Béton autocompactant : quelle pression sur les coffrages ? 2006/03.07

Mal connue, la pression latérale exercée sur les coffrages par le béton autocompactant frais est également difficile à contrôler. Aussi se contente-t-on souvent, dans la pratique, de calculer purement et simplement la pression hydrostatique, ce qui conduit parfois à une surestimation et donc à des dépenses supplémentaires.

1.Introduction

Couramment utilisé en préfabrication, le béton autocompactant (BAC) tarde à faire sa percée dans le domaine du prêt-à-l'emploi. Coût des mélanges, absence d'essais normalisés adaptés et manque d'expérience sur les chantiers ne sont sans doute pas étrangers à ce phénomène.

2. Pression sur les coffrages

Dans la pratique, la pression exercée par le béton sur le coffrage est généralement calculée par le fournisseur du coffrage sur la base de modèles existants - tels ceux préconisés par la norme allemande DIN 18218 ou par le Rapport 108 du CIRIA (voir encadré) - qui prennent différents paramètres en compte.
Calcul de la pression sur les coffrages selon le Rapport 108 du CIRIA
Fig. 1 Evolution de la pression sur les coffrages selon le Rapport 108 du CIRIA.Le CIRIA propose deux formules pour déterminer la pression maximale sur les coffrages Pmax (kN/m²), à savoir :

Deux formules pour déterminer la pression maximale sur les coffrages Pmax

où C1, C2, D, H, h, K et R varient en fonction du mélange, de la configuration du coffrage et des paramètres de mise en œuvre. On retient la formule qui fournit la valeur la plus faible pour Pmax.


Fig. 1 Evolution de la pression sur les coffrages selon le Rapport 108 du CIRIA.

3. Système de mesure

Le
Fig. 2 Capteur de pression testé.
Fig. 2 Capteur de pression testé.
CSTC a entrepris une recherche ayant pour objectif :
  • de concevoir des systèmes de mesure simples permettant de déterminer la pression du BAC sur un coffrage
  • d'évaluer l'influence des principaux paramètres de mise en œuvre sur les pressions exercées (vitesse d'ascension du béton, type de béton, viscosité, densité d'armatures).
Cinq types de capteurs ont été testés quant à leur capacité à mesurer rapidement la pression sans endommager le coffrage ou la surface du béton. A l'issue des essais, deux capteurs ont été sélectionnés pour leur facilité d'emploi :
  • l'un est un petit capteur de pression de 20 mm de diamètre qui se place facilement dans le coffrage sans provoquer trop de dégâts (figure 2)
  • l'autre est un dynamomètre qui s'applique sur les câbles de traction.

4. Mesure des pressions

Les essais en vraie grandeur menés au CSTC ont permis d'étudier le rôle de la vitesse de coulée, de la densité d'armatures et du type de mélange sur la pression du béton. On a ainsi constaté que :
  • le fait de diminuer la vitesse de coulée (5 m/h au lieu de 10 m/h) ou d'augmenter la quantité d'armatures (4 % au lieu de 1 %) influence peu la pression sur le coffrage
  • par contre, le type de mélange constitue bel et bien un facteur déterminant.
Par ailleurs, les valeurs de viscosité et de thixotropie obtenues en laboratoire peuvent difficilement être atteintes avec un béton de centrale, d'infimes variations de la formulation étant susceptibles d'induire des propriétés rhéologiques totalement différentes. Les essais ont aussi démontré qu'un surdosage en superplastifiants augmentait sensiblement les pressions sur les coffrages et retardait la prise.

5. Conclusion

Pour déterminer la pression dans les coffrages, il est encore préférable de s'en tenir au calcul de la pression hydrostatique du béton, à moins d'adopter des vitesses de coulée extrêmement basses (moins de 1 m/h). Toutefois, si la prise en compte de la pression hydrostatique nécessite une adaptation excessive des coffrages, il est possible d'opter pour une mise en œuvre contrôlée par capteurs. 


Article complet


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

(1) GT 'Prestatiegerichte betonsoorten', subsidiée par l'IWT.
(2) GT 'Mise en œuvre des bétons spéciaux', subsidiée par la DGTRE.