Université Mouloud Mammeri de Tizi-Ouzou

Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique

Faculté du Génie de la construction

Département de Génie Civile
Deuxième année licence génie-civil et hydraulique

MINI PROJET
MODULE : Métrologie
Sujet : Les essais effectués sur les bétons
autoplaçants (BAP)

Réalisé par:
-Selmani Samir

-Section: B
-Groupe : 4

2019/2020
 SOMMAIRE

 Introduction générale

 Définition

 But de l’essai

 Mode opératoire

 Analyse et commentaire

 Résultat

 Bibliographie

 Références
1)-Introduction générale.
Les maitres d’œuvres, architectes, ingénieurs, entreprises,
fabricants de béton ont toujours recherché un béton
permettant :
·une mise en place aisée,
·un bon remplissage des coffrages,
·un parfait enrobage des armatures.
La vibration a toujours été le moyen d’obtenir ces
caractéristiques. Devant la complexité croissante des
structures, formes variées, fortes concentrations
d’armatures, les formulations de bétons ont dû s’adapter.
Les bétons sont devenus de plus en plus fluides, malgré la
réduction de la quantité d’eau de gâchage, à tel point que la
vibration n’est devenue plus nécessaire. Cette hyperfluidité
du béton a été rendue possible par l’arrivée sur le marché
des dernières générations d’adjuvants « superplastifiants ».
Le béton autoplaçant était alors né …
Le JAPON a été dans les années 80 le pionnier dans le
développement de cette nouvelle technique et qui s’est
progressivement répandue à travers le reste du monde, de
nombreux termes définissent ces bétons :
·Béton auto-compactant (BAC).
·Self-compacting concrete (SCC, en Anglais).
·Béton hyperfluide.
L’appellation la plus usitée aujourd’hui est le béton
autoplaçant (BAP).
2) Définition du béton autoplaçant (BAP)
Par béton auto-plaçant (BAP), on désigne un béton très
fluide, très déformable, stable et mis en œuvre sans
vibration (la compaction des BAP s’effectuant par le seul
effet gravitaire).
Il confère à la structure une qualité au moins équivalente à
celle correspondant au béton classique mis en œuvre par
vibration, il garantit à la structure la résistance et la
durabilité [11].
Par définition, les BAN (Bétons Auto-Nivelant) constituent
une famille de BAP correspondant aux applications
horizontales (dallage, planché…).
3) But de l’essai.
Les BAP doivent présenter une grande fluidité et pouvoir
s’écouler avec un débit suffisant sans apport d’énergie
externe (vibration) à travers des zones confinées (armatures)
en présence d’obstacles ou se mettre en place dans des
coffrages de grande hauteur. Ils doivent s’opposer à la
ségrégation « dynamique » (en phase de coulage) et à la
ségrégation « statique » (une fois en place) afin de garantir
l’homogénéité des caractéristiques et de ne pas présenter
de ressuage ou de tassement. Ils doivent aussi être
pompables.
Pour ce faire la formulation des BAP repose sur trois critères.
• Fluidification de la pâte: elle est obtenue sans ajout d’eau
par utilisation de super-plastifiants à fort pouvoir dé
floculant.
• Limitation des frottements entre les granulats pour
favoriser l’écoulement: la taille des granulats qui peuvent
être concassés ou roulés est généralement plus faible; le
volume de pâte et la quantité de fines sont plus importants
que pour un béton mis en œuvre par vibration.
• Stabilisation du mélange pour éviter les risques de
ségrégation: elle est obtenue par l’emploi d’agents de
viscosité et l’incorporation d’additions (fillers, cendres
volantes, laitier moulu, fumées de silice). La formulation des
BAP fait appel à: – des super-plastifiants pour obtenir la
fluidité souhaitée et quelques fois des agents de viscosité
pour maîtriser la ségrégation et le ressuage; – une quantité
de fines (ciments, fillers calcaires, cendres volantes) élevée
pour assurer une bonne maniabilité tout en limitant les
risques de ségrégation et de ressuage (~500 kg/m3); – un
volume de pâte élevé (350 à 400 l/m3), – un faible volume
de gravillons afin d’éviter le « blocage du béton » dans les
zones confinées (rapport gravillon/sable de l’ordre de 1 voire
inférieur). Les granulats ont en général un Dmax compris
entre 10 et 16 mm afin d’améliorer l’écoulement; – du
ciment (dosage à optimiser pour obtenir les performances
souhaitées); – un rapport E/C faible et un dosage en eau
limité; – éventuellement un agent entraîneur d’air pour
assurer la protection contre les effets du gel dégel.
L’optimisation du squelette granulaire est indispensable
pour obtenir les caractéristiques nécessaires à la fluidité et à
l’écoulement en milieu confiné.
4) Mode opératoire.
D’une manière générale les contraintes de mise en œuvre
des BAP sont nettement plus faibles que celles des bétons
mis en œuvre par vibration, grâce à leur facilité de coulage
sur de longues distances et de grandes hauteurs. Les
propriétés d’écoulement des BAP donnent lieu à la mise en
place de nouvelles procédures de remplissage des coffrages.
Les caractéristiques du BAP autorisent des cheminements
horizontaux importants. Ils peuvent être mis en œuvre, soit
de façon traditionnelle à la benne à manchette, soit par
pompage (en tête ou en pied de coffrage). Le pompage
permet une mise en œuvre plus rapide du béton. L’extrême
fluidité des BAP nécessite de soigner particulièrement
l’étanchéité des coffrages. Il est important de limiter leur
hauteur de chute dans les coffrages afin d’éviter toute
ségrégation en amenant le bas de la manchette en limite de
la zone de bétonnage.
Le coffrage doit être rigide, étanche et résistant
(éventuellement renforcé pour résister à la pression en pied
de coffrage). Les produits démoulant doivent être
parfaitement adaptés. La hauteur du coulage doit être
compatible avec la tenue du coffrage à la poussée du béton.
Des essais grandeur nature ont été réalisés dans le cadre du
Projet national PN BAP (voir le paragraphe 3.3.11) pour
analyser le comportement réel des outils coffrant face à la
pression exercée par le béton autoplaçant en fonction de la
vitesse de bétonnage et la hauteur des coffrages. Ils ont
permis de définir des recommandations.
En usage courant (voile de 2,8 m de hauteur), la poussée lors
du coulage ne dépasse pas les limites de résistance des
coffrages.
Il convient d’équilibrer les pressions de part et d’autres des
ouvertures. Pour des voiles de grande hauteur, quelques
précautions particulières doivent être prises (il faut adapter
par exemple la vitesse de bétonnage).
Les BAP exercent, compte tenu de leur fluidité et leur long
maintien de rhéologie, des pressions hydrostatiques plus
importantes sur les coffrages lorsque les vitesses de
bétonnage sont élevées. Il convient donc de soigner la
fixation des réservations, des armatures, des fourreaux et
des boîtiers et la stabilité des coffrages pour résister à la
pression hydrostatique. Dans certains cas (voile de très
grande hauteur avec de très nombreuses ouvertures), le
coffrage doit être spécifiquement étudié.
Une cure efficace doit être mise en œuvre le plus tôt
possible après la fin du bétonnage, particulièrement pour les
surfaces horizontales afin d’éviter toute évaporation précoce
d’eau. Les BAP ne nécessitent pas d’opération de surfaçage
pour les applications horizontales. Leurs performances à
l’état frais autorisent leur pompage sur de longues distances
et de nouvelles possibilités de mise en œuvre.
 Mise en œuvre à la benne à manchette traditionnelle
 Mise en œuvre par pompage en pied de coffrage: pompage «
source »
 Mise en œuvre par pompage en tête de coffrage avec tube
plongeur

4) Analyse et commentaire.
*Caractérisation d’un béton autoplaçant.
 Propriétés des BAP à l’état frais
Les propriétés générales d’un béton autoplaçant frais sont la
fluidité et l’homogénéité. Ces propriétés sont étudiées sur
plusieurs aspects, et peuvent se diviser en trois critères
mesurables par des tests empiriques : le remplissage, la
résistance à la ségrégation, et la capacité à passer à travers les
obstacles que nous appellerons capacité de passage
 Le remplissage
Le remplissage du béton, ou la déformabilité, est un critère
qui découle directement de sa fluidité. Le béton autoplaçant
est capable de remplir les vides et les espaces difficiles dans un
milieu confiné, en se déformant sous l’effet de son propre
poids, et sans sollicitations Le remplissage est observé sous
deux aspects : la capacité de remplissage et la vitesse de
remplissage. Le premier aspect est lié à la capacité de
déformation du béton, il traduit le pourcentage rempli ou la
distance atteinte dans l’espace. Le second est lié à la vitesse de
déformation, il traduit ainsi la vitesse d’écoulement du béton.
Le test d’étalement au cône d’Abrams donne des indications
sur les deux aspects

 La résistance à la ségrégation
La ségrégation d’un mélange correspond à l’absence
d’homogénéité dans la distribution des constituants ce qui
provoque généralement une séparation de phases solide et
liquide ou bien une séparation des phases solides en fonction
de leurs dimensions [22],[23]. La ségrégation peut donc se
manifester dans un béton de façons différentes, comme la
séparation entre la pâte et les granulats, la séparation entre le
gravier et le mortier qui peut conduire à un blocage en zones
confinées, et une répartition non homogène de l’air occlus.
Pour éviter la ségrégation,
il faut réduire la quantité d’eau libre dans le béton en
réduisant le rapport E/C du béton. La résistance à la
ségrégation du béton peut aussi être augmentée en élevant la
viscosité de l’eau dans la suspension, avec certains agents de
viscosité

 La capacité de passage
Le béton autoplaçant doit réunir à la fois la fluidité (la capacité
de remplissage) et la résistance à la ségrégation pour produire
un bon écoulement. Cependant, dans les milieux confinés, il
faut que le béton puisse s’écouler dans les espaces étroits et
entre les armatures. En effet, le blocage des granulats est
provoqué par la quantité importante de granulats dans le
béton, et par la taille des plus gros granulats par rapport à
l’ouverture entre armatures ou dans un confinement.
Donc, un béton est qualifié d’autoplaçant s’il satisfait les
propriétés citées ci-dessus, en trouvant le bon compromis
entre des caractéristiques presque contradictoires : fluidité et
résistance à la ségrégation.

 Caractérisation des BAP

Lors de la formulation, la caractérisation des BAP est

nécessaire. Cela consiste à connaître son comportement à
l’état frais à partir de tests mis en place depuis son
développement. Les principaux tests réalisés sont empiriques,
et ont pour objectif des vérifier les différentes propriétés
citées ci dessus. Ils sont destinés à caractériser le béton de
part sa fluidité, sa stabilité et son absence au blocage. Ce qui
suit résume les différents tests d’ouvrabilité qui caractérisent
les bétons autoplaçants.

 Essais de fluidité
 Mesure de l’étalement (essai au cône d’Abrams)
L’essai le plus courant, car le plus facile à mettre en œuvre,
permettant d’évaluer la fluidité est l’essai d’étalement réalisé
avec le cône d’Abrams. Le principe de cet essai est de mesurer
le diamètre moyen final que prend le béton après le
soulèvement vertical du cône.

Le diamètre de la galette de béton est le paramètre

caractérisant de la fluidité, plus il est grand, plus le béton est
fluide (grande capacité de remplissage). L’étalement final d’un
béton autoplaçant peut varier entre 50cm et 80cm en fonction
de l’utilisation du béton [24], [25]. Ceci permet aussi de
détecter visuellement les premiers signes de ségrégation du
béton (présence d’une épaisseur de laitance en périphérie de
la galette, accumulation de gravier au centre d’une galette de
mortier)
 Mesure de la vitesse d’étalement (Essais au cône d’Abrams)
Le temps de passage de la galette de béton à un diamètre de
50cm donne une idée sur la vitesse de déformation du béton.
Cette mesure, le T50, est une valeur qualitative. En général,
des valeurs élevées de T50 traduisent un béton de vitesse de
déformation faible (viscosité élevée). Pour un béton
autoplaçant, la littérature mentionne des valeurs allant jusqu’à
7 secondes [26], [27]. Cependant, certains auteurs considèrent
que cette valeur peut atteindre 12 secondes, pour des bétons
autoplaçants avec une faible vitesse de déformation [28], [29].
 Ségrégation dynamique
 Essai de la boite en L
La boîte en L permet de caractériser la mobilité du béton frais
en milieu confiné (ségrégation dynamique) et de vérifier que la
mise en place du béton se fait sans blocage, ni formation de
voûtes au voisinage des armatures. Lors de l’écoulement d’un
BAP, les risques de séparation de la phase granulaire de la pâte
sont très élevés, notamment en présence d’armatures.
Au coulage du béton, la trajectoire des granulats se trouve
modifiée, les granulats ont tendance à converger vers les
mêmes endroits en formant des voûtes au voisinage des
armatures bloquant alors l’écoulement du béton.
 Le principe de cet essai est de remplir entièrement la partie
verticale de la boite, laisser le béton se reposer 1 mn puis
enlever la trappe et laisser le béton s’écouler dans la partie
horizontale à travers le ferraillage. On mesure les hauteurs H1
et H2 et on exprime le taux de remplissage H2/H1

Notons que les distances entre les barres d’acier représentent

un ferraillage standard pour des ouvrages de génie civil très
ferraillés. Selon le groupe association française de génie civil
AFGC [11], le taux de remplissage doit être supérieur à 0,8.
Lorsque le béton s’écoule mal à travers le ferraillage et qu’il se
produit un amoncellement de granulats en aval de la grille,
c’est le signe d’un problème de blocage ou de ségrégation, il
convient donc de diminuer le rapport G/S (augmenter la
quantité de sable, ou diminuer celle des graviers), ou
d’augmenter le volume de la pâte en maintenant le rapport
E/C constant.
 Essais de ségrégation statique
 Essai de la stabilité au tamis
Une résistance à la ségrégation statique se traduit par la
capacité qu’a un BAP à maintenir ses particules en suspension,
sans risque de tassement des particules par gravité, ni
ressuage.

Pour caractériser la ségrégation statique d’un BAP on utilise

l’essai de stabilité au tamis. L’essai est développé par la société
« GTM construction », il permet de qualifier les BAP vis à vis du
risque de ségrégation.

Il s’agit de verser 10 litre du béton juste après le malaxage

dans un sceau, puis couvrir le sceau pour protéger le béton de
la dessiccation et laisser reposer durant 15 mn. Verser 5 kg du
béton au centre d’un tamis 5mm, à une hauteur de chute de
50cm, on récupère le béton passant dans un récipient. Après
 2mn On mesure le pourcentage en poids de laitance par
rapport au poids de l’échantillon passant au travers le tamis.

Critères d’acceptabilité :
La mesure du pourcentage de laitance conduit à classer les
formules de béton autoplaçants de la façon suivante :
0% ≤ Plaitance ≤ 15% → stabilité satisfaisante.
15% < Plaitance ≤ 30% → stabilité critique (essai de
ségrégation à réaliser in situ).
Plaitance > 30% → stabilité très mauvaise.
Ces critères sont particulièrement adaptés aux applications en
éléments verticaux.
 Ressuage

Un BAP doit maintenir sa fluidité pendant la durée nécessaire

pour son acheminement et sa mise en place. Or, pendant ce
temps, en vertu de la loi de la gravité, les matières solides ont
tendance à s'enfoncer, tandis qu'une partie de l’eau de
gâchage et des fines remontent en surface de l’échantillon de
béton frais, créant ainsi le ressuage.
La capacité de ressuage peut être mesurée par l’essai à
l’aéromètre modife le volume d’eau libéré par l’échantillon de
béton remonte au-dessus du perchloroéthylène (dont la
densité est supérieure à celle de l’eau : 1,59) dans une colonne
graduée où il est facile de l’estimer. Ce test semble cependant
peu pratique à utiliser étant donné la nocivité du produit
employé.

5) Conclusion.
Les BAP affirment leurs performances au fil des réalisations sur
chantiers et en usines de préfabrication, ils s’imposent
progressivement et remplaceront dans les prochaines années pour
un grand nombre d’applications les bétons mis en œuvre par
vibration. Les BAP sont la réponse à l’évolution: – des exigences
techniques et esthétiques des maîtres d’ouvrage, des maîtres
d’œuvre et des architectes; – des contraintes économiques des
entreprises (amélioration de la productivité des chantiers et en
usines); – de l’amélioration des conditions de travail et de sécurité
sur les chantiers et dans les usines. Ces nouveaux bétons sont
générateurs d’économies globales sur les chantiers. La banalisation
de l’utilisation des BAP, et leur développement dans les prochaines
années, suppose une parfaite synergie entre tous les acteurs de la
construction et nécessite une adaptation et une évolution des
techniques de production du béton et de mise en œuvre, une
préparation en amont des chantiers pour adapter son organisation
et les techniques de construction (cadences, matériels, coffrages,
etc.) et une conception globale tirant le meilleur profit de
l’adéquation entre le béton et l’ouvrage à chaque étape du chantier.
Le BAP doit être spécifié au niveau de l’appel d’offres et intégré
dans les choix structuraux dès la conception du projet jusqu’à sa
réalisation afin d’optimiser le coût global de l’ouvrage. Les BAP
présentent un grand intérêt pour la réalisation des produits
préfabriqués en béton. Ils sont de plus en plus utilisés en usine pour
réaliser de nombreux produits. Les compositions sont optimisées en
fonction des applications visées, des contraintes techniques et
économiques. Ces nouveaux matériaux sont appréhendés dans le
cadre d’une démarche globale prenant en compte les gains
potentiels sur l’ensemble du cycle de vie des produits préfabriqués:
matières premières utilisées, énergie consommée au cours du
process de fabrication, réduction des nuisances, diminution de la
pénibilité des tâches, durabilité, esthétique, utilisation dans
l’ouvrage et réutilisation en fin du cycle de vie…

5) Références bibliographiques.
• Bétons autoplaçants
 – recommandations provisoires AFGC, juillet 2000. Ces
recommandations d’emploi des BAP, mis au point par un groupe
d’expert de l’Association Française de génie civil, couvrent les
aspects suivants: définition, formulation, caractérisation du béton
frais, qualification de la formule, fabrication du béton autoplaçant,
critères de réception sur chantier, mise en œuvre, propriété du
béton durci. Elles constituent un état de l’art global de la
connaissance sur les BAP.
– monographie d’ouvrages, Cimbéton 52.
• Recommandations de mise en œuvre des BAP et des BAN – FFB .
• Guide européen sur les BAP.

Ce guide a été réalisé par les fédérations européennes de la filière

béton: BIBM1, ERMCO2, EFNARC3 et EFCA4. Il comporte des
recommandations pour l’utilisation des BAP tant sur chantier que
pour les produits préfabriqués.
Le guide traite des constituants, des principes de formulation, des
contrôles adaptés à la rhéologie des BAP, de leur mise en place ainsi
que leurs propriétés (notamment la durabilité, le fluage et le
retrait).
Il propose également des seuils permettant de classer les BAP selon
leurs caractéristiques rhéologiques.
•Internet

- (google-wikepedia-mémoire(Mme Benakli Sarah) …)