Le béton est l’un des matériaux de construction les plus couramment utilisés, mais il présente une propriété qui peut poser problème : il est extrêmement résistant à la compression, mais nettement plus fragile en traction. Il peut donc se fissurer, ces fissures apparaissant parfois dès les premières heures suivant le coulage.
Depuis longtemps, différents types de renforts en fibres sont utilisés pour réduire la formation et la propagation des fissures. Ces dernières années, les fibres synthétiques, qui sont directement incorporées dans le béton, se sont de plus en plus imposées. Elles permettent de simplifier la construction en béton et peuvent même, dans certains cas d’application, remplacer l’utilisation de treillis d’armature en acier traditionnels.
Cependant, toutes les fibres synthétiques utilisées dans le béton ne sont pas conçues dans le même but.
Il existe deux grandes catégories sur le marché : les microfibres et les macrofibres. Bien qu’elles soient toutes deux incorporées au béton frais, leurs fonctions et leurs domaines d’application diffèrent considérablement.
Dans cet article, nous vous expliquons en détail à quoi servent ces fibres, dans quels cas choisir tel ou tel type et quelles erreurs courantes éviter.
1. Pourquoi faut-il renforcer le béton avec des fibres ?
Pour comprendre la différence entre les microfibres et les macrofibres, il faut d’abord s’intéresser aux causes de la fissuration du béton.
Le béton frais est composé de ciment, d’eau, de sable, de gravier et, si nécessaire, de divers adjuvants chimiques.
Au cours de la réaction chimique entre le ciment et l’eau, le béton prend progressivement. Pendant cette période, divers processus peuvent toutefois se produire, susceptibles d’entraîner la formation de fissures.
Parmi ceux-ci, on trouve :
- Évaporation rapide de l'eau à la surface du béton frais.
- Diminution du volume du béton, également appelée retrait.
- Déformation provoquée par les variations de température.
- Charges agissant sur le béton.
- Tassement irrégulier du sol ou étayage insuffisant.
À différentes étapes, divers types de fissures peuvent apparaître pour diverses raisons.
La réduction des fissures précoces dans le béton frais et l’amélioration de la capacité portante du béton durci après l’apparition de fissures sont deux objectifs distincts.
C’est là la principale différence entre les microfibres et les macrofibres.
2. Que sont les microfibres et comment fonctionnent-elles ?
Les microfibres sont des fibres synthétiques extrêmement fines, généralement en polypropylène, qui sont ajoutées au béton lors du malaxage.
Conformément à la norme européenne EN 14889-2, les microfibres ont un diamètre équivalent inférieur à 0,3 millimètre. Leur longueur varie selon les produits, mais se situe généralement entre quelques millimètres et plusieurs centimètres.
L’une de leurs principales caractéristiques est qu’elles sont réparties en très grand nombre dans l’ensemble du béton.
En quoi les microfibres sont-elles utiles ?
Si la surface du béton frais perd de l’humidité trop rapidement, cela peut entraîner un retrait de la couche supérieure.
Si les contraintes provoquées par le retrait dépassent la résistance à la traction du béton frais, de petites fissures peuvent apparaître à la surface.
Des microfibres correctement choisies et dosées contribuent à réduire l’apparition et la propagation de ces fissures précoces, appelées « fissures de retrait plastique ».
Il est toutefois important de comprendre que les microfibres présentent des avantages surtout au cours des premières phases de la prise du béton.
Les microfibres classiques ne suffisent pas à elles seules à garantir une résistance structurelle significative dans le béton durci.
Quand faut-il utiliser des chiffons en microfibres ?
Les microfibres peuvent s’avérer particulièrement utiles dans les domaines suivants :
- Chape.
- Sols en béton.
- Couches minces de béton.
- Grandes surfaces en béton sur lesquelles on peut s'attendre à une évaporation rapide de l'humidité.
- Mélanges de béton dont l'objectif principal est de réduire les fissures de retrait en début de vie.
Le produit en microfibres FiberMix, issu de la gamme « Beton Booster », a été spécialement conçu à cet effet.
Les microfibres peuvent-elles remplacer les treillis d’armature en acier ?
Non.
C’est l’un des malentendus les plus courants concernant le béton fibré.
L’ajout de microfibres au béton ne donne pas automatiquement naissance à du béton armé permettant de se passer de treillis d’armature en acier.
Lorsqu’une dalle en béton nécessite des treillis d’armature ou tout autre type d’armature structurelle pour atteindre une capacité portante suffisante, les microfibres classiques ne peuvent pas les remplacer.
3. Que sont les macrofibres et en quoi diffèrent-elles des microfibres ?
Les macrofibres peuvent également être fabriquées à partir de polypropylène, mais leur conception et leur utilisation diffèrent fondamentalement de celles des microfibres.
Conformément à la norme EN 14889-2, les macrofibres de classe II présentent un diamètre équivalent d’au moins 0,3 millimètre. Les macrofibres destinées à des applications structurelles mesurent généralement plusieurs centimètres de long.
La surface et la forme des macrofibres appropriées sont conçues de manière à ce qu’elles forment, une fois le béton durci, une liaison efficace avec la matrice de ciment environnante.
Comment fonctionnent les macrofibres ?
Imaginez une dalle de béton durcie sur laquelle se forme une petite fissure sous l’effet d’une contrainte.
Dans le cas du béton ordinaire non armé, cette fissure peut continuer à s’agrandir, car le béton ne présente qu’une résistance à la traction limitée.
Des macrofibres structurelles correctement dosées peuvent toutefois combler les fissures qui se forment.
Les fibres qui traversent la fissure transmettent les efforts entre les deux côtés, de sorte que la structure conserve une capacité portante considérable même après l’apparition de fissures.
Cette propriété est appelée capacité portante résiduelle après fissuration.
C’est précisément cette propriété qui permet d’utiliser, dans certains ouvrages, des macrofibres structurelles adaptées à la place des treillis d’armature en acier classiques.
Où peut-on utiliser les macrofibres structurelles ?
S’ils sont correctement dimensionnés et dosés, ils peuvent être utilisés dans les domaines d’application suivants :
- Des dalles de béton posées à même le sol.
- Allées et sols de garage.
- Trottoirs et allées de jardin.
- Sols industriels.
- Dalles de terrasse en béton posées à même le sol.
- Certaines dalles de fondation et autres ouvrages spécialement conçus.
L’adéquation dépend toutefois toujours de la conception de l’ouvrage, des conditions de charge, des conditions d’appui et des performances vérifiées de la macrofibre choisie.
Important : les macrofibres structurelles ne constituent pas un substitut universel à toutes les armatures en acier.
Ainsi, ils ne doivent par exemple pas être utilisés systématiquement à la place de l’acier d’armature dans les plafonds suspendus, les poutres, les poteaux ou d’autres éléments porteurs importants.
De telles applications nécessitent une conception structurelle spécifique et une vérification de la solution proposée.
4. Microfibres et macrofibres : les principales différences
C’est en les comparant côte à côte que l’on comprend le mieux ces deux solutions de renforcement par fibres.
| Propriété | microfibres | Macrofibres structurelles |
|---|---|---|
| diamètre des fibres | Moins de 0,3 mm | Au moins 0,3 mm |
| Objectif principal | Réduire les fissures de retrait au stade précoce | Amélioration de la capacité de charge après la rupture |
| Remplacement de la grille en acier | Ne convient pas | Possible dans certaines structures |
| Domaines d’application typiques | Chapes, supports en béton | Allées, sols industriels, dalles posées au sol |
| Posologie | Généralement plus bas | Généralement plus élevé |
| Effet dans le béton durci | Impact structurel limité | Capacité de charge résiduelle vérifiable |
Le tableau montre clairement que les microfibres et les macrofibres ne sont pas simplement des variantes moins chères ou plus chères d’un même produit. Il s’agit de deux types différents de matériaux de renforcement, conçus pour remplir des fonctions distinctes.
5. Quelle fibre choisir pour les différentes applications du béton ?
Le choix approprié dépend toujours de l’usage auquel est destiné l’ouvrage en béton.
Chape et chauffage au sol
Lors de la pose d’une chape sur un chauffage au sol, il est particulièrement important de respecter l’épaisseur de couche appropriée, de contrôler le retrait et d’éviter la formation de fissures.
Si l’objectif principal est de réduire les fissures de retrait à un stade précoce, les microfibres pourraient constituer un choix approprié.
Toutefois, si la conception de la chape exige une capacité portante résiduelle prouvée après l’apparition de fissures, l’utilisation de macrofibres adaptées peut également être envisagée.
La présence d’un chauffage au sol ne justifie pas à elle seule le choix des macrofibres.
Lors du choix, il convient également de prendre en compte l’ensemble de la structure du plancher, les charges prévues et les exigences du système de chape.
Allées et sols de garage
Dans le cas des dalles en béton régulièrement soumises à la circulation automobile, la capacité portante est tout aussi importante que le contrôle des fissures.
Si l’armature en acier traditionnelle de la dalle prévue doit être remplacée, il convient de choisir des macrofibres structurelles adaptées.
Les microfibres à elles seules ne peuvent pas garantir les performances structurelles requises à cet effet.
Le dimensionnement ne doit toutefois pas être déterminé uniquement en fonction de l’épaisseur de la dalle. Les charges de circulation, la portance du sol et la qualité du béton constituent également des facteurs importants.
Allées de jardin et terrasses
Pour les surfaces en béton posées au sol et soumises à des charges relativement faibles, différentes solutions d’armature peuvent être envisagées.
Si l’objectif principal est de réduire les fissures de retrait dans le béton frais à un stade précoce, les microfibres peuvent suffire.
Toutefois, si le plafond nécessite un renforcement statique et que l’objectif est de remplacer le treillis métallique, un béton renforcé de macrofibres, conçu dans les règles de l’art, peut constituer une option.
Sols industriels et entrepôts
Les charges exercées sur les sols industriels peuvent être nettement plus élevées que celles que l’on observe généralement dans les bâtiments résidentiels.
Les chariots élévateurs, les rayonnages à palettes, les machines et autres équipements peuvent soumettre les sols en béton à des contraintes importantes.
Le béton renforcé de macrofibres peut constituer une solution efficace dans de tels environnements, mais la dose de fibres et la conception de la dalle doivent toujours être déterminées à l’aide de calculs statiques appropriés.
6. Quelle quantité de microfibres ou de macrofibres faut-il ajouter au béton ?
L’efficacité du renforcement par fibres ne dépend pas seulement du matériau des fibres, mais aussi de leur quantité, de leur forme, de leurs dimensions et de leur répartition dans le béton.
Dosage des microfibres
Les microfibres de polypropylène classiques sont souvent utilisées à raison d’environ 0,3 à 0,9 kg/m³, le dosage exact dépendant du produit concerné et de l’usage prévu.
La quantité appropriée doit être choisie conformément aux indications du fabricant et à la puissance requise.
Dosage des macrofibres structurelles
Les macrofibres structurelles sont généralement utilisées à des dosages plus élevés.
À titre d’exemple, pour certaines dalles en béton posées au sol, on peut envisager les quantités de départ suivantes en utilisant les macrofibres ArmoTec « Beton Booster » :
- Surfaces soumises à une charge légère, destinées à la circulation piétonne : environ 2,5 à 3 kg/m³.
- Surfaces exposées à la circulation automobile : environ 4 kg/m³.
- Structures soumises à des contraintes plus importantes ou constructions spéciales : parfois 5 à 6 kg/m³ ou un dosage défini au cas par cas.
Ces chiffres ne constituent que des exemples d’application et ne constituent en aucun cas des spécifications de conception universellement valables.
La quantité nécessaire pour un projet donné doit toujours être déterminée en fonction des exigences techniques du chantier et des caractéristiques avérées du produit choisi.
Exemple : calcul des besoins en fibres alimentaires
Supposons que vous souhaitiez aménager une voie d’accès de 50 m² avec des dalles en béton d’une épaisseur de 10 cm.
La quantité de béton nécessaire est la suivante :
50 m² × 0,10 m = 5 m³
Si un dosage de 4 kg/m³ d’ArmoTec s’est avéré adapté à l’ouvrage concerné, la quantité totale de fibres nécessaire est la suivante :
5 m³ × 4 kg/m³ = 20 kg de macro-fibres ArmoTec.
Le calcul en lui-même est simple, mais il est important de faire la distinction entre le calcul de la quantité nécessaire et la détermination du dosage techniquement approprié.
7. Peut-on utiliser ensemble des microfibres et des macrofibres ?
Oui. Certains mélanges de béton contiennent ces deux types de fibres.
La raison en est qu’ils remplissent des fonctions différentes.
Les microfibres contribuent avant tout à réduire les fissures de retrait précoces, tandis que les macrofibres améliorent le comportement du béton durci après l’apparition des fissures.
Dans certains cas d’application, ces deux types d’armature peuvent donc se compléter mutuellement.
Cela ne signifie toutefois pas qu’il faille systématiquement les ajouter à tous les mélanges de béton.
L’utilisation conjointe de différentes fibres peut influencer la maniabilité du béton frais, ce qui peut nécessiter d’ajuster la composition du mélange.
La solution appropriée doit être choisie en tenant compte de l’usage prévu et des recommandations du fabricant.
8. Que signifie la norme EN 14889-2 ?
Lors de l’achat de fibres synthétiques pour le béton, il est utile de vérifier à quelles normes et exigences de performance le produit répond.
La norme européenne EN 14889-2 s’applique aux fibres polymères utilisées dans le béton, le mortier et le mortier d’injection.
La norme établit une distinction entre les microfibres de classe I et les macrofibres de classe II.
Le simple fait d’indiquer qu’un produit est conforme à la norme EN 14889-2 ne prouve toutefois pas qu’il puisse remplacer n’importe quel type de treillis d’armature en acier dans les applications de construction.
Il convient également d’évaluer les caractéristiques réelles du produit.
Qu’est-ce que la résistance à la flexion résiduelle ?
L’essai de flexion défini dans la norme EN 14651 constitue une méthode d’essai importante pour le béton renforcé de fibres.
Lors de cet essai, un éprouvette en béton spécialement fabriquée est soumise à une charge, et son comportement après l’apparition de fissures est mesuré.
Le degré d’ouverture de la fissure est exprimé sous forme de valeur CMOD.
CMOD signifie Crack Mouth Opening Displacement (déplacement de l’embouchure de la fissure) et désigne la largeur de l’embouchure de la fissure au point de mesure indiqué.
Les résultats des essais permettent de déterminer la résistance résiduelle à la traction en flexion du béton fibré pour différentes largeurs d’ouverture de fissure.
Cela fournit des informations bien plus pertinentes sur les performances réelles des macrofibres structurelles que la longueur des fibres ou la résistance à la traction indiquée sur l’emballage du produit.
Deux macro-fibres différentes, utilisées dans les mêmes proportions en kilogrammes par mètre cube, n’offrent pas nécessairement les mêmes performances structurelles.
9. Quelles sont les erreurs courantes à éviter lors de l’utilisation du béton fibré ?
Les avantages du renforcement par fibres ne se concrétisent que si les fibres sont utilisées correctement.
1. Utilisation de microfibres à la place de la toile d’acier
Cela peut constituer une grave erreur si la dalle en béton nécessite un renforcement statique.
Les microfibres classiques ne peuvent pas se substituer à un renfort structurel conçu dans les règles de l’art.
2. Utiliser trop peu de macrofibres
Les propriétés du béton renforcé de macrofibres dépendent fortement du dosage.
Si la quantité de fibres est insuffisante, la capacité portante requise risque de ne pas être atteinte après la formation de fissures.
3. Les fibres ne sont pas bien mélangées
Les fibres doivent être réparties uniformément dans le béton.
Un mélange incorrect peut entraîner la formation d’agglomérats de fibres ou un renforcement irrégulier.
Il est donc indispensable de respecter les instructions de mélange du produit choisi.
4. Ajouter trop d’eau au béton
L’ajout de fibres peut modifier les propriétés de mise en œuvre du béton frais.
Il ne faut toutefois pas compenser cela simplement en ajoutant davantage d’eau.
Un rapport eau/ciment trop élevé peut avoir un impact négatif sur la résistance, la durabilité et les caractéristiques de retrait du béton.
Si nécessaire, il convient d’utiliser des adjuvants pour béton adaptés.
5. Négligence dans le traitement ultérieur du béton
Le renforcement par des fibres ne remplace pas un durcissement correct.
Le béton frais doit être protégé contre un séchage trop rapide, des conditions de température défavorables et une mise en charge prématurée.
Des techniques de bétonnage correctes, une réalisation adéquate des joints et un cure approprié restent des conditions indispensables.
10. Quels sont les avantages du béton renforcé de macrofibres ?
L’un des principaux avantages du béton renforcé de macrofibres et conçu dans les règles de l’art réside dans le fait qu’il peut, dans certaines applications, simplifier la mise en œuvre par rapport à l’armature traditionnelle à base de treillis d’acier.
Si les macrofibres structurelles s’avèrent être un substitut approprié aux treillis métalliques, plusieurs étapes de construction peuvent être supprimées.
Ainsi, dans certaines circonstances, il n’est par exemple pas nécessaire de transporter, de découper, d’ajuster, de fixer ou de poser des treillis d’armature en acier sur le chantier.
Les macro-fibres sont incorporées directement dans le béton, ce qui permet de répartir l’armature de manière homogène dans tout le volume du béton.
Cela peut s’avérer particulièrement avantageux dans le cadre de projets où la mise en place de treillis d’armature serait autrement difficile ou fastidieuse.
Un autre avantage réside dans le fait que les macrofibres de polypropylène ne se corrodent pas de la même manière que l’acier traditionnel.
Lorsqu’il est correctement conçu et mis en œuvre, un renforcement structurel par macrofibres peut donc permettre de réduire la charge de travail, le temps et les coûts.
Les économies réelles dépendent toutefois de la taille du projet, des conditions de sollicitation, de la quantité de treillis métallique nécessaire, du dosage de macrofibres choisi et des coûts de main-d’œuvre locaux.
11. Foire aux questions
Toutes les fibres synthétiques peuvent-elles remplacer les treillis d’armature en acier ?
Non. Les microfibres classiques ne sont pas adaptées à cet usage. Certaines macrofibres structurelles dont les performances ont été démontrées peuvent toutefois remplacer les treillis métalliques dans certaines constructions, à condition que les exigences constructives et techniques le permettent.
L’ajout de fibres permet-il d’obtenir un béton totalement exempt de fissures ?
Non. Un renforcement par fibres peut réduire le risque de certains types de fissures et contribuer à limiter leur largeur, mais il ne peut garantir un béton totalement exempt de fissures.
Peut-on utiliser des macrofibres dans les chapes équipées d’un chauffage au sol ?
Oui, à condition que le produit choisi soit adapté au système de chape concerné et que son utilisation soit conforme aux exigences de construction ainsi qu’aux instructions du fabricant.
Les macrofibres renforcent-elles le béton ?
Un renforcement par macro-fibres adapté améliore avant tout la capacité portante et la ténacité du béton après l’apparition de fissures. Il ne faut toutefois pas en conclure automatiquement que les macro-fibres augmentent considérablement la résistance à la compression du béton.
Qu’est-ce qui est le plus économique : les microfibres ou les macrofibres ?
Une simple comparaison des prix de ces deux produits n’est pas particulièrement pertinente, car ils remplissent des fonctions différentes.
Les microfibres sont utilisées pour réduire la formation de fissures à un stade précoce, tandis que des macrofibres structurelles adaptées peuvent constituer une alternative aux treillis d’armature en acier dans certains ouvrages.
Dans ce dernier cas, il est préférable de comparer le coût total de construction plutôt que de se limiter au prix au kilogramme de fibre.
12. Conclusion : quand faut-il opter pour des microfibres ou des macrofibres ?
Pour choisir la bonne technique d’armature du béton, il est indispensable de comprendre la différence entre les microfibres et les macrofibres.
Les microfibres constituent le choix idéal lorsque l’objectif principal est de réduire les fissures de retrait précoces dans le béton frais.
Il convient d’envisager l’utilisation de macrofibres structurelles lorsque l’objectif est d’améliorer la capacité portante du béton durci après l’apparition de fissures ou, sous réserve d’une conception structurelle appropriée, de remplacer les treillis d’armature en acier classiques.
La gamme de produits Beton Booster propose des solutions pour ces deux domaines d’application.
Les microfibres FiberMix ont été développées pour réduire les fissures de retrait au stade précoce, tandis que les macrofibres structurelles ArmoTec et OneShot Macro 45 peuvent être utilisées pour renforcer les surfaces en béton conçues et construites à cet effet.
Ce qui est déterminant, ce n’est pas seulement le choix d’une fibre pouvant être incorporée dans le béton, mais aussi celui d’une solution qui réponde aux exigences de l’ouvrage concerné.
Souhaitez-vous savoir quelle quantité de macrofibres structurelles il vous faut pour votre projet de béton ?
Utilisez le calculateur en ligne « Beton Booster » pour déterminer le volume de béton nécessaire en fonction de la surface et de l’épaisseur de la dalle que vous prévoyez de réaliser, et pour calculer la quantité de fibres correspondante pour le dosage que vous avez choisi.
Beton Booster – Solutions pour le béton fibré
En choisissant le bon type de fibres, on peut rendre les constructions en béton plus simples, plus économiques et plus durables.
