne diminuait que dans une faible mesure.
Pour chaque voile, quelques essais de détermination de la prise du béton (selon la méthode
Les Dossiers du CSTC – N° 3/2006 – Cahier n° 7 – page Ö
PROJETS – ETUDES
Tableau 2 Formulations utilisées pour la construction des voiles.
Mélange C1
Mélange C2
Mélange C3
Mélange N
Consistance��(slump flow) (mm)
750
700
700
S3
Rapport E/C
0,51
0,52
0,52
0,57
–
Caractéristiques attendues
Seuil d’écoulement��(yield value) (Pa)
10
20
20
Viscosit������
(Pa.s)
5
10
60
–
Mélange C1
Mélange C2
Mélange C2
Mélange N
Ciment�������������
CEM I 52,5 N
337
312
355
281
Filler calcaire
159
225
154
209
Composition������
(kg/m3)
0
0
0
0
Sable 0/1
330
306
320
237
Sable 0/2
599
555
581
490
Granulat calcaire 2/8
763
810
740
230
0
0
0
798
Eau
173
162
186
160
Superplastifiants�������������
(SP1 et SP2)
12
15
8
0
Agent de viscosit�����
(VMA)
0
0
5
0
Mélange C1
Mélange C2
Mélange C3
Mélange N
2372
2385
2349
2405
Fumée de silice
Granulat calcaire 10/14
Masse volumique théorique
(kg/m3)
Tableau 3 Performances du béton frais des voiles M2 à M10 avant coulage.
Paramètres d’exécution
M2
M3
M4
M5
M6
M7
M8 (�2)
M9
M10
Formulation de béton
C1
C1
C1
C1
C2
C2
N
C3
C3
Densité d’armatures
(%)
1
4
1
4
1
4
1
1
4
Vitesse de coulée������
(m/h)
5
5
10
10
5
10
10
10
10
M2
M3
M4
M5
M6
M7
Etalement�����
(mm)
740
751
800
779
688
685
T 50 mm (s)
1,0
1,1
0,4
1,0
0,4
0,7
Vitesse d’écoulement à
l’entonnoir����
(s)
2,5
2,2
1,8
4,1
1,5
Etalement au J-Ring
(mm)
800
785
772
804
Hauteur de blocage au
J‑Ring (h1/h2)
4
5
8
Ratio ‘boîte en L’����
(-)
1,00
1,00
Teneur en air����
(%)
0,8
1,8
Masse volumique
(kg/m3)
2352
2284
Profondeur de pénétration
(mm)
25
Stabilité au tamis
(%)
(1)
(�2)
M9
M10
–
808
690
–
0,3
1,7
2,4
–
1,5
2,5
695
705
–
773
685
6
4
9
–
4
7
0,80
0,92
1,00
0,81
–
0,98
0,89
1,1
1,1
1,2
2,0
–
0,6
1,4
2315
2338
2318
2312
–
2294
2324
51
35
47
28
17
–
51
16
13
26
10
14
9
6
–
–
6
Etalement après coulage�
(mm)
703
588
585
661
545
545
–
865
–
Perte d’étalement moyenne
après coulage�����
(mm)
37
163
215
118
143
140
–
58
–
Résultats d’essai
M8
(1) Pour plus de détails au sujet des méthodes d’essai, on consultera utilement l’article paru dans les Dossiers du CSTC 4/2005 [7].
(2)������������������������������
M8 = voile en béton classique�.
Les Dossiers du CSTC – N° 3/2006 – Cahier n° 7 – page Ö
PROJETS – ETUDES
5.3 Réalisation
chaque point de mesure donnent le pourcentage
de la poussée de béton mesurée par rapport à la
pression hydrostatique. Ces graphiques ont été
établis compte tenu d’une progression moyenne
mais continue du bétonnage. Si la durée totale
du bétonnage était de 25 minutes, on a supposé,
pour établir les graphiques, que la vitesse de
coulée était constante. La figure 21 montre
qu’en fait, le bétonnage ne s’est pas déroulé de
manière totalement continue et ce, en raison de
la vitesse minimum de la pompe.
des mesures
Les résultats de mesure ont été traités au moyen
de deux systèmes d’acquisition reliés à un PC
pour l’enregistrement des signaux (figure 20).
Ces résultats, exprimés en volts ou en millivolts
(V ou mV), sont convertis en valeurs de pression (kN/m²) à l’aide des courbes d’étalonnage
établies antérieurement. On obtient ainsi, pour
chaque capteur, la poussée du béton dans le
temps (voir figure 21 pour le voile 5).
Si, pour chaque capteur, on considère en premier lieu la poussée maximum du béton, on
peut comparer cette valeur avec la pression
hydrostatique théorique à la même hauteur.
Exemple
Le capteur 5 a été placé à une hauteur
de 17 cm dans le voile 5, ce qui donne
une hauteur de béton de 383 cm.
En admettant l’hypothèse d’une poussée
hydrostatique, ce capteur est susceptible
de recevoir une pression de 88 kN/m²
(d’après les mesures de masse volumique effectuées sur le béton frais, soit
2338 kg/m³ dans le cas du voile 5). La
poussée mesurée dans le voile 5 s’élève
à 80 kN/m², ce qui représente 90 % de la
pression hydrostatique.
Cette évaluation peut être effectuée pour
chaque capteur et pour chaque voile.
Fig. 20 Moniteurs de mesure.
r
Les mesures ont clairement mis en évidence
les bonnes performances des petits capteurs de
pression (type 3, voir figure 7, p. 4) ainsi qu’une
bonne corrélation avec les capteurs de référence
(type 2). Les deux autres capteurs de pression
fournissent généralement des valeurs comparables, bien que certaines d’entre elles atteignent
parfois des extrêmes inexplicables.
5.4 Interprétation
des résultats
Les résultats enregistrés par certains capteurs
illustrent l’évolution de la pression selon la
hauteur du béton dans le coffrage (figure 22,
p. 9). Les nombres figurant dans la légende du
graphique (50, 150, 250, 350 et 405) correspondent à la hauteur du béton. Ainsi, la courbe 405
montre l’évolution de la pression dans le coffrage rempli de béton. Les nombres indiqués à
Fig. 21 Evolution de la poussée du béton pendant et après le coulage
(résultats obtenus avec l’ensemble des 16 capteurs du voile 5).
100
90
Les résultats fournis par les dynamomètres
peuvent être interprétés sur la base de la modélisation du coffrage précédemment évoquée.
La sollicitation théorique est calculée à partir
des résultats enregistrés par les capteurs de
pression, de façon à ce qu’une bonne corrélation
implique une similitude des résultats entre les
capteurs de pression (dans le coffrage) et les
dynamomètres (disposés sur les entretoises).
La modélisation fait apparaître une bonne corrélation pour les deux entretoises inférieures,
les plus sollicitées, mais révèle des différences
entre les deux entretoises supérieures.
Les figures 23 et 24 (p. 9) montrent les déformations et les efforts résultant de la simulation
faite pour un pan de coffrage.
L’analyse des efforts exercés sur le coffrage a
bien entendu été fortement simplifiée. Un coffrage étant en principe une structure hyperstatique, il y a lieu de tenir compte de la raideur des
éléments, du report exact des moments pour les
différents encastrements, etc. La simplification
présentée ici permet cependant d’effectuer une
évaluation rapide des efforts résultants.
Ces forces de réaction sont reportées dans le
sens horizontal, d’une part, sur les entretoises
centrales (équipées des dynamomètres) et,
d’autre part, sur les entretoises latérales (munies
d’extensomètres).
80
70
Pression (kN/m2)
Résultats de mesure des dynamomètres
La répartition calculée de ces efforts résultants
s’établit comme suit : 72 % sur l’entretoise située le plus au centre et 14 % sur les entretoises
de gauche et de droite. Pour contrôler cette
répartition horizontale, deux des murs d’essai
ont été équipés d’extensomètres placés sur les
entretoises latérales. Les résultats de mesure
obtenus pour les deux murs montrent des résultats similaires et confirment globalement la
répartition horizontale.
60
50
40
30
20
10
0
0
50
100
150
200
Temps (min.)
Les Dossiers du CSTC – N° 3/2006 – Cahier n° 7 – page 250
300
En résumé, on peut dire que les résultats des
deux dynamomètres inférieurs (hauteurs B et C,
fig. 17, p. 6) sont conformes aux prévisions.
Quant aux deux dynamomètres supérieurs (hauteurs D et E), les résultats sont très disparates et
ne correspondent pas toujours aux calculs; on
obtient en effet, dans le cas du dynamomètre
Ö
PROJETS – ETUDES
Fig. 22 Evolution de la poussée du béton lors du coulage dans le coffrage du voile 5.
400
400
50 cm
150 cm
250 cm
350
350
350 cm
405 cm
de béton
Hauteur
Hauteur
(cm)
250
de coffrage
(cm)
300
150
94 %
250
95 %
200
92 %
150
96 %
100
n
to
50
de
bé
e
ut
Ha
50
ur
te
an
ss
oi
cr
92 %
91 %
0
0
0
10
20
30
50
40
60
70
80
90
100
Pression (kN/m2)
Il convient toutefois de préciser qu’il est de
loin plus fastidieux d’analyser les résultats
des dynamomètres que d’interpréter ceux des
capteurs de pression. Il faut en effet disposer
d’un modèle (simplifié) du coffrage sur la base
duquel on peut contrôler, pour une sollicitation
imposée (fictive), la ‘répartition’ des efforts à
la surface du coffrage. Les forces de réaction
qui en résultent donnent une indication de la
relation entre la poussée sur le coffrage et les
efforts mesurés sur les entretoises. Dans ces
conditions, il est dès lors malaisé de se prononcer avec précision sur l’évolution réelle de
la poussée à l’intérieur du coffrage.
Fig. 23 Simulation d’un pan de
coffrage (voile) par la méthode des
éléments finis.
Fig. 24 Simulation par la méthode des
éléments finis des actions exercées
sur un pan de coffrage (voile).
Dans la pratique, toutefois, les fournisseurs de
coffrages savent généralement quels sont les
efforts admissibles sur les entretoises, tant en
ce qui concerne la charge maximale par entretoise, que pour ce qui est de la déformation du
coffrage. En effet, si une pression excessive à
l’intérieur de la structure n’entraîne pas nécessairement sa rupture, elle peut néanmoins
provoquer une déformation inadmissible du
coffrage et, partant, de la surface de l’élément
en béton.
D2, tantôt une surestimation, tantôt une sousestimation.
La poussée du béton mesurée par les
capteurs de pression a été utilisée pour
configurer la sollicitation.
Les déformations résultantes sont également indiquées (mais ne sont pas représentées à l’échelle).
Le dynamomètre utilisé constitue dès lors un
excellent moyen pour contrôler rapidement
les efforts exercés sur les entretoises les plus
sollicitées durant la mise en place du béton et
effectuer ainsi une estimation prudente de la
poussée maximale escomptée sur le coffrage.
Les Dossiers du CSTC – N° 3/2006 – Cahier n° 7 – page Ö
PROJETS – ETUDES
5.5 Influence
des paramètres étudiés
Les analyses et les diagrammes proposés ciavant pour déterminer la poussée (maximale)
mesurée par les différents capteurs de pression
permettent d’évaluer l’influence des paramètres
variables durant le bétonnage (vitesse de coulée, densité d’armatures, type de mélange). La
figure 26 présente les pressions mesurées dans
l’ensemble des voiles à six hauteurs différentes
à l’intérieur du coffrage. Le diagramme indique
également la pression hydrostatique correspondant à chaque hauteur.
L’influence des divers paramètres est étudiée
ci-après à la lumière du graphique de la figure 26.
5.5.1
Vitesse de coulée
La mise en place du béton s’est opérée à une
cadence de 5 m/h pour les voiles M2, M3 et M6,
et de 10 m/h pour les autres voiles. Lorsque le
bétonnage s’opère à une vitesse de 5 m/h, la
poussée prévue sur le coffrage est moins importante que si le béton monte de 10 m/h. Or,
on constate à la figure 27 (p. 11) une pression
plus élevée pour les voiles M2 et M6 que pour
les autres voiles. Il se peut qu’au-delà d’une
certaine valeur, la vitesse de coulée n’ait plus
qu’une incidence infime sur la pression exercée
sur le coffrage. Certains auteurs rapportent
cependant des valeurs inférieures à 50 % de la
pression hydrostatique lorsque la coulée progresse très lentement (1,5 m/h ou moins).
5.5.2
Dans certains cas, les voiles faiblement armés
ont donné lieu à des pressions élevées; dans
d’autres, c’est l’inverse qui s’est produit (cf.
figure 28, p. 11). On ne peut donc pas affirmer
que la densité d’armatures ait une influence
significative sur les pressions exercées sur les
coffrages.
5.5.3
Type de mélange
Quatre types de béton ont été mis en œuvre :
• C1 pour les voiles M2 à M5
• C2 pour les voiles M6 et M7
• C3 pour les voiles M9 et M10
• un béton classique pour le voile M8.
En laboratoire, les mélanges de type BAC
présentaient un comportement rhéologique
très variable. Cette variabilité ne ressort pas
toujours des mesures de pression, ni de la
caractérisation du béton frais effectuée juste
avant la mise en œuvre.
Il est dès lors apparu, lors des essais, que les
caractéristiques (rhéologiques) recherchées,
telles qu’obtenues lors de la mise au point des
mélanges en laboratoire, ne sont pas toujours
aisément reproductibles par la centrale à béton.
De plus, les caractéristiques escomptées sont
très sensibles au dosage des adjuvants.
Des agents de viscosité ont ainsi été incorporés dans les mélanges destinés à la confection
des voiles 9 et 10, dans le but d’accroître leur
thixotropie. Dans le cas du voile 9, un surdo-
sage en superplastifiant a toutefois engendré
une ségrégation ainsi qu’une augmentation
de la pression dans le coffrage. Dans le cas du
voile 10, l’adjuvantation s’est déroulée sans
problème, mais semble avoir eu très peu de
répercussions sur la poussée du béton. La caractérisation d’un échantillon de BAC à l’aide du
viscosimètre a révélé une thixotropie nettement
inférieure à celle observée avec les mélanges
d’essai préalables.
Cependant, le type de mélange semble être
le principal paramètre responsable des écarts
de pression observés. Ainsi, par exemple, la
seule différence intrinsèque entre les voiles 4
et 9 ou les voiles 5 et 7 est le type de mélange;
or, ils révèlent des pressions éminemment
différentes.
La figure 29 (p. 11) montre à la fois l’effet
néfaste d’un surdosage en superplastifiant
(donc un BAC trop fluide) dans le voile 9 et une
poussée relativement faible dans le coffrage du
voile 7, par exemple (à peine quelques kN/m2
de plus qu’un béton classique). Dans le cas du
voile 7, cette poussée relativement basse est
particulièrement manifeste au droit du capteur
inférieur.
Lorsqu’on fait en outre la corrélation avec les
caractéristiques rhéologiques mesurées (tableau 3, p. 7), on remarque que les pressions
les plus faibles sont précisément celles qui sont
exercées par les mélanges présentant la plus
grande perte d’étalement. Seul le voile 6 fait
exception à la règle.
Fig. 26 Pressions mesurées dans les voiles à six hauteurs
différentes à l’intérieur du coffrage.
Densité d’armatures
Les voiles M2, M4, M6, M8 et M9 renferment
la quantité minimum d’armatures; les voiles
M3, M5, M7 et M10 la quantité maximale.
100
C2
C1
N
C3
90
H - 17,5
H - 50
17,5
50
H - 117,5
117,5
H - 152,5
152,5
H - 217,5
217,5
H - 252,5
252,5
Fig. 25 Configuration du coffrage.
(kN/m2)
70
du béton�
60
Pression
80
50
H est la pression
hydrostatique correspondant à chaque
hauteur dans le coffrage, symbolisée par
les lignes pointillées.
40
30
Les grandes colonnes
gris vert représentent
le type de mélange.
20
M2
M3
M4
Les Dossiers du CSTC – N° 3/2006 – Cahier n° 7 – page 10
M5
M6
Voile
M7
M8
M9
M10
Ö
PROJETS – ETUDES
On peut affirmer globalement que c’est essentiellement le type de mélange qui exerce
une influence notable sur la pression maximale dans le coffrage, la vitesse de coulée
et la densité d’armatures ayant une action
moins manifeste. Toutefois, il convient de ne
pas surestimer l’impact du mélange : l’écart
entre la pression maximale (voile 9) et la
pression minimale (voile 7) ne dépasse pas
les 15 %. De plus, pour tous les voiles réalisés avec du béton autocompactant, on relève
une poussée plus importante sur les coffrages
que pour le voile en béton classique (S3). La
poussée maximale représentait en effet entre
85 et 95 % de la pression hydro­statique,
alors que, dans le voile de référence, en béton classique, elle ne s’élevait qu’à 79 % de
cette dernière.
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
5 m/h
10 m/h
2-4
3-5
6-7
Voile� ���
(-)
(*)��������
A noter que
���� ���
la ��������
densité ������������
d’armatures ����
est �����������
différente
pour les voiles M6 et M7�.
Fig. 28 Incidence de la densité d’armatures sur la pression exercée sur le
coffrage : comparaison entre les voiles M2-M4-M9-M6 et M3-M5-M10-M7
(résultats de quelques mesures) (*).
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
1 % d’armatures
�����������
4 % d’armatures
�����������
2-3
4-5
Voile (-)
9-10
6-7
(*)��������
A noter ����
que �����������
la vitesse ����������
de coulée ����
est ����������������
différente pour
les voiles M6 et M7.
Fig. 29 Incidence du type de mélange sur la pression exercée sur le coffrage :
comparaison entre les voiles M4-M9 et M5-M7 (résultats de quelques essais).
du béton durci
Les résultats d’essai relatifs à la prise du
béton montrent des écarts importants dans
la durée de prise des mélanges : de 7 heures
pour les voiles M1 et M8, à plus de 20 heures
pour les voiles M9 et M10, la durée moyenne
de prise étant de 15,5 heures. Si l’on excepte
les adjuvants, la formulation de base était
cependant pratiquement identique pour tous
les voiles en BAC.
Par rapport au voile 8 composé de béton
classique, la durée de prise se révèle particulièrement longue pour certains voiles,
sans doute en raison de leur teneur élevée en
superplastifiant. L’impact du superplastifiant
et de son dosage sur la durée de prise est
donc manifeste. Ainsi, par exemple, un net
surdosage en superplastifiant dans le voile 9
a donné lieu non seulement à une importante
ségrégation, mais également à un allongement
considérable du temps de prise.
Pression sur le coffrage (kN/m2)
5.6 Performances
Pression sur le coffrage (kN/m2)
Ces constatations donnent lieu à une première
conclusion importante quant à l’influence du
type de BAC : même si le recours aux adjuvants
(pour obtenir un effet thixotrope) permettait
d’agir favorablement sur la pression régnant
à l’intérieur des coffrages, une telle opération
exigerait une grande minutie dans la formulation des mélanges, lesquels se révéleraient du
même coup très sensibles à la moindre distorsion (comme un surdosage en superplastifiant,
par exemple).
Fig. 27 Incidence de la vitesse de coulée sur la pression exercée sur le
coffrage : comparaison entre les voiles M2-M3-M6 et M4-M5-M7 (résultats
de quelques essais) (*).
Pression sur le coffrage (kN/m2)
L’examen des diagrammes des figures 30 et
31 (p. 12) met également en évidence l’impact
des adjuvants sur la baisse de pression dans les
coffrages, notamment pour le voile 7 où la chute
est brutale. Cette constatation est à mettre en
relation avec la prise plus rapide du mélange
concerné (690 minutes, contre 950 minutes
en moyenne). Les pressions ‘résiduelles’ qui
apparaissent dans les diagrammes entre 2000
et 5000 minutes sont dues au poids du béton
partiellement durci.
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
Mélange���
C1
Mélange
C3 (M9)/C2 (M7)
4-9
5-7
Voile (-)
Pour chaque voile, deux séries de cubes ont
été confectionnées en vue de la réalisation
des essais de compression. La première série,
conservée à pied d’œuvre afin de garantir des
conditions de conservation identiques, a été
utilisée notamment pour déterminer à quel
moment procéder au décoffrage. La seconde
série de cubes a été placée en chambre clima-
tique à une température de 20 ± 2 °C et une
humidité relative > 95 %, conformément aux
prescriptions de la norme relative aux essais
de compression sur béton.
Après décoffrage, des cylindres de 70 mm
de hauteur et de 79 mm de diamètre ont été
prélevés à quatre hauteurs différentes (0,5 m -
Les Dossiers du CSTC – N° 3/2006 – Cahier n° 7 – page 11
Ö
PROJETS – ETUDES
Fig. 30 Baisse de la pression sur le coffrage du voile 7 jusqu’à 5000
minutes après la mise en œuvre du béton.
Nombre de minutes après
remplissage du coffrage :
400
L’utilisation des bétons autocompactants
(BAC) sur chantier suscite encore quelques
questions au sein des entreprises. Celles-ci
portent aussi bien sur les caractéristiques générales du matériau que sur des aspects plus
spécifiques, tels que la réalisation des essais
de contrôle sur le béton frais, les techniques
de mise en œuvre, la poussée du béton sur
les coffrages et les problèmes éventuels qui
pourraient se poser dans le cas d’ouvrages
en béton architectonique.
0
200
500
1000
2000
5000
350
Hauteur
de béton
(cm)
300
250
200
S’appuyant sur une vaste étude bibliographique ainsi que sur les résultats d’une
campagne d’essais menée au CSTC, le présent article s’est attaché à examiner le problème de la poussée exercée par le BAC sur
les coffrages, à pointer ses différences par
rapport au béton classique et à évaluer la
nécessité de considérer ou non la pression
hydrostatique.
150
100
50
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Pression� (kN/m2)
Fig. 31 Baisse de la pression sur le coffrage du voile 9 jusqu’à 5000
minutes après la mise en œuvre du béton.
Nombre de minutes après
remplissage du coffrage :
400
0
200
500
1000
2000
5000
350
Hauteur
de béton
(cm)
300
La campagne d’essais visait à déterminer
la poussée exercée par le béton à l’aide de
différents capteurs et à évaluer l’incidence
de certains paramètres de mise en œuvre,
tels que la vitesse de coulée, la densité d’armatures et le type de mélange. Deux vitesses
de coulée (5 et 10 m/h), deux densités d’armatures (minimum et maximum selon les
prescriptions définies dans l’Eurocode 2) et
quatre formulations de béton (trois types de
BAC et un béton classique) ont été considérées à cet effet.
Cinq types de capteurs ont été sélectionnés
et testés en vue de mettre au point un système de mesure qui permette de déterminer
rapidement la poussée exercée par le béton,
tout en limitant à un minimum les dégâts
aux coffrages et aux surfaces des éléments
en béton.
250
200
150
100
50
0
6Conclusions et recommandations
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Pression� (kN/m2)
1,5 m - 2,5 m - 3,5 m), afin de définir leur
masse volumique et leur résistance en compression, mais aussi de détecter une éventuelle
ségrégation. Les résultats de ces essais sont
présentés au tableau 4 (p. 13).
Ce tableau fait apparaître que :
• les cubes placés en chambre climatique
présentent systématiquement une résistance
plus élevée en compression que les cubes
conservés à pied d’oeuvre. Ceci est somme
toute logique, si l’on considère les condi-
tions de conservation optimales des cubes
en chambre climatique (20 ± 2 °C et > 95 %
d’humidité relative)
• les cylindres prélevés à différentes hauteurs
dans les murs possèdent une masse volumique assez similaire. Seul le voile 9 montre
une ségrégation significative, avec une différence de 115 kg/m³ entre les cylindres
prélevés à 0,5 m et à 3,5 m du voile. Cette
observation avait déjà été faite lors des essais de ségrégation sur béton frais.
Les Dossiers du CSTC – N° 3/2006 – Cahier n° 7 – page 12
Deux types d’instruments se distinguent par
leur facilité d’emploi :
• tout d’abord les petits capteurs de pression
(Ø 20 mm) dont la mise en place dans
le coffrage s’opère très aisément et sans
dégâts excessifs. Disposés en plusieurs
endroits, ils permettent de se faire une
idée précise de l’évolution des pressions
à l’intérieur du coffrage, mais nécessitent
toutefois le recours à une unité d’enregistrement
• les dynamomètres, qui peuvent être installés sur les entretoises. Ces instruments,
faciles à manipuler, ne donnent cependant
que des mesures indicatives, la conversion
en termes de pression effective n’étant pas
toujours simple. Avec l’aide du fournisseur du coffrage, il est possible d’évaluer
la charge maximale sur chaque entretoise
afin d’éviter des ruptures ou des déformations inadmissibles du coffrage. Il s’agit
Ö
PROJETS – ETUDES
Tableau 4 Résistance à la compression et masse volumique des cubes conservés sur le site d’essai, des cubes placés
en chambre climatique et des cylindres (*).
En
chambre
climatique
0,5 m
du mur
1,5 m
du mur
2,5 m
du mur
3,5 m
du mur
Cylindres prélevés à une hauteur de
Sur
site
Cubes
Voile
M2
M3
M4
M5
M6
M7
M8
M9
M10
59
48
53
56
40
45
34
45
48
2325
2274
2296
2307
2279
2274
2320
2295
2305
50
45
48
55
38
43
32
41
47
2263
2221
2249
2279
2241
2229
2279
2274
2281
58
51
56
46
36
43
36
53
42
2316
2237
2288
2299
2262
2306
2289
2364
2288
64
52
58
48
37
56
34
69
52
2279
2251
2264
2295
2272
2261
2306
2357
2288
58
51
56
53
36
47
33
58
48
2286
2227
2247
2272
–
2242
2288
2360
2262
59
47
54
44
–
46
38
58
42
2286
2225
2262
2262
2247
2218
2281
2251
2265
(*)��������������������������������������������������������������������������������
Les cases grises mentionnent la résistance en compression à 28 jours (en N/mm²).
Les cases colorées en vert clair fournissent la masse volumique���������
(en kg/m3).
par conséquent d’un moyen intéressant
pour évaluer rapidement les sollicitations
qui s’exercent sur le coffrage.
frages
• quant au type de mélange, son influence
sur la poussée du béton est indéniable.
L’influence des paramètres tels que la vitesse de coulée, la densité d’armatures et
le type de mélange a été déterminée expérimentalement à l’aide de plusieurs essais
en vraie grandeur. Les résultats relatifs aux
différentes vitesses de coulée et aux densités
d’armatures donnent cependant lieu à des
interprétations divergentes :
• des vitesses de coulée peu élevées (5 m/h
au lieu de 10 m/h) ou des quantités d’armatures importantes (4 % au lieu de 1 %)
n’apparaissent pas comme des facteurs
déterminants pour la pression sur les cof-
Un facteur non négligeable tient toutefois
aux difficultés d’extrapolation des résultats
de laboratoire en résultats à grande échelle.
La répétitivité des valeurs de viscosité et
de thixotropie obtenues en laboratoire s’est
avérée délicate pour les fournitures de béton
faites par la centrale.
La prudence est donc de rigueur lorsqu’on
considère des phénomènes tels que la thixotropie : la moindre variation dans la formulation des bétons peut modifier sensiblement
leurs propriétés rhéologiques. Les essais ont
clairement fait apparaître l’influence considérable d’un surdosage en superplastifiant sur
la poussée que le béton exerce sur les coffrages
(les valeurs les plus élevées ont été enregistrées)
ainsi que sur la durée de prise (beaucoup plus
longue).
D’une manière générale, il est dès lors recommandé de ne pas renoncer à prendre en compte
la pression hydrostatique du béton, à moins que
la vitesse de coulée soit particulièrement lente
(< 1 m/h). Si le calcul de la pression hydrostatique nécessite des adaptations excessives du
coffrage, on peut opter pour une mise en œuvre
dans des conditions de pression contrôlées par
un certain nombre de capteurs. n
Les Dossiers du CSTC – N° 3/2006 – Cahier n° 7 – page 13
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PROJETS – ETUDES
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(suite en p. 15)
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