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Matériau Un béton fibré à l’épreuve du feu

philippe donnaes |  le 23/08/2007  |  ArchitectureRéalisationsBéton

Plus un béton est compact moins il est, théoriquement, performant vis-à-vis du feu. Exemple type : les BHP (bétons à hautes performances) qui s’écaillent et éclatent sous l’effet de fortes sollicitations thermiques. Ce comportement s’explique par la compacité du matériau, le manque de porosité de la matrice provoquant, avec l’augmentation de température, un accroissement de la pression interne.

Ceci devrait s’avérer identique pour un BFUHP (béton fibré à ultra-hautes performances). « C’est effectivement le cas », révèle Alain Simon, ingénieur à la direction technique d’Eiffage TP, « du moins sur une formulation classique. Car nous avons travaillé le cocktail de fibres et les granulats qui entrent dans la composition du matériau, afin de le rendre résistant au feu ». Les résultats obtenus dans le cadre d’un feu normalisé IS0 834 s’étant avérés conformes aux prévisions, « nous avons décidé de poursuivre la réflexion en passant à l’étape supérieure ». Celle de la réglementation HCM, ou hydrocarbure majoré, pour laquelle la température atteint 1 300 °C au bout de dix minutes.

Absence d’écaillageà haute température. Les performances du BSI Ceracem, évaluées lors d’essais préliminaires menés sur des éprouvettes de taille réduite dans les laboratoires du CSTB de Champs-sur-Marne, « ont présenté une absence d’écaillage et d’éclatement à haute température », révèle Pierre Pimienta, chef adjoint de la division Etudes et Essais Mécaniques au CSTB. Une des explications plausibles : les fibres qui, en fondant sous l’effet de la température, recréent un réseau de capillaires permettant d’évacuer les pressions internes. « Les performances mécaniques restant par ailleurs d’un bon niveau jusqu’à 600 °C », ajoute Pierre Pimienta. Ce qui peut paraître a priori logique, « la courbe d’affaiblissement du BSI Ceracem par rapport à la température se révélant identique à celle d’un béton traditionnel ». Puisqu’on part de beaucoup plus haut – le matériau affiche une résistance standard de 150 MPa à la compression –, on se retrouve avec un béton qui a perdu 60 % de sa résistance, mais correspond encore à un B80 !

Les résultats sont originaux au niveau du coefficient de dilatation thermique jugé constant par le DTU. Plus la température augmente et plus le matériau se dilate. « C’est vrai jusqu’à 200 °C, mais plus au-delà », révèle Alain Simon. L’intérêt ? « En cas de problème local résultant d’un incendie, les déformations ne se propageraient pas à toute la structure. » L’une des explications résiderait dans l’opposition comportementale à laquelle se livrent les deux principaux composants du matériau. « Le BSI Ceracem est très riche en pâte. Celle-ci, en se rétractant, pourrait compenser les effets de la dilatation thermique des granulats », avance Pierre Pimienta.

Autre phénomène inexpliqué : la propagation de la température. Le matériau étant très dense, la logique voudrait qu’il soit d’autant plus conducteur. « C’est vrai pour un feu ISO mais plus du tout à haute température, le matériau chauffant beaucoup moins vite que les prévisions du modèle », poursuit Alain Simon. Dans tous les cas, il s’agit de propriétés aux intérêts évidents, notamment pour les tunnels.

Prochaine étape : un programme de recherches pluridisciplinaires – la complexité des phénomènes exige la collaboration de diverses spécialités (chimique, thermique, mécanique) – mariant expérimentation et modélisation.

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