UHPC signifie Béton à ultra-hautes performances. Le béton normal est le béton standard utilisé pour la plupart des dalles, poutres, colonnes et fondations. La différence essentielle n'est pas seulement la résistance. La différence la plus importante est le comportement du matériau après fissuration, Il faut également tenir compte de sa capacité à bloquer l'eau et les sels pendant une longue durée de vie. Les BFUP nécessitent généralement un contrôle strict de la production. Le béton normal est plus tolérant, moins cher et plus facile à obtenir à grande échelle.
Vous trouverez ci-dessous une comparaison pratique qui vous aidera à choisir le bon matériau pour votre projet.
Qu'est-ce que le béton normal ?
Le béton normal est le principal matériau de construction à base de ciment utilisé dans la construction quotidienne. Il contient du ciment, de l'eau, des granulats fins et des granulats grossiers, ainsi que des adjuvants si nécessaire. Sa résistance à la compression varie en fonction de la conception, mais de nombreux mélanges d'usage général se situent dans la fourchette suivante 20-40 MPa gamme.
Le béton normal fonctionne bien parce qu'il est facile à fabriquer, facile à mettre en place et rentable. Il est également facile à renforcer avec des barres d'armature. C'est ainsi que la plupart des systèmes de béton structurel gèrent la tension.
Là où le béton normal est courant
- fondations résidentielles
- poutres et colonnes avec barres d'armature
- dalles sur sol
- chaussées
- murs de soutènement
Qu'est-ce que l'UHPC ?
L'UHPC est un composite à base de ciment avancé. Il est généralement renforcé par des fibres, Il présente un rapport eau/liant très faible et utilise un conditionnement optimisé des particules. La FHWA décrit l'UHPC comme un composite cimentaire avec un rapport eau/liant faible. w/cm inférieur à 0,25, ainsi qu'un pourcentage élevé d'éléments internes discontinus. le renforcement des fibres. La FHWA note également que la résistance à la compression des BFUP est supérieure à 150 MPa, plus une résistance à la traction post-fissuration supérieure à 5 MPa, avec une structure de pores discontinue qui réduit la pénétration des liquides.
L'ACI 239R-18 a un champ d'application similaire. Elle limite les BFUP au béton ayant une résistance à la compression minimale spécifiée de 150 MPa, L'ACI indique que les fibres sont généralement incluses pour répondre à ces exigences. L'ACI note que des fibres sont généralement incluses pour répondre à ces exigences. L'ACI souligne également la très faible perméabilité due à une structure poreuse dense et discontinue.
Le BFUP est souvent produit avec du ciment, de la fumée de silice, du sable de quartz fin, des réducteurs d'eau à haut rendement et des fibres. L'ACI indique des rapports eau-liant typiques autour de 0.15-0.25. L'ACI note également que le BFUP utilise souvent des fibres d'une teneur de 2% ou plus en volume, puisque les fibres entraînent une ductilité à la traction.
Différence #1 : Conception du mélange et ingrédients
Utilisations normales du béton agrégat grossier comme squelette principal. Cela permet de réduire la teneur en pâte et les coûts. Le mélange est conçu pour répondre aux exigences en matière d'ouvrabilité, de résistance et de durabilité, mais il bénéficie généralement d'une plus grande tolérance aux variations sur le terrain.
Les BFUP modifient généralement la stratégie. Il réduit ou élimine souvent les agrégats grossiers dans la matrice pour améliorer l'homogénéité. Il s'appuie sur le tassement des particules de taille fine pour réduire l'espace vide. L'ACI résume trois principes fondamentaux : une plus grande homogénéité, une plus grande densité grâce au tassement et une plus grande ductilité grâce aux fibres.
La FHWA présente également les BFUP comme un système de gradation optimisé avec un faible w/cm, ainsi qu'un volume élevé de fibres de renforcement.
Résultat pratique sur le terrain
- Le béton normal peut être fourni par la plupart des centrales de béton prêt à l'emploi dotées de commandes standard.
- Le BFUP nécessite souvent un contrôle plus strict des matières premières et de l'humidité, ainsi qu'une énergie de mélange plus élevée. L'ACI note que le mélange des BFUP est différent et nécessite une énergie supplémentaire en raison de la quantité limitée d'eau et de la faible quantité d'agrégats grossiers.
Différence #2 : Résistance et comportement à la fissuration
Le béton normal a une bonne résistance à la compression. Sa résistance à la traction étant faible, il se fissure sous l'effet de la tension. Dans la conception des structures, les barres d'armature supportent la plupart des forces de traction. Le béton supporte la compression.
Les BFUP augmentent considérablement la résistance à la compression et la résistance à la traction après fissuration. Selon la FHWA, la résistance à la compression du BFUP est supérieure à 150 MPa, plus une résistance à la traction post-fissuration supérieure à 5 MPa.
L'ACI met également en évidence la ductilité à la traction, ainsi que l'écrouissage ou le comportement élastique-plastique sous tension uniaxiale dans les formulations typiques de BFUP.
Ce que cela signifie en pratique
- Les fissures normales du béton apparaissent plus tôt sous l'effet de la tension, de sorte que le contrôle des fissures dépend fortement de la disposition des barres d'armature, de leur recouvrement et des détails.
- Le BFUP peut supporter une contrainte de traction après la fissuration parce que les fibres pontent les fissures. La largeur des fissures peut rester faible et le matériau peut absorber plus d'énergie avant la rupture.
Le BFUP ne supprime pas le besoin d'ingénierie. Il modifie ce qui est possible. Il peut également permettre aux concepteurs de réduire certaines armatures conventionnelles dans des éléments spécifiques lorsque la méthode de conception le permet. L'ACI note que les fibres d'acier peuvent améliorer la ductilité et éliminer certaines armatures en acier doux dans certains cas.
Différence #3 : Durabilité et perméabilité
Le béton normal peut être durable, mais la durabilité dépend du contrôle du rapport eau-ciment, de la discipline de cure, de l'épaisseur de la couverture et de la conception de la classe d'exposition. Si les fissures s'ouvrent largement, l'eau et les chlorures peuvent atteindre l'acier plus rapidement. Cela augmente le risque de corrosion.
Les BFUP sont largement reconnus pour leur très faible perméabilité. La FHWA associe cette caractéristique à une structure de pores discontinue qui réduit la pénétration des liquides.
L'ACI indique également que le BFUP a une très faible perméabilité en raison d'une structure poreuse dense et discontinue.
Cette affirmation est également étayée par des essais solides. Dans les travaux de la FHWA sur la caractérisation des propriétés des matériaux UHPC, Graybeal a fait état d'une pénétrabilité rapide au chlorure (ASTM C1202) inférieure à 50 coulombs pour les BFUP traités à la vapeur, et des valeurs beaucoup plus faibles au fil du temps pour les BFUP non traités au fur et à mesure de leur maturation.
Là où c'est le plus important
- zones marines
- exposition aux sels de déverglaçage
- zones d'éclaboussures de produits chimiques
- régions de gel-dégel à forte humidité
- les joints de pont et les coulées de fermeture, où les fuites sont fréquentes
Différence #4 : Production, durcissement et contrôle de la qualité
La production normale de béton est standardisée. La plupart des usines peuvent le livrer avec un contrôle de qualité de routine. La mise en place et le durcissement sont toujours importants, mais le flux de travail est familier.
Le BFUP nécessite un contrôle plus strict du processus. L'ACI explique que les BFUP contiennent peu d'eau et peu d'agrégats grossiers, de sorte que le mélange nécessite une énergie supplémentaire pour disperser l'eau et surmonter la faible action de mélange interne.
Les BFUP ont également des voies d'essai plus formelles dans de nombreux projets. L'ASTM C1856/C1856M est une pratique largement référencée pour la fabrication et les essais d'éprouvettes de BFUP. Un résumé public de la norme indique qu'elle s'applique aux BFUP dont la résistance à la compression spécifiée est d'au moins 120 MPa, La taille maximale nominale des agrégats est inférieure à 5 mm, et la plage de débit est définie.
Impact pratique
- Le BFUP exige une grande discipline en matière de dosage.
- Le BUHP bénéficie de mélanges d'essai et de plans de durcissement cohérents.
- Les BFUP nécessitent souvent des équipes formées pour le mélange, la mise en place et la finition.
Différence #5 : coût et valeur
Le béton normal l'emporte sur le coût des matériaux. Il est largement disponible. Il répond à la plupart des besoins structurels lorsqu'il est renforcé par de l'acier.
Le BUHP coûte plus cher. L'ACI note explicitement que le coût du BFUP est élevé par rapport à celui du béton conventionnel, de sorte que son utilisation doit se concentrer sur des applications qui font appel à plusieurs de ses propriétés bénéfiques à la fois.
La décision est donc rarement “UHPC partout”. La décision est généralement “UHPC là où cela permet de réduire le coût du cycle de vie”.”
Quand les BFUP peuvent être rentables
- des sections plus fines qui réduisent la charge permanente
- des recouvrements durables qui prolongent la durée de vie
- des coulées de fermeture qui réduisent les problèmes de fuite
- les éléments pour lesquels les réparations dues à la corrosion sont coûteuses
- les projets pour lesquels les coûts d'immobilisation sont élevés
Là où le BFUP a du sens, là où le béton normal a du sens
Le béton normal est le choix par défaut pour la plupart des structures. Il est économique. Il a fait ses preuves. Il est facile de s'en procurer.
Le BFUP est un choix stratégique. C'est le meilleur choix lorsque vous avez besoin de plusieurs avantages en même temps : haute résistance, haute durabilité, contrôle étroit des fissures et longue durée de vie.
Choisissez le béton normal lorsque
- la structure est standard
- les détails des barres d'armature sont simples
- l'exposition est modérée
- la simplicité de la chaîne d'approvisionnement est importante
- le budget est serré
Choisissez UHPC lorsque
- La durabilité est le moteur de l'analyse de rentabilité
- vous avez besoin d'éléments élancés
- vous avez besoin d'un système de matériaux à haute résistance à la traction
- le risque de corrosion est élevé
- les coulées de fermeture ou les joints doivent rester étanches
La FHWA met en avant le BFUP pour les solutions d'infrastructure de pont, y compris les revêtements minces, les revêtements, les coques, ainsi que les connexions coulées sur place entre les éléments préfabriqués.
Conseils d'experts : choix des fibres pour les projets UHPC
Les performances des BFUP dépendent fortement des fibres. L'ACI note que l'amélioration de la ductilité provient des fibres, avec des teneurs en fibres typiques de 2% ou plus en volume, La teneur maximale dépend de la forme des fibres, de leur rapport d'aspect et des limites d'ouvrabilité.
La sélection des fibres est donc un véritable levier d'ingénierie. Il a un impact sur le comportement à la traction, le contrôle de la largeur des fissures, l'énergie de mélange et la qualité de la finition.
A quoi ressemble un bon processus de soutien à l'UHPC ?
- définir l'exposition, plus la durée de vie de l'objectif
- définir les besoins en matière de résistance à la traction, et pas seulement à la compression
- sélectionner le type de fibre, ainsi que la géométrie basée sur cette cible
- faire des essais de mélange pour vérifier la fluidité, la dispersion des fibres et le comportement à l'âge adulte
- vérifier les performances à l'aide de tests acceptés dans le cadre du projet
Support Ecocretefiber™
Ecocretefiber™ est la marque de fibres de Shandong Jianbang Chemical Fiber Co, Ltd. Si vous développez des mélanges de type UHPC, nous pouvons vous aider à sélectionner les fibres, à planifier le dosage et à vous guider dans le mélange, puis à mettre en place un approvisionnement stable pour une production répétée. Ceci est particulièrement utile pour les usines de préfabrication, ainsi que pour les entrepreneurs qui souhaitent des coulées de fermeture régulières ou des solutions de réparation durables.
Conclusion
La différence entre le BFUP et le béton normal est plus importante que la résistance à la compression. Le béton normal est le choix standard parce qu'il est économique, largement disponible et facile à construire. Le BFUP est un composite dense, renforcé par des fibres, qui présente une résistance très élevée, une capacité de traction post-fissuration soutenue et une très faible perméabilité.
Le BFUP est le plus judicieux lorsque la durabilité et la longue durée de vie justifient le coût plus élevé du matériau. Le béton normal reste le meilleur choix pour la plupart des structures conventionnelles. Les meilleurs projets utilisent chaque matériau là où il apporte le plus de valeur.
