4.4 Monobéton

 

4.4.1 Introduction

Le monobéton est employé pour la réalisation, à l’extérieur comme à l’intérieur, de dalles en béton horizontales en une seule couche et avec une surface finie prête à l’emploi. Les champs d’application sont non seulement des surfaces de roulement, mais aussi des dalles en béton dans le bâtiment, notamment pour les constructions industrielles et commerciales. La surface du béton est, après la mise en place, le compactage et l’arasage, traitée en plus à la main ou à la machine. Les détails concernant le travail de finition à la main des surfaces de roulement, c.-à-d. des routes en béton, figurent ici: béton pour revètements routiers.

Le lissage à la machine est exécuté à l’aide de lisseuses mécaniques spéciales à hélices, quelques heures seulement après la mise en place, lorsque la surface du béton est suffisamment ferme, mais encore humide mate (fig. 4.4.1). La zone superficielle lissée d’une épaisseur d’environ 3 mm devient plane et lisse, mais aussi très dure et résistante. Elle peut résister par elle-même, sans couche de protection, à toutes sortes de sollicitations. De ce fait, elle rend la couche de protection, y comprisla préparation du fond et l’application d’un pont d’adhérence, superflue. La durée du chantier est donc raccourcie.

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Fig. 4.4.1: Lissage à la machine d’une dalle de radier avec une lisseuse à hélices (en haut) et à la main (en bas).


 

4.4.2 Exigences normatives

Les exigences normatives du monobéton sont définies dans la norme SIA 252 qui renvoie à la norme SIA 262 en ce qui concerne les propriétés du béton. Les exigences de base selon la norme SN EN 206 sont, pour le monobéton, identiques à celles du béton à la grue. L’exécution en monobéton est une exigence complémentaire et implique éventuellement une résistance élevée à l’abrasion, respectivement à l’usure. La norme SIA 252 et la norme SN EN 13813 définissent, en fonction de trois niveaux de sollicitations, des classes de résistance à l’usure.

Le monobéton doit posséder une classe de résistance d’au moins C30/37. Les exigences élevées de la norme SIA 262 en matière de fissuration pour des charges quasi permanentes ou fréquentes sont requises pour les dalles en monobéton.

Les exigences relatives à la planéité sont plus élevées pour les surfaces finies de béton, par comparaison avec le béton du gros oeuvre, et doivent être définies dans la convention d’utilisation. La norme SIA 252 règle les tolérances comme suit (tab. 4.4.1).

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Tab. 4.4.1: Tolérance de planéité d’une surface de monobéton selon la norme SIA 252.

Des variations de teinte ne sont pas totalement évitables. Elles peuvent être induites par des variations du matériaux ou de l’exécution. Ceci est particulièrement valable lors de travaux de réparation. La norme SIA 252 régit les exigences particulières relatives à l'esthétique.

L’utilisation de lisseurs rotatifs n’est pas permise pour la finition des surfaces de roulement selon la norme SN 640 461.


4.4.3 Technologie du béton

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Fig. 4.4.2: Temps de lissage possible du monobéton avec ou sans retardateur.

Généralités
Le lissage à la machine de la surface doit se faire pendant un intervalle de temps bien défini (fig. 4.4.2). Le lissage doit avoir lieu juste avant le début de prise et se terminer avant la fin de la prise. Le bon moment pour procéder au lissage est atteint lorsque la surface est suffisamment ferme pour qu’on puisse marcher dessus. La surface doit aussi être considérée par son état d’humidité. L’empreinte d’une chaussure doit être visible et s’enfoncer de quelques millimètres, tandis que la surface du béton doit être humide mate (fig. 4.4.3).
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Fig. 4.4.3: Temps de lissage possible d’un monobéton à développement moyen des résistances.

En cas de lissage prématuré, la lisseuse s’enfonce dans le béton et affecte la planéité, tandis qu’un lissage trop tardif perturbe l’adhérence de la zone de surface avec le béton sous-jacent.

L’état d’humidité de la surface est influencé par la quantité d’eau de ressuage qui dépend elle-même essentiellement de la composition et de la température du béton ainsi que du taux d’évaporation de l’eau en surface. Elle augmente lorsque la quantité d’eau de gâchage et de fluidifiant augmente, lorsque la teneur en farine baisse et l’hydratation se ralentit, ou lorsque la température est basse ou bien encore lorsque le béton contient du retardateur. L’évaporation en surface du béton, c.-à-d. la quantité d’eau évaporée, dépend de la vitesse de dessèchement. Celle-ci est fonction de la température et de l’humidité relative de l’air, de la vitesse du vent et de la température du béton (fig. 3.6.1).

Si la quantité d’eau évaporée est plus faible que la quantité d’eau ressuée, il reste de l’eau en surface. Celle-ci sera incorporée par le lissage dans la surface du béton et le rapport E/C de la zone de surface augmentera. Il s’ensuit une résistance moindre et un retrait amplifié, conduisant à une fissuration en réseau (craquelures) de la surface. Si la quantité d’eau évaporée est plus grande que la quantité d’eau ressuée, la surface du béton est déjà desséchée avant d’être praticable à pied et un lissage mécanique sans dégrader la surface n’est plus possible.

 

Ciment

Au moment du lissage, une hydratation avancée accompagnée de la formation d’une structure solide ne doit pas encore s’être développée dans le béton. Le lissage doit commencer juste avant le début de la prise et doit être terminé avant la fin de la prise. Cet intervalle de temps est déterminé par le raidissement du ciment, respectivement du béton. L’utilisation de ciments avec une montée en résistance lente permet un début de prise nettement plus tard que des ciments avec une montée en résistance rapide à moyenne. Par conséquent, le lissage devient possible à un moment plus tardif. Il est recommandé d’adapter la montée en résistance des ciments, respectivement des bétons à l’avancement des travaux de lissage (tab. 3.6.4). La tendance au ressuage des monobétons augmente lorsque la finesse de broyage respectivement la classe de résistance du ciment diminue. Des dosages en ciment de l’ordre de 320 et 340 kg/m3 pour un diamètre maximal du granulat de 32 mm ont fait leurs preuves.

 

Additions

Les farines de roche et la cendre volante sont employées dans les monobétons. La cendre volante est utilisée pour améliorer l’ouvrabilité du béton. Il faut noter que la cendre volante engendre un retardement de l’hydratation, ce qui reporte le début du lissage.

 

Farines

La teneur en farine doit être adaptée au type de granulat et au diamètre maximal, soit 350 et 450 kg/m3, pour un granulat de 32 mm (voir chapitre 1.3.4, tab. 1.3.6).

 

Adjuvants

Les monobétons possèdent souvent des rapports E/C inférieurs à 0.50, ce qui rend le recours aux fluidifiants nécessaire pour la production du béton. Lors de l’utilisation de fluidifiants à base de PCE, il faut veiller à ce que ceux-ci soient adaptés spécifiquement aux monobétons. Dans le cas contraire, aucun raidissement significatif ne se produit pendant les deux premières heures, et le moment propice au lissage est nettement retardé. La tendance au ressuage des monobétons avec des fluidifiants à base de PCE est généralement très faible. Quelques fluidifiants peuvent provoquer l’apparition d’une croûte sur la surface fraîche du béton faisant croire à son durcissement tandis que le béton au coeur de la dalle est encore mou. L’emploi de retardateur peut être judicieux lors de grandes étapes.

 

Consistance

Le raidissement du béton dépend aussi de la classe de consistance choisie. Plus la consistance est raide, plus tôt le lissage peut être commencé. Les monobétons sont mis en oeuvre, pour la majorité des chantiers, avec une consistance plastique de classe C3/F3. Lorsque la température extérieure est d’environ 20° C, le lissage des monobétons s’effectue environ 3 heures après la mise en place, le compactage et l’arasage. Le lissage des bétons de consistance très plastique est à executer après un plus long délai.

 

Traitement de cure intermédiaire

Pendant l’intervalle de temps entre l’arasage de la surface de béton après le compactage et le lissage, la surface du béton ne doit pas se dessécher. S’il y a un risque de dessèchement, une cure intermédiaire s’avère nécessaire. Les mesures adéquates de cures intermédiaires consistent à vaporiser de l’eau, p. ex. avec un nettoyeur à haute pression ou un produit de cure à base de dispersion synthétique (fig. 4.4.4). Les produits de cure à base de paraffine ne sont pas adéquats. Les détails relatifs à la cure intermédiaire sont réglés dans la norme SN EN 13670.

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Fig. 4.4.4: Cure intermédiaire par vaporisation d’eau.

L’omission d’une cure intermédiaire peut avoir comme conséquence une rigidification plus rapide de la surface du béton sous-jacent. La couche de mortier fin solidifiée en surface est appelée dans la pratique peau d’éléphant. Cette peau d’éléphant fait croire à une résistance du béton, qu’il ne possède en réalité pas encore. Lors du lissage, il se produit alors ce qu’on appelle l’effet pudding ou l’apparition de plis en surface qui résultent de la flottaison de la couche rigidifiée sur le béton sous-jacent encore mou.

La cure intermédiaire ne remplace en aucun cas le traitement effectif de cure qui doit respecter les prescriptions de la norme SIA 262. Pour les monobétons la classe de cure recommandée est NBK 4 (voir chapitre 3.6).

4.4.4 Recommandations pour la planification du monobéton

 

Conditions météorologiques

Le monobéton ne doit pas être mis en oeuvre à des températures inférieures à 10° C et supérieures à 25° C. Avec des températures supérieures à 25° C, il faut prévoir des mesures supplémentaires. La température de l’air influence la montée en résistance et la quantité d’eau évaporée et ressuée. A une température de 10° C, la résistance au passage d’une personne est atteinte plus tard qu’à 20° C. La quantité d’eau ressuée est presque doublée alors que l’eau évaporée diminue de moitié. A l’inverse, à une température de 30° C, la résistance au passage d’une personne est atteinte plus tôt, la quantité d’eau ressuée est diminuée de moitié et l’évaporation est presque doublée.

Une exposition variable au soleil et à l’ombre de la surface du béton peut conduire à un comportement irrégulier du béton lors du lissage.

 

Cadence de mise en oeuvre

La planification d’une cadence non réaliste de mise en oeuvre provoque des temps d’attente des véhicules de livraison et peut avoir des effets négatifs sur la qualité du béton.

Les cadences moyennes de mise en oeuvre des dalles en bétons sont:
  • épaisseur de dalle 20 cm: env. 35 m3 de béton par heure
  • épaisseur de dalle 25 cm: env. 40 m3 de béton par heure
  • épaisseur de dalle 30 cm: env. 50 m3 de béton par heure
On admet les ordres de grandeur suivants pour les cadences de lissage (voir fig. 4.4.1):
Lissage à la main 80 m2/h
Lissage à la machine (lisseuse à double ailettes) 150 m2/h

Un rendement plus élevé nécessite des mesures supplémentaires, p. ex. une deuxième équipe de travail.

 

Béton à air entraîné

Le lissage de la surface du béton influe de manière significative sur la quantité et la distribution des pores d’air entraîné. Les bétons à air entraîné ne doivent pas, ou seulement que brièvement, être lissés à l’aide de machines rotatives.

 

Joints

Les dalles en monobéton sont souvent planifiées sans joints. Si des joints s’avèrent nécessaires pour des raisons constructives, il faut observer les indications des chapitres 7.5 et 8.4.

 

Granulats durs

Les granulats durs, tels que p. ex. le corindon, le carbure de silicium ou des mélanges de ciment et granulats durs sont incorporés en surface du béton avec un dosage de 2 à 4 kg/m2 afin d’augmenter la résistance à l’usure respectivement à l’abrasion. Les granulats durs doivent être dispersés aussitôt que possible, soit directement après l’arasage de la surface du béton avec un équipement de saupoudrage piloté mécaniquement, soit à la main avec un chariot de saupoudrage, dès que la surface est praticable à pied (fig. 4.4.5). Une incorporation trop tardive des granulats peut provoquer l’apparition de creux et de décollements. Normalement, les granulats sont incorporés à l’aide d’une truelle mécanique circulaire, tandis que la finition de la surface se fait à l’aide des truelles mécaniques à hélice.
Pour une incorporation sans défaut des granulats durs, il est recommandé de l’effectuer seulement dans un environnement sans courant d’air et lorsque la teneur en eau du béton est suffisamment élevée, environ 160 l/m3.

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Fig. 4.4.5: Saupoudrage de granulats durs avec un chariot épandeur.

 

Traitement mécanique

La surface du monobéton peut être poncée pour satisfaire des exigences esthétiques particulières. Pour l’obtention d’une surface régulière, un lissage à la machine est indispensable. Selon la qualité du béton et l’épaisseur de la couche, le béton peut être poncé 20 à 28 jours après sa mise en place. Habituellement, la surface est poncée en plusieurs passages jusqu’à ce que la texture fine typique du béton apparaisse, y compris éventuellement quelques grands granulats (fig. 4.4.6). En ponçant la surface plus profondément pour mettre à jour les plus gros granulats avec leurs plus larges diamètres, on obtient un aspect de surface proche celui d'un sol terrazzo.

Les polissages successifs avec un abrasif de plus en plus fin déterminent l’apparence finale mate, soyeuse à brillante de la surface. Il faut prévoir un traitement de protection de la surface du béton, soumise à de telles exigences esthétiques, afin de conserver durablement son aspect.

Les surfaces de béton coffrées qui doivent satisfaire à certaines exigences esthétiques sont traitées au chapitre 7.1.

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Fig. 4.4.6: Monobéton avec une surface de béton poncée.



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