4.1 Béton pompé

 

4.1.1 Introduction

Le pompage du béton a fait ses preuves durant les dernières décennies comme un moyen moderne et économique de mise en place. Un béton frais est apte au pompage, si sa consistance permet un transport à l’aide d’une pompe, tout en restant homogène pendant le processus de pompage. Le béton pompé se prête au bétonnage de tous les éléments d'ouvrage, en particulier lorsqu’une cadence élevée de bétonnage est exigée ou en cas d’accès difficile au lieu du bétonnage. Le pompage du béton offre les avantages suivants:
  • une mise en place rapide (selon la section de l’élément entre 30 à 150 m3/heure, habituellement env. 90 m3/heure)
  • il ne nécessite pas de grue, respectivement la grue peut être occupée à d’autres travaux
  • une mise en place aussi possible en cas d’ouvrages difficilement accessibles, p. ex. des éléments couverts, des tunnels
  • une mise en place aisée pour l’équipe de bétonnage
  • un remplissage propre du coffrage
  • il permet d’opérer à de grandes distances, malgré des différences de hauteur importantes, jusqu’au lieu du bétonnage (distance de transport jusqu’à 2000 m et différence de hauteur jusqu’à 500 m)
  • la mise en place continue et rapide favorise la qualité, les couches de bétonnage sont moins visibles grâce à une mise en oeuvre plus rapide
  • pour un mur, il permet d’éviter de grandes hauteurs de déversement du béton par l’introduction du tuyau de pompage au fond du coffrage.

Le pompage s’est imposé comme le moyen le plus rapide de transbordement du béton en comparaison avec la brouette ou la benne. La figure 4.1.1 donne de manière exemplaire les temps de transbordement pour 8 m3 de béton prêt à l’emploi. Grâce au pompage, le béton peut être mis en place avant qu’il ne raidisse sensiblement. Ceci se répercute positivement sur la qualité du béton, notamment pour le béton de parement et les bétons à hautes exigences de durabilité.

Dans la pratique, on distingue les pompes mobiles des pompes stationnaires (fig. 4.1.2 et 4.1.3). Lorsque la distance de transport et/ou le volume de béton sont peu importants, on peut aussi recourir à un camion malaxeur pompe.

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Fig. 4.1.1: Ordres de grandeur du temps nécessaire au déchargement de 8 m3 de béton en fonction des différentes méthodes de transbordement.





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Fig. 4.1.2: Bétonnage d’un radier à l’aide d’une pompe mobile, alimentée par camions malaxeurs.


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Fig. 4.1.3: Transbordement du béton à l’aide d’une pompe stationnaire (sur remorque) avec un tuyau de pompage fixe, alimentée par camions malaxeurs.


4.1.2 Exigences normatives

Le béton pompé doit remplir, comme le béton mis en place à la grue, les exigences de base de la norme SN EN 206. L’aptitude au pompage «béton pompé» doit être spécifiée comme exigence complémentaire.


4.1.3 Technologie du béton

Ciment

Tout ciment admis par la norme SN EN 206 convient en principe pour la production de béton pompé.

Granulat

Granularité
La distribution granulométrique du granulat doit être choisie de manière à ce que la courbe granulométrique soit la plus continue possible. Le granulat doit, non seulement posséder une granularité continue, mais aussi permettre une teneur suffisamment élevée en mortier fin. Les variations granulométriques, notamment de la classe granulaire 0/4 mm (sable), sont souvent à l’origine des difficultés de pompage. La classe granulaire 4/8 mm doit être limitée au maximum à 10 % (fig. 4.1.4).

Forme des grains
Les formulations de béton avec du granulat concassé exigent une teneur plus élevée en pâte de ciment et une pression de pompage plus élevée.

Diamètre maximal du granulat
En première approche, on applique la règle suivante: le diamètre du tuyau de pompage doit correspondre au moins au triple du diamètre maximal du granulat. Si l’on pompe un béton contenant un granulat concassé avec un Dmax = 32 mm dans un tuyau d’un diamètre de 100 mm, la teneur en grains supérieurs au diamètre maximal ne devrait pas excéder 5 % de la masse.

Teneur en farine et volume du mortier fin
La teneur en farine et le volume du mortier fin représentent des grandeurs indicatives importantes de la technologie du béton pompé. Le mortier fin est constitué des farines, d’eau, des éventuels adjuvants et du granulat < 2 mm. Il est un facteur important dans la formulation du béton pompé. Il doit enrober complètement tous les gravillons, afin d’assurer la couche de lubrification indispensable de la paroi du tuyau de pompage (fig. 4.1.5). Si le volume de mortier fin est trop petit, la pression de pompage n’est pas transmise par le mortier, mais surtout par le contact entre les granulats. Il en résulte une pression transversale surélevée à cause de l’effet de cale des gros grains, qui sera encore renforcée par le frottement. Un tel béton montre une grande résistance au pompage, il ne se laissera que difficilement pomper ou provoquera des bourrages. La rentabilité du pompage en sera affectée. Un béton apte au pompage doit présenter une bonne cohésion et un bon pouvoir de rétention d’eau. Ceci permet d’éviter la ségrégation du béton dans la pompe, notamment lors des interruptions de pompage.

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Fig. 4.1.5: Couche de lubrification entre le béton et la face interne du tuyau de pompage.

Pour contrôler l’aptitude suffisante au pompage, on doit prendre en considération la teneur en farine ainsi que le dosage en ciment et finalement le volume de mortier fin. Le tableau 4.1.1 présente des valeurs indicatives pour des bétons pompés avec un granulat roulé. En cas d’utilisation d’un granulat en majeure partie concassé, ces valeurs sont à augmenter d’au moins 10 %.

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Tab. 4.1.1: Valeurs indicatives de la teneur en farine et du volume de mortier fin pour des bétons pompés avec un granulat essentiellement roulé en fonction de son diamètre maximal.




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Fig. 4.1.4: Courbes granulométriques pour béton pompé avec Dmax = 16 mm (gauche) et Dmax = 32 mm (droite). Les granularités ayant fait leurs preuves se situent dans le champ délimité par les courbes rouges (échelle logarithmique).

Additions

Parmi toutes les additions, la cendre volante est la plus appropriée. Grâce à sa forme sphérique, elle influence positivement l’aptitude au pompage des bétons qui peut ainsi être améliorée par un dosage de 30 à 50 kg/m3. De plus, elle est caractérisée par une faible demande en eau. En cas d’utilisation d’un granulat essentiellement concassé, elle est employée en complément pour ajuster la granularité (augmentation de la teneur en granulat fin).

Adjuvants

En règle générale, l’emploi de fluidifiant est nécessaire pour obtenir une consistance adéquate du béton pompé.
Pour améliorer l’aptitude au pompage, on peut recourir à un produit que l’on appelle agent de pompage, qui améliore la consistance du béton frais, réduit le ressuage et em-pêche la ségrégation. Les agents de pompage ne peuvent pas se substituer à une optimisation de la formulation du béton en vue de réduire la teneur en farine et le volume de mortier fin qui restent indispensables.

Ouvrabilité et consistance

Le pompage d’un béton à consistance raide nécessite une plus haute pression pour garantir le refoulement qu’un béton à consistance plastique. De ce fait, les bétons à consistance ferme ou plastique se prêtent mieux au pompage. En cas d’emploi de bétons à consistance plastique, il faut s’assurer qu’ils possèdent un volume de mortier fin assez grand pour une stabilité et une cohésion suffisante et qu’ils ne montrent pas de tendance à la ségrégation. Ceci peut conduire à des bouchons dans les tuyaux de pompage. Par conséquent, la consistance recommandée pour des bétons pompés correspond à un étalement entre 420 mm et 480 mm (F3) et alternativement, bien que les méthodes de mesures soient moins adaptées, à un indice de serrage selon Walz entre 1.10 et 1.04 (C3). Les bétons autoplaçants (BAP) sont toujours aptes à être pompés.

Mise en place et compactage

Démarrage du pompage
La lubrification de la face interne du tuyau exige une certaine quantité de pâte de ciment. Au moment du démarrage du pompage, cette pâte de ciment est soustraite au béton qui passe en premier par le tuyau. Pour cette raison, le pompage du béton doit être précédé de l’envoi d’une gâchée de lubrification enrichie en pâte de ciment. Les gâchées de lubrification sont de plus en plus rarement fabriquées sur le chantier, mais commandées à la centrale à béton. Pour une distance de pompage de 100 m, une gâchée de 500 litres suffit normalement pour la lubrification. Elle est composée de deux parts de ciment pour une part de sable et une part d’eau. L’emploi d’un retardateur est recommandé lorsque de longues durées d’ouvrabilité sont exigées. Une plus grande quantité de gâchée de lubrification est à utiliser en fonction du diamètre des tuyaux et pour des distances de pompage plus grandes (tab. 4.1.2). La gâchée de lubrification (env. 0.5 m3) ne doit en aucun cas être utilisée pour des éléments porteurs et doit être éliminée correctement.

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Tab. 4.1.2: Volume de gâchée de lubrification recommandé en fonction du diamètre du tuyau et de la distance de pompage.

 

Pompage des bétons spéciaux

Bétons fibrés
L’addition de fibres réduit de manière générale l’ouvrabilité du béton. Les fibres polymères (fibres PP ou PVA) diminuent, même en petites quantités (1 à 2 kg/m3), la consistance du béton. Les fibres en acier (30 à 50 kg/m3) n’ont qu’une faible influence sur la consistance du béton, mais peuvent provoquer des bourrages à l’endroit des changements de diamètre ou des coudes dans la tuyauterie. La perte de consistance due aux fibres peut être compensée par une augmentation de la pâte de ciment. En gardant constant le rapport E/C, p. ex. à 0.50, et la teneur en sable, on peut augmenter le volume de pâte de ciment de 17 l/m3 par un ajout de 20 kg de ciment et 10 litres d’eau. Dans la pratique, une augmentation seule de la teneur en sable s’est avérée peu efficace. La durée de malaxage doit être prolongée à 120 secondes en cas d’ajout de fibres.

Béton léger
En règle générale il est possible de pomper des bétons légers avec une masse volumique supérieure à 1600 kg/m3. Des essais préliminaires sont recommandés.

Béton à air entraîné
Une teneur en air entraîné > 5 % vol. peut diminuer les performances de la pompe sur de longues distances de pompage. Selon la distance et la hauteur de transport, la pression de pompage peut s’élever pour de courts moments à 150 bar, induisant une compression des pores d’air dans le béton frais. Le pompage influence non seulement la teneur et la distribution des pores d’air, mais aussi l’ouvrabilité. Le contrôle du béton frais d’un béton à air entraîné doit toujours se faire après le pompage. La perte des pores d’air par le pompage peut atteindre 0.5 à 2 % vol. et doit être compensée par un dosage corrigé de l’entraîneur d’air.


4.1.4 Recommandations pour le pompage du béton

 

Généralités

Pour garantir un pompage rentable du béton, il faut observer les indications suivantes:
  • pour que l’opération de pompage se déroule de manière coordonnée et sans problème, un contact doit être établi suffisamment tôt entre l’entreprise de construction, l’entreprise de pompage et le fournisseur du béton.
  • la fréquence des livraisons du béton et les performances de la pompe doivent être adaptées au rythme de mise en place par l’équipe de bétonnage.
  • le transport du béton jusqu’à la pompe doit être effectué par camion malaxeur afin d’éviter tout risque de ségrégation.

 

Aspects de sécurité lors de l’emploi des pompes à béton

Le transport et la mise en place du béton pompé comporte des risques. Pour y pallier, il faut, en particulier, vérifier les points suivants:
  • une pression plus élevée du béton pompé sur les coffrages verticaux doit être prise en compte
  • aucune ligne électrique aérienne ne traverse l’espace de travail.
  • la surface de l’emplacement prévu pour la pompe est suffisamment grande pour que les stabilisateurs de la pompe à béton puissent être déployés complètement (danger de basculement)
  • la capacité portante de l’emplacement de la pompe et ses accessoires est suffisante.



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