APPLICATIONS INNOVATRICES DU BETON A HAUTES PERFORMANCES

UNE TECHNOLOGIE MODERNE POUR LE BETON A HAUTES PERFORMANCES OFFRE UN EVENTAIL DE POSSIBILITES AUX ARCHITECTES

Le béton dans l'architecture n'est évidemment pas une nouveauté. Mais le plus souvent, le matériau est uniquement connu comme la matière qui permet de construire des structures très massives et lourdes. Or, les versions modernes du béton à hautes performances offrent des possibilités de construction de structures très fragiles ayant une valeur architectonique spéciale. La combinaison d'une technique de coulage simple en tant que méthode de production et des propriétés de matériau extrêmes procurent d'emblée un produit abordable et surtout durable.

TERMINOLOGIE

Le terme ‘béton à hautes performances’ est souvent utilisé, bien qu'il ne soit pas toujours évident de savoir ce qui se cache sous cette bannière. La recommandation CUR hollandaise 97 (2004) a donné un premier canevas clair des propriétés de résistance auxquelles ce béton devait satisfaire. Ici, on pose que le béton 'traditionnel' atteint une résistance à la compression maximale de 65 MPa. Le béton hautes performances (BHP) parviendrait à 105 MPa, tandis que la limite du béton à très hautes performances (BTHP) et du béton à ultra-hautes performances (BUHP) se situe respectivement à 150 et 200 MPa. Cette répartition ne tenait compte que de la résistance à la pression cubique et les limites étaient plutôt arbitraires. De plus, la différence entre les sortes n'était pas évidente pour tous. Il convient aussi de dire qu'aujourd'hui, grâce à une technologie de béton fortement changeante, on peut produire un béton ayant une résistance à la compression bien supérieure aux 200 MPa dans cette répartition. Initialement composé d'ingrédients 'classiques', granulat grossier, sable et ciment, le béton a évolué dans les années nonante en matériau auquel a été ajoutée une très fine fraction. Dans bien des cas, cette fraction fine a également participé activement au développement de la résistance. Ceci a certainement ouvert des possibilités pour une plus grande résistance à la compression. Aujourd'hui, la nanofraction peut aussi être incluse dans la technologie du béton, ce qui implique une tout autre approche du mélange. Du reste, on ajoute aussi couramment des fibres fines au mélange BHP, ce qui garantit une plus grande ductilité. Si ceci influence la résistance à la compression, il est évident que toutes les autres propriétés mécaniques et physiques s'écartent aussi fortement de celles d'un béton (à haute résistance) classique. Compte tenu des propriétés du BHP 'moderne', il est peut-être préférable de décrire ce matériau par les termes anglais High Performance Concrete (HPC) et Ultra High Performance Concrete (UHPC). Le terme ‘performance’ indique clairement qu'il ne s'agit pas que de la résistance à la compression.

MATIERES PREMIERES

Hormis les composants classiques du béton, on utilise donc de fines matières réactives dans un UHPC. UHPC. Le ciment continue de jouer un rôle important comme liant hydraulique (ce qui réagit avec de l'eau et durcit et ne se dissout plus dans l'eau après durcissement). Par ailleurs, on peut utiliser des cendres volantes et de la métakaolinite qui agissent principalement comme pouzzolane (une pouzzolane est un liant qui ne réagit pas avec de l'eau, mais bien avec un mélange d'eau et de chaux) et qui ont une granulométrie similaire à celle du ciment. Les cendres volantes utilisées sont en principe des cendres volantes de poudre de carbone, provenant des centrales électriques. La métakaolinite est un aluminosilicate amorphe obtenu par un traitement thermique de la kaolinite, une sorte d'argile pure. Cependant, on ne peut obtenir des améliorations extrêmes des propriétés que par l'ajout de ce qu'on appelle les microsilices. Ces poudres sont environ 40 fois plus fines que le ciment. Elles naissent comme poudre résiduelle dans la production de produits de silicium. Elles réagissent comme pouzzolane et par leur forme et leur taille, elles sont aussi intéressantes comme matériau de remplissage entre les grains plus grands. L'ajout de fines poudres au béton veillera certainement à former un 'squelette' fermé avec le matériau granuleux. Mais ce produit restera assez fragile. Afin d'améliorer la ductilité du matériau, on peut y ajouter de fines fibres qui, dans le cas d'une cassure dans la partie pierreuse du béton, permettent de compenser les fissures par les fibres solides, afin de pouvoir garder la forme. A ce niveau nano, on doit recourir à des microfibres. Le plus souvent, ce sont des fibres synthétiques d'une longueur de 5 à 25 mm. Les fibres très courtes augmentent la résistance à la traction et les fibres un peu plus longues améliorent le comportement plastique.