Les Bétons Fibres à Ultra Hautes Performances (BFUHP)

Bruno Caillard

Les Bétons Fibres à Ultra Hautes Performances se distinguent par des résistances à la compression allant de 150 MPa à 250 MPa, ce qui est 6 fois supérieur à celles des bétons courants, avec des caractéristiques extrêmement améliorées à tout point de vue.

La composition des Bétons Fibres à Ultra Hautes Performances

Leur composition se distingue par un fort dosage en liant, l’incorporation de granulats broyés pour atteindre une granulométrie millimétrique, le recours à de fines réactives, l’utilisation systématique des fibres et pour finir l’addition d’adjuvants spécifiques hauts réducteurs d’eau.
Le rapport eau-ciment doit être inférieur à 0,25 mais cette valeur peut descendre jusqu’à 0,16. Cette baisse est compensée par une augmentation importante de la qualité du liant.
Les fumées de silice ajoutées sont à hauteur de 20% de la masse du ciment et, afin d’augmenter la ductilité, les fibres sont à 2% ou 3% du volume.
Il va de soi que les matériaux utilisés doivent avoir les meilleures qualités possibles.

Exemple d’une composition des Bétons Fibres à Ultra Hautes Performances

Leur composition est toujours en fonction des caractéristiques recherchées et de la problématique de l’ouvrage. Les proportions indiquées ci-après ne sont qu’un exemple parmi tant d’autres.

Constituants Quantité
Ciment [ kg/m³ ]700 à 800
Fumée de silice [ kg/m³ ]200 à 250
Farine de quartz [ kg/m³ ]180 à 230
Sable [ kg/m³ ]1000
Fibres métalliques [ kg/m³ ]150 à 160
Adjuvant [ kg/m³ ]12 à 14
Eau [ L/m³ ]150

Les propriétés des Bétons Fibres à Ultra Hautes Performances

Ces principales propriétés sont :

  • Une résistance à la compression élevée : en utilisant des fibres métalliques et des traitements thermiques, elle peut atteindre 300 MPa.
  • Une résistance à la traction comprise entre 5 et 8 MPa
  • Une résistance à la flexion atteignant un maximum de 75 MPa avec des fibres métalliques
  • Une ductilité importante en raison de l’incorporation des fibres. Cette ductilité permet d’éviter les ruptures fragiles et la réduction des fissures mais aussi de ne pas avoir recours à des armatures passives
  • Une très faible perméabilité : déjà que les Bétons à Hautes Performances sont imperméables du fait de leur faible porosité capillaire, les BFUHP sont 2 à 8 fois encore plus imperméables que ces derniers.
  • Une dureté de surface très importante et une grande résistance au choc
  • La résistance au feu est grande si des fibres organiques sont utilisées lors de la composition du béton
  • Le retrait est sensiblement égal à celui d’un béton ordinaire s’il n’est pas traité thermiquement. Mais dans le cas contraire, le retrait est très faible : il est inférieur à 10 μm par mètre
  • Une résistance au cycle de gel et dégel accrue
  • La carbonatation est extraordinairement réduite (seulement 0,1 mm de profondeur)
  • Une excellente durabilité dans la mesure où le béton présente une microstructure fermée ne permettant pas l’intrusion des agents agressifs

Avantages des Bétons Fibres à Ultra Hautes Performances

En addition de ces propriétés hors du commun, ils présentent également des avantages tels que :

  • La facilité de mise en œuvre due au fait que le béton est autoplaçant et est aisément pompable comme dans le cas des bétons autoplaçants
  • La possibilité de ne plus avoir recours aux armatures passives augmentant la vitesse d’exécution des travaux. De plus, le temps de prise du béton est d’environ 15 à 16 heures. Quant au démoulage, il peut se faire après 24 heures et la stabilité dimensionnelle du produit est atteinte après 3 jours.
  • La résistance à la compression permet de réduire considérablement les sections et par conséquent le poids des ouvrages. Elle permet également d’avoir des portées plus considérables
  • Les entretiens ne sont que préventifs avec une périodicité très longue.
  • Une meilleure résistance à la corrosion et à l’abrasion. Sa résistance est comparable à celle du granit
  • Des aspects de parements particulièrement esthétiques avec une texture de parements très fine

Inconvénient des Bétons Fibres à Ultra Hautes Performances

Tous ces avantages ont un coût et il est évalué à 15 voire 20 fois plus cher que les bétons courants.

Utilisations des Bétons Fibres à Ultra Hautes Performances

Le but de ces bétons n’est nullement de succéder aux bétons classiques mais de permettre la réalisation d’ouvrages qui étaient auparavant impossibles à envisager. Ils sont utilisés aussi bien pour réaliser des produits préfabriqués que directement sur le chantier.
Ainsi, ils peuvent être employés pour tous les ouvrages en génie civil ayant recours aux bétons nécessitant des résistances importantes ainsi qu’une durabilité et une certaine esthétique tels que les ponts de très grandes portées et les bâtiments de très grandes hauteurs.

Quand ils sont à base de fibres métalliques, ils sont généralement destinés aux structures des ouvrages tandis qu’à base de fibres organiques, ils sont à application architectonique (panneaux de façade, corniches, lames pare-soleil, mobiliers urbains, sculptures, etc.)

Passerelle piétonne de Séoul

Fait en Béton fibré à ultra hautes performances, l’épaisseur du tablier est de 30 mm et il repose sur une structure de 120 m de portée.

Mais plus particulièrement, ils sont utilisés pour concevoir des ouvrages extrêmement élancés, légers et d’une grande variété de formes (coques, voiles minces, silos, réservoirs, structures triangulées, voussoirs de tunnel, etc. ). Il est également possible de réaliser des structures en treillis.