Le béton fibré : types, avantages et utilisations

Le beton fibré

Le béton fibré est un matériau composite. Il est constitué d’un béton traditionnel dans lequel est introduit une faible quantité de fibres de natures diverses (métalliques, organiques). Ces fibres sont réparties dans le béton et permettent de lui conférer des propriétés particulières propres à leur nature et à leurs caractéristiques mécaniques.

Types, utilisations, avantages du béton fibré : nous vous disons a quoi sert la fibre dans le béton !

 

Les différents types de fibres pour beton

Il existe trois familles de fibres utilisées dans la formulation de béton prêt à l’emploi :

    • 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 différents types de fibresLes différentes natures de fibres entrant dans la composition du béton fibré.

Les ordres de grandeurs des dosages en fibres 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 selon les types de bétons.

Les micro-fibres synthétiques (non structurelles) : avantages et utilisations

Ces fibres sont obtenue par extrusion du polypropylène.

Rôles dans le béton :

  • Rôle principal : réduction du risque de fissuration due au retrait plastique du béton au jeune âge.
  • Meilleure cohésion du béton frais.
  • Diminuent le ressuage et la ségrégation.
  • Réduisent les épaufrures.
  • Améliorent la résistance aux chocs, à l’abrasion.
  • Améliorent la résistance au feu.
Les micro-fibres synthétiques n’ont aucun rôle structurel : elles ne remplacent pas les armatures ; elles n’empêchent pas les fissures dues à des efforts trop importants.

 

Domaines d’application :

  • dallages intérieurs et extérieurs ;
  • aires de circulation ou de stationnement VL ;
  • allées piétonnes ;
  • bétons décoratifs ;
  • chape fibrée ;
  • enduit de chaux ou de ciment fibré ;
  • mortier fibré ;
  • ragréage fibré.

Les fibres métalliques (structurelles) : avantages et utilisations

Ces fibres sont obtenues à partir de fils d’acier tréfilés.

Elles présentent en général des crochets aux extrémités afin d’améliorer leur ancrage dans le béton.

Elles sont utilisées pour améliorer le comportement mécanique d’un béton de structure (rôle structurel). Leur mécanisme d’action s’apparente à celui des armatures dans le béton ordinaire armé.

Rôles dans le béton :

  • Diminution de la fissuration :
    Par leur ancrage dans le béton, les fibres métal s’opposent à la propagation des microfissures qui peuvent être dues au retrait naturel du béton ou à des efforts trop importants exercés sur l’ouvrage.

Béton fibré : verrouillage d'une fissure par les fibresVerrouillage d’une fissure par les fibres.

  • Augmentation de la ductilité :
    La présence de fibres métalliques avec les dosages habituellement utilisés n’améliore pas la résistance du béton en tant que telle. Elle permet cependant, après apparition des fissures, de reprendre les efforts dans le béton et ainsi d’éviter qui ne se rompe alors soudainement de manière fragile. Elles confèrent ainsi au béton un comportement ductile.

comportement ductile du béton fibréApport des fibre sur le comportement post fissuration du béton.

  • Augmentation de la résistance aux chocs :
    Les fibres métalliques permettent de mieux disperser l’énergie appliquée par le choc et diminue la formation d’éclats ou d’épaufrures.
  • Augmentation de la résistance à la fatigue de l’ouvrage.

Domaines d’application :

  • dallages intérieurs et extérieurs ;
  • semelles filantes ;
  • dalle de répartition sur plancher poutrelles/hourdis ;
  • planchers dalles pleines ;
  • aires de circulation ou de stationnement VL ;
  • allées piétonnes ;
  • aires de stockage ;
  • fibre pour chape ;
  • éléments en béton préfabriqué (voussoirs, …).
L’utilisation des fibres métalliques est à proscrire dans les bétons décoratifs.

 

En l’absence de revêtement sur la dalle de béton fibré, une corrosion superficielle des fibres métalliques proches de la surface peut apparaitre au cours du temps. Ce phénomène, qui impacte l’esthétique, n’a aucune influence sur la durabilité du béton.

Les fibres macro-synthétiques structurelles : avantages et utilisations

Ces fibres sont obtenues par extrusion d’un mélange de polypropylène et polyéthylène.

Rôles dans le béton :

  • De la même manière que les fibres métal, elles n’améliorent pas la résistance du béton, mais elles diminuent la fissuration et augmentent la ductilité du béton.
  • Confèrent une meilleure cohésion au béton frais.
  • Diminuent le ressuage et la ségrégation.
  • Réduisent les épaufrures.
  • Améliorent la résistance aux chocs, à l’abrasion.

Elles offrent une alternative aux fibres métal : gain de poids, moins de risques pour les utilisateurs, ne rouillent pas en surface du béton.

Domaines d’application :

  • dallages intérieurs et extérieurs ;
  • semelles filantes ;
  • dalle de répartition sur plancher poutrelles/hourdis ;
  • chapes.

L’alternative au ferraillage classique?

Les fibres structurelles (métalliques ou macro-synthétiques) jouent le même rôle que les armatures traditionnelles. Elles peuvent les remplacer partiellement voire totalement dans certaines applications précises qui font l’objets d’avis techniques émanant du CSTB.

C’est le cas notamment des dallages de maisons individuelles, des semelles filantes (hors zone sismique) et des dalles de compression sur plancher type poutrelles hourdis (hors zone sismique) réalisés en béton prêt à l’emploi.

béton fibres métalBéton de fibres métal.

 

Cas des dallages de maisons individuelles

L’utilisation d’un béton amélioré de fibres structurelles permet de se dispenser des armatures préconisées par le DTU 13.3.3 (treillis soudé de type ST25C).

Néanmoins, plusieurs points de vigilance sont à respecter :

  • Utiliser une formulation de béton fibré prêt à l’emploi conforme à l’avis technique du fournisseur de fibres (béton C30/37, béton autoplaçant ou fluide)
  • 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 de fibres structurelles pour dallages de maisons ne peuvent pas être utilisés dans les cas suivants :

  • Dallage supportant des charges de superstructure (murs porteurs ou poteaux).
  • Dallages destinés pour véhicules roulants autres que les véhicules légers.
  • Dallages destinés à recevoir un revêtement adhérent (carrelage ou équivalent).
  • Dallage contenant des câbles ou des canalisations.

L’emploi de béton armé classique est alors recommandé.