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Un béton ultra-performant pour un auvent de forme complexe

philippe donnaes |  le 06/02/2004  |  AveyronBétonTransportsTechniqueTravail

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L'auvent de la future barrière de péage du viaduc de Millau est une structure ultra-mince, en forme d'aile d'avion vrillée, réalisée en BSI . Ceracem. Il est constitué de 53 éléments coulés sur place, en préfabrication foraine, selon la technique des voussoirs à joints conjugués.

«Un ouvrage de cette forme serait tout bonnement impossible à construire avec un béton à hautes performances classique », estime Jean-Marie Dolo, responsable méthodes d'Eiffage TP. Les efforts à reprendre induiraient en effet la réalisation d'éléments en béton précontraint de 2 à 3 m d'épaisseur. Autrement dit sans aucun rapport avec les impératifs de finesse de l'auvent de 98 x 28 m (surface couverte) conçu par l'architecte Michel Herbert pour la future barrière de péage du viaduc de Millau. Le projet architectural en aile d'avion à génératrice hélicoïdale présente une épaisseur comprise entre 20 à 85 cm !

Une architecture rêvée pour mettre à profit et démontrer les performances du BSICeracem, le béton fibré à ultra hautes performances (BFUHP) mis au point et commercialisé par Eiffage en collaboration avec Sika. La barrière de péage se métamorphose ainsi en véritable vitrine technologique. La formulation mise au point pour Millau est, sur le papier, un B165. Le mélange affiche, dans la réalité, une résistance de 180 à 200 MPa en compression au bout de dix jours, garantissant une résistance de 8,8 MPa en traction directe.

L'approvisionnement de la partie noble du BFUHP s'effectue en big bags de 1 200 kg (à la cadence moyenne de 100 big bags par semaine) stockés dans un hangar à température contrôlé assurant une hygrométrie inférieure à 30 %.

Le Prémix sec est constitué principalement de ciment, de fumées de silice et d'éléments (sables et agrégats) de bauxite. « La formulation est d'une précision drastique, explique Jean-Marie Dolo, les 195 litres d'eau par m3 que nous introduisons lors de la fabrication du matériau dans la centrale Imer spécialement conçue pour le chantier s'effectue à 0,1 litre près ». D'où l'importance cruciale d'exclure tout apport d'eau parasitaire avant le malaxage. Les fibres métalliques (livrées par le fabricant IFT en big bags de 500 kg) sont également conservées au chaud (20° C), tout comme le superplastifiant Viscrocrete 5 400 F stocké à 15° C.

Des cycles de deux jours pour construire un voussoir

« Il s'agit de la version spéciale grand chantier de cet adjuvant », précise Vincent Bruno, responsable préfabrication de Sika. Cette formulation a comme particularité principale un double effet défloculant. Le second, obtenu 8 heures après le malaxage, permet ainsi de maintenir une rhéologie à 15 h, le mélange conservant les mêmes caractéristiques de fluidité que celles d'un béton autoplaçant classique.

Dans la pratique, les 53 voussoirs de 40 à 55 t et 28 m de longueur sont coulés verticalement, selon la technique des joints conjugués (1), dans un coffrage métallique spécial, conçu par Peri, et enfermé dans une enveloppe plastique.

« La chaleur dégagée par la réaction exothermique de prise du béton est ainsi suffisante pour maintenir une température de 10° C à l'intérieur de la cellule de préfabrication, précise Jean-Marie Dolo. L'utilisation possible d'une eau chauffée à 70° C nous permet un bétonnage tout temps ». Chaque voussoir, qui consomme en moyenne 15 m3 de BSICeracem, est réalisé en 15 coulages successifs, la centrale ne pouvant produire que 1 m3 de matériau toutes les 20 minutes, soit un voussoir tous les deux jours.

Pour Jean-Marie Dolo, « le BSICeracem n'est plus un béton; il faudrait plutôt parler de matériau à matrice cimentaire resserrée ». Les performances des BFUHP en terme de résistance n'ont en effet plus rien à voir avec celle d'un béton traditionnel : « Il s'agit véritablement d'un nouveau matériau, dont les concurrents seraient plutôt la fonte, les résines ou l'acier, et pour lequel il faudrait réinventer le procédé de précontrainte ». Au niveau de la précontrainte, les essais destructifs n'ont réussi qu'à faire transpirer le technicien en charge du banc. « Nous avons stoppé le chargement à 700 t, donc largement au-delà des coefficients de sécurité », le seuil de rupture est fixé à 254 t alors qu'à cette valeur seule une microfissuration était apparue !

(1) Le voussoir N-1 sert de fond de coffrage pour le voussoir suivant afin de garantir une géométrie parfaite.

MAITRE D'OUVRAGE : Compagnie Eiffage du viaduc de Millau.

MAITRE D'OEUVRE : Setec.

ARCHITECTE : Michel Herbert.

BUREAU D'ETUDES : Eiffage TP Stoa.

BUREAU DE CONTROLE : Setra-Setec.

PRINCIPALE ENTREPRISE : Eiffage TP.

PHOTOS :

1. La barrière de péage est une structure en aile d'avion à génératrice hélicoïdale.

2 et 3. Les voussoirs sont coulés verticalement dans la cellule de préfabrication. Le coffrage est enfermé dans une enveloppe en plastique garantissant une température moyenne de 10° C. Chaque voussoir nécessite 15 opérations de coulage.

4 et 5. Une fois décoffrés, les voussoirs en BCICeracem sont ripés sur des rails et stockés sur une aire spéciale. Ils seront bientôt acheminés sur le site de la barrière de péage et mis en oeuvre à la grue.

POINT DE VUE «De formidables capacités créatives » Michel Herbert, architecte

Il n'y a pas d'architecture sans technique. La barrière de péage de Millau est l'illustration parfaite de cette symbiose réussie, l'ouvrage étant fidèle, au centimètre près, à la géométrie de l'image du concours. Cet auvent aérien et élancé, reflet du formidable souffle de liberté et de poésie qui règne sur le site à son approche, aurait, bien entendu, pu être réalisé en acier, et nous avions prévu cette alternative. En acceptant de se lancer dans ce défi technologique, Jean Guénard (directeur général d'Eiffage TP) et les ingénieurs d'Eiffage TP ont démontré les formidables capacités créatives de ce matériau très innovant qui n'avait jamais été mis en oeuvre dans une telle complexité de dimensions, de masse et de géométrie. Une formidable matière qui, en repoussant les limites de l'imaginaire possible, va me permettre de continuer à faire de l'architecture plaisir.

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