Béton fibré

Le béton fibré : nature et applications

Le béton fibré est un matériau composite. Il associe une matrice minérale (le béton) à des fibres de renfort. Les fibres permettent de conférer au matériau des propriétés particulières propres à leur nature et à leurs caractéristiques mécaniques. Cette technologie permet d’élargir le spectre des différentes fonctionnalités et solutions constructives en béton, en fonction de la nature des fibres employées.

Les différents types de fibres

Dans le cas du béton prêt à l’emploi, les fibres sont ajoutées lors de la fabrication, dans le malaxeur des centrales. Il existe trois grandes familles de fibres :

    • Les micro-fibres synthétiques : non structurelles, elles sont en polypropylène, de longueur 6 à 12mm, et un diamètre de quelques dizaines de μm.
    • Les macro-fibres synthétiques : structurelles, elles sont à base de polypropylène, de longueur 25 à 60mm, et diamètre ~100μm.
    • Les fibres métalliques : structurelles, elles sont en acier, de longueur 30 à 60mm, et de diamètre 0,4 à 1mm.

 

Les dosages en fibres dépendent de leur nature, ainsi que des caractéristiques définies pour le béton. Les ordres de grandeurs sont les suivants :

    • de 0,6 à 0,9 kg/m3 pour les micro-fibres synthétiques
    • de 2 à 6 kg/m3 pour les macro-fibres synthétiques
    • de 10 à 50 kg/m3 pour les fibres métalliques.

1- Les micro-fibres synthétiques (non structurelles)

Ce type de fibre est obtenu par extrusion du polypropylène. Ces fibres réduisent le risque de fissuration du béton lors du séchage, dû au phénomène de retrait plastique. Elles donne une meilleure cohésion au matériau en diminuant le ressuage et la ségrégation des constituants. Leurs caractéristiques élastiques améliorent également la résistance au chocs, et à l’abrasion, vis à vis des bétons ordinaire. Elles améliorent également la résistance au feu.

Ces fibres n’ont cependant aucun rôle structurel : elles ne remplacent pas les armatures métalliques, et ne participent pas à la reprise d’efforts dans le béton.

Elles peuvent être utilisées sur des dallages (intérieurs ou extérieurs), des allées (piétonnes ou de circulation de véhicules légers), dans des bétons décoratifs, ou encore des chapes

2- Les fibres macro-synthétiques structurelles

Ces fibres sont obtenues par extrusion d’un mélange de polypropylène et polyéthylène. Ces fibres augmentent la ductilité du béton, c’est à dire qu’elles diminuent la fissuration et confèrent une meilleure cohérence au béton frais, diminuant la ségrégation ainsi que le ressuage. Elles réduisent également les épaufrures, et améliorent la résistance aux chocs et l’abrasion. En comparaison aux fibres métalliques, elles offrent un gain de poids, et ne s’oxydent pas.

Les compositions de bétons fibrés comportant ce type de fibres sont généralement utilisées dans les dallages (intérieurs ou extérieurs), semelles filantes, les planchers poutrelles hourdis, chapes

3- Les fibres métalliques (structurelles)

Ces fibres sont obtenues à partir de fils d’acier tréfilés. Elles présentent en générale des crochets aux extrémités permettant de renforcer leur ancrage dans le béton. Leur rôle est d’apporter au béton une meilleure résistance à la traction, permettant d’améliorer le comportement mécanique global de l’ensemble, et limitant la fissuration lorsque les ouvrages son soumis à des contraintes importantes. Les fibres métalliques ont également un impact positif sur la capacité du matériau vis à vis de la résistance aux chocs et à l’épaufrure (meilleure dispersion de l’énergie). Enfin les fibres améliorent la résistance du béton à la fatigue.

Les formulations de béton fibré métallique sont employés dans les dallages (intérieurs et extérieurs), les allées de circulation (piétonnes et véhicules légers), et les chapes.

Néanmoins, ces fibres sont à éviter dans les bétons décoratifs : en cas de corrosion superficielle, certaines fibres peuvent apparaître à la surface, et nuire à l’esthétique de l’ouvrage.

L’alternative au ferraillage classique?

Globalement, les fibres structurelles jouent le même rôle que les armatures traditionnelles. Elles peuvent donc les remplacer, mais seulement dans certaines applications précises, qui font l’objets d’avis techniques émanant du CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment). L’ensemble de ces avis techniques sont disponibles sur le site du CSTB.

Ces bétons, bien que plus chers à l’achat que les bétons traditionnels, permettent de faire des économies dans la réalisation des ouvrages, en s’affranchissant de l’achat, de l’approvisionnement et de la mise en place des treillis soudés.

Le cas du dallage

Les bétons avec des fibres structurelles destinés au dallage peuvent être mis en oeuvre dans les conditions préconisées par le DTU « Dallage 13.3.3 » (treillis structurel de type ST25C).

Néanmoins, plusieurs points de vigilance sont à respecter :

  • Des armatures de renforts doivent être prévues aux éventuels points singuliers (joints, réservations, angles rentrants…).
  • Une étude de sol doit être réalisée, afin de s’assurer que le sol ait une portance suffisante (au moins 30MPa/m).
  • L’épaisseur de la dalle doit être d’au moins 12cm.

 

Les bétons avec des fibres structurelles ne peuvent pas être utilisés pour les dallages suivants :

  • Dallage supportant des charges de superstructure (murs porteurs ou poteaux).
  • Dallage destiné à recevoir des charges importantes (véhicules lourds).
  • Dallage qui va  recevoir un revêtement adhérent.
  • Dallage contenant des câbles ou des canalisations.

L’emploi de béton armé classique est alors recommandé.