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Des polymères rendent le béton résistant au feu

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Les béton autocompactants hautes performances (BAC-HP) présentent un point faible: ils éclatent en cas d’incendie, ce qui réduit leur capacité portante. Des scientifiques de l’Empa ont maintenant développé un procédé de fabrication de BAC résistants au feu qui conservent longtemps leur stabilité en cas d’incendie.

Le bois crépite lorsqu’il brûle dans une cheminée ou un feu de camp alors que le béton subit des éclatements lorsqu’il est exposé à un incendie. Ces deux effets reposent sur des processus similaires: l’eau que renferme la buche ou la poutre de béton se transforme en vapeur sous l’effet de la température. Plus il se forme de vapeur, plus la pression qu’elle exerce sur la structure du bois ou du béton est élevée. Les cellules du bois éclatent, les fentes qui s’ouvrent dans la buche provoquent un crépitement; des fragments de béton éclatent des dalles, des parois ou des piliers ce qui diminue la capacité portante de ces éléments de construction et augmente ainsi les risques d’effondrement des bâtiments en cas d’incendie.

Sur les bétons compactés usuels, la capacité de résistance au feu peut être optimisée par une adjonction de quelques kilogrammes de fibres de polypropylène (fibres PP) par mètre cube de béton. En cas d’incendie, ces fibres fondent et laissent un réseau de canaux qui parcoure le béton. La vapeur d’eau peut s’échapper à travers ces canaux, la pression interne diminue et l’élément de béton reste intact.

Un conflit d’objectif pour les utilisateur de béton: résistance au feu et autocompactage ?

Il en va autrement sur les bétons autocompactants hautes performances (BAC-HP): l’adjonction de plus de deux kilogrammes de fibres PP par mètre cube de BAC porte atteinte à l’autocompactage. C’est aussi pourquoi la teneur en fibres PP du BAC doit rester faible, ce qui a pour conséquence qu’en cas d’incendie il ne peut pas se former de réseau continu de canaux pour empêcher les éclatements. La question cruciale est donc la suivante: comment parvenir malgré une faible teneur en fibres PP à rendre résistant au feu les BAC pour rendre sûrs les ouvrages en béton?

Des chercheurs des laboratoires «Béton/Chimie de la construction» et «Mechanical Systems Engineering» de l’Empa ont trouvé la réponse. Ils ont réalisé une série de dalles minces en béton précontraint avec des fils de polymère renforcés de fibres de carbone. Chacune de ces dalles renfermait en plus deux kilogrammes de fibres PP par mètre cube de béton. Sur quelques-unes de ces dalles les chercheurs avaient de plus ajouté au béton une faible quantité de polymères superabsorbants (PSA), des polymères spéciaux capables d’absorber plusieurs fois leur masse de liquides. Ces scientifiques ont ensuite exposé ces dalles à des températures allant jusqu’à 1000°C. Après 90 minutes d’exposition au feu, les dalles en béton enrichi de PSA présentaient bien quelques fissures mais des éclatements ne s’étaient produits que sur les dalles de béton sans PSA.

L’explication à cela: durant la fabrication du béton, les PSA s’imprègnent complètement d’eau et gonflent de plusieurs fois leur volume sec. Lors du durcissement du béton, les PSA perdent à nouveau leur eau suite à l’aspiration exercée par les pores capillaires de la pâte de ciment; les PSA rétrécissent, laissant ainsi des vides qui relient entre elles les fibres PP séparées. Il se forme ainsi un réseau ramifié de PSA et de fibres PP à travers l’élément en béton, ce qui lui permet de résister suffisamment longtemps à la chaleur d’un incendie et conserve sa stabilité à la construction.

Des polymères rendent le béton résistant a feu

[ Le composant en béton enrichi de PSA a resisté le chaud, et sa capacité a été préservée. L’ élément sans PSA ajoutés a subi des éclatements, lesquels sont capable de réduire la capacité du composant et hausser le risque d’ éboulement d’ un bâtiment. ]

Larges possibilités d’application pour les BAC-HP

Avec leur innovation, les chercheurs de l’Empa élargissent aussi les possibilités de tirer profit des avantages économiques et écologiques des BAC-HP. Ce procédé, qui fait l’objet d’un dépôt de brevet, permet par exemple l’utilisation de BAC-HP sans coûts supplémentaires pour assurer sa protection contre le feu. Jusqu’ici cette protection ne pouvait être garantie qu’avec, par exemple, une installation sprinkler ou la pose d’une enveloppe de protection ignifuge externe.

Le nouveau BAC-HP présente encore un autre avantage: les aiguilles vibrantes utilisées pour compacter les béton usuels provoquent un bruit important. Les entrepreneurs peuvent réduire ces nuisances sonores en utilisant ce béton autocompactant hautes performances enrichi de PSA qui possède une résistance au feu égale à celle d’un béton hautes performances usuel.


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    2 Commentaires sur "Des polymères rendent le béton résistant au feu"

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    Toto toto
    Invité
    Le titre de l’article est ambigü, il faut attendre la fin de l’article et la dernière phrase « ce béton autocompactant hautes performances enrichi de PSA qui possède une résistance au feu égale à celle d’un béton hautes performances usuel » pour avoir l’nformation qu’un béton usuel (éventuellement à hautes performances) est plus résistant au feu qu’un BAC non additivé de PSA. Pour information, les bétons usuels sont majoritairement employés dans le bâtiment là où il y a des contraintes incendies et où il y aussi d’autres contraintes tel que l’acoustique (où la masse est primordiale pour avoir une bonne performance). Les… Lire plus »
    N.karr
    Invité

    @ Toto toto Merci de votre intervention. Dommage que les « journalistes » d’Enerzine ne soient pas capable de comprendre la différence entre un communiqué de presse d’un industriel et un dossier technique.

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