Le béton à hautes performances est un béton dont l’ouvrabilité, les propriétés mécaniques et la durabilité sont excellentes. Il est fabriqué pour répondre aux exigences spécifiques des projets de construction en utilisant des matières premières conventionnelles de haute qualité et un mélange optimisé, grâce à des méthodes de production écologiques et à des mesures de construction strictes. En tant que matériau de construction écologique important, la promotion et l’application du béton à haute performance dans la construction d’infrastructures revêtent une grande importance pour l’amélioration de la qualité du projet, la réduction du coût global du cycle de vie du projet, le développement d’une économie circulaire, la réalisation d’économies d’énergie et la réduction des émissions, ainsi que la promotion de l’ajustement structurel de l’industrie du béton.
Problèmes techniques liés au béton prêt à l’emploi à haute performance
1. Perte d’affaissement dans le temps
Dans la pratique, la perte d’affaissement n’étant pas suffisamment prise en compte, elle entraîne souvent des difficultés de pompage ou de compactage lors du coulage sur site, ce qui affecte l’efficacité de la construction et la qualité du béton. Par rapport au mélange de béton sur site, la différence de temps entre le mélange et le coulage est beaucoup plus longue pour le béton prêt à l’emploi. Le rayon d’approvisionnement du béton prêt à l’emploi est généralement compris entre 10 et 20 km.
La différence de temps entre le mélange du béton prêt à l’emploi et son transport sur le site pour le coulage peut être supérieure à 1 heure, y compris le transport et le temps d’attente. Par conséquent, la perte d’affaissement du béton prêt à l’emploi au fil du temps est généralement importante, en particulier lors de la préparation d’un béton à haute résistance ou à haute fluidité.
Lorsque le béton prêt à l’emploi est pompé, plus l’affaissement est faible, plus la pression de pompage nécessaire est élevée. Par conséquent, l’affaissement est couramment utilisé pour déterminer la pompabilité du béton. Lorsque l’affaissement est trop faible, la friction dans les tuyaux est élevée. L’augmentation de la pression de la pompe peut rendre le pompage possible, mais à haute pression, l’usure des pièces de pompage augmente, le béton est susceptible de se déshydrater et les tuyaux finissent par se boucher. Lorsque l’affaissement est trop important, bien que la pression de la pompe soit réduite, le mélange de béton a une mauvaise cohésion et la ségrégation est évidente, ce qui peut également provoquer des blocages dans les tuyaux. En règle générale, lorsque l’affaissement du béton est contrôlé entre 160 et 180 mm, une fine couche de boue à faible viscosité se forme à l’intérieur de la paroi du tuyau de refoulement, ce qui permet de réduire la résistance au pompage du mélange de béton. Pour le béton à hautes performances, il n’est pas possible de juger de sa pompabilité uniquement sur la base de l’affaissement, et l’indice de cohésion doit également être pris en compte de manière globale.
Pour le béton prêt à l’emploi à hautes performances, la perte d’affaissement du mélange de béton est relativement rapide en raison des effets physiques et chimiques au cours du processus de prise et de durcissement. Il est donc nécessaire d’étudier le mécanisme de la perte d’affaissement et les contre-mesures pour contrôler la perte d’affaissement.
2. Les indicateurs d’évaluation des performances de pompage n’ont pas encore été déterminés
La performance de pompage est un aspect important de l’ouvrabilité du béton prêt à l’emploi. Outre les propriétés mécaniques et de durabilité requises pour les fonctions structurelles, le béton prêt à l’emploi préparé dans une centrale doit également répondre aux exigences d’un mélange de béton présentant une faible perte d’affaissement au cours du transport et une bonne pompabilité pendant la construction. L’analyse théorique et la pratique ont montré que pendant le pompage du béton, le mélange de béton forme un « bouchon » entier dans la canalisation de refoulement. Il y a une fine couche de boue à faible viscosité entre la paroi du tuyau et le bord du « bouchon », et il y a également un film d’eau très fin sur la paroi du tuyau, qui lubrifie le béton pendant le transport dans la canalisation. Par conséquent, pour que le mélange de béton ait une bonne pompabilité, les exigences suivantes doivent être respectées : (1) le mélange de béton peut former une fine couche de boue qui agit comme un lubrifiant lorsqu’il est transporté dans la canalisation, réduisant ainsi la résistance du béton pendant le transport ; (2) le mélange de béton doit avoir une rétention d’eau et une cohésion suffisantes pour garantir que le béton ne saigne pas ou ne se sépare pas pendant le pompage, et qu’il peut être transporté de manière continue et stable dans la canalisation.
Sous l’action de la friction dans la canalisation et de la pression de pompage, les facteurs affectant la performance de pompage du béton sont complexes et sont étroitement liés à des facteurs tels que la teneur en ciment, le rapport eau-ciment, le taux de sable, les propriétés de surface, la taille des particules et la granulométrie des gros granulats, ainsi que la qualité des adjuvants, le type et le dosage des adjuvants, etc. Par conséquent, la performance de pompage du béton prêt à l’emploi à hautes performances est un indice de performance global, et il n’existe actuellement aucun indice d’évaluation précis ni aucune méthode d’essai.
3. Fissuration précoce importante du béton prêt à l’emploi à hautes performances
Le béton prêt à l’emploi a une teneur élevée en ciment, une proportion élevée de sable et de petites particules de gros granulats, ce qui entraîne un tassement plastique important et rend le béton susceptible de se fissurer dans les premières phases après le coulage. Le béton prêt à l’emploi présente également un affaissement important (généralement supérieur à 200 mm), et pour de nombreux immeubles de grande hauteur, l’affaissement du béton est parfois supérieur à 220 mm. Dans le domaine de la construction, on a constaté que le béton ayant un grand affaissement et une grande fluidité est plus susceptible de se fissurer dans les premières phases que le béton ayant un petit affaissement et une faible fluidité.
Sous certains rapports eau/ciment, un grand affaissement nécessite plus d’eau par unité de volume, et plus d’eau par unité de volume entraîne une augmentation de la quantité de ciment utilisée. Le ciment est le principal composant du matériau cimentaire du béton et il subit un retrait chimique (c’est-à-dire un retrait autogène du béton) au cours du processus de prise et de durcissement du béton. Pour le béton à hautes performances, lorsque le rapport eau-ciment est inférieur à 0,35, l’humidité relative dans le mélange tombe rapidement en dessous de 80 %, et la réduction de volume du béton due au retrait automatique est d’environ 8 %, ce qui est une cause importante de fissuration dans le béton à hautes performances. En outre, en raison de la consommation élevée d’eau par unité, dans la dernière phase de durcissement du béton, lorsque l’eau interne s’évapore, le béton se rétrécit et se fissure.
En outre, le béton prêt à l’emploi a une teneur élevée en sable (généralement supérieure à 40 %) et les particules de gros granulats sont plus petites (généralement de 5 à 25 mm) afin de répondre aux exigences du transport et du pompage.
