Le béton fibré est un béton auquel on ajoute, lors du malaxage, de fines fibres de renforcement. Ces fibres se répartissent dans tout le volume du béton et contribuent principalement à limiter la formation, l’apparition et la propagation des fissures.
Le renforcement par fibres n’est toutefois pas une technologie homogène. Dans le béton, on utilise des fibres dont les dimensions, les matériaux et les capacités de charge varient considérablement, et leurs fonctions peuvent également différer de manière significative les unes des autres.
La principale différence réside dans le fait que certaines fibres servent avant tout à réduire les fissures de retrait au stade précoce, tandis que les fibres dites « structurelles » peuvent supporter des charges même après le durcissement du béton.
Ainsi, lorsque quelqu’un parle de « béton fibré », la première question à se poser devrait toujours être :
Quels types de fibres le béton contient-il, et à quoi servent-elles ?
Qu’entend-on exactement par « béton fibré » ?
Le béton traditionnel est fabriqué à partir de ciment, d’eau, de sable et de granulats de différentes granulométries.
L’un des principaux atouts du béton est son excellente résistance aux contraintes de compression. En revanche, il est nettement plus vulnérable aux contraintes de traction et de flexion.
C’est l’une des principales raisons pour lesquelles les structures en béton doivent souvent être armées d’une manière ou d’une autre.
La solution traditionnelle consiste à utiliser de l’acier d’armature ou un treillis métallique soudé.
Dans le béton fibré, une partie de l’armature – voire, dans certaines applications, la totalité – n’est pas mise en place sous la forme d’une structure en acier distincte. À la place, un grand nombre de petites fibres est incorporé directement dans le béton frais.
Pendant le malaxage, les fibres se répartissent dans le béton et, une fois celui-ci durci, font partie intégrante du matériau.
C’est pourquoi le renforcement par fibres ne se concentre pas sur un seul plan, mais est réparti dans l’ensemble du volume du béton.
Pourquoi ajoute-t-on des fibres au béton ?
Des fissures peuvent apparaître dans le béton pour de nombreuses raisons différentes.
Cela peut notamment inclure :
- Séchage et retrait du béton,
- les variations de température,
- un léger mouvement de la fondation,
- Charges ponctuelles,
- Circulation automobile,
- Contraintes de flexion,
- ou les contraintes internes qui s'accumulent dans le béton.
L’une des principales fonctions du renforcement par fibres consiste à maîtriser ces fissures.
Il est toutefois important de comprendre que même un renfort en fibres correctement mis en œuvre ne garantit pas que le béton ne se fissurera jamais.
L’une des principales fonctions des fibres structurelles est, dès qu’une fissure se forme, de relier les deux côtés de celle-ci et d’empêcher qu’elle ne s’agrandisse davantage.
C’est une différence importante.
Ce qui importe, ce n’est pas seulement de savoir si une fissure se forme, mais aussi comment le béton se comporte par la suite.
Comment fonctionne le renforcement par fibres ?
Imaginez une dalle de béton classique avec un treillis d’armature en acier soudé.
Le tissu est disposé sur un seul plan, à une certaine hauteur à l’intérieur du plafond.
Le renforcement par fibres fonctionne différemment.
Lorsqu’elles sont correctement incorporées, les fibres se répartissent en des milliers, voire des dizaines de milliers de points, dans l’ensemble du volume de béton.
Lorsqu’une petite fissure commence à se former, les fibres qui la traversent relient ses deux côtés entre eux.
Des macrofibres structurelles adaptées peuvent donc :
- Fissures dans les ponts,
- transmettre des forces par-delà la fissure,
- limiter l'ouverture de la fissure,
- contribuer à la répartition de la charge,
- et d'améliorer la résistance portante du béton après l'apparition de fissures.
Ce comportement après l’apparition de fissures revêt une importance particulière dans le cadre du renforcement des ouvrages par des fibres.
Toutes les fibres de béton remplissent-elles la même fonction ?
Non.
C’est l’un des aspects les plus importants à connaître concernant le béton fibré.
Le terme « fibre de béton » à lui seul ne donne que très peu d’indications sur les performances réelles d’un produit.
Il peut y avoir une différence considérable entre une microfibre de quelques millimètres de long seulement et une macrofibre structurelle de 40 à 50 mm de long.
Ils se distinguent par leur taille, leur conception, leur capacité de charge et surtout par la fonction pour laquelle ils ont été conçus.
Il ne faut donc jamais partir du principe que toute fibre pouvant être incorporée dans le béton peut se substituer à un treillis métallique soudé.
Microfibres et macrofibres : quelle est la différence ?
Les fibres synthétiques pour béton peuvent être classées, en gros, en deux grands groupes.
microfibres
Les microfibres sont des fibres très fines et courtes.
Leur fonction principale consiste généralement à réduire les fissures de retrait dans le béton frais et le béton jeune.
Ces fibres déploient leur effet notamment au cours des premières phases de prise du béton.
Ils peuvent par exemple s’avérer utiles dans les domaines suivants :
- Chape,
- Rendus,
- couches minces de béton,
- Chapes de ragréage,
- ainsi que les applications dont l'objectif principal est d'éviter l'apparition précoce de fissures de retrait.
Cependant, les microfibres classiques ne sont généralement pas considérées comme un substitut structurel aux treillis d’armature en acier soudés.
Macrofibres structurelles
Les macrofibres sont nettement plus grandes et plus résistantes.
Ils sont spécialement conçus pour continuer à transmettre les forces même après le durcissement du béton.
Son rôle ne se limite pas à réduire les fissures de retrait au cours de la phase initiale.
Une macrofibre structurelle adaptée reste fonctionnelle même après l’apparition d’une fissure : elle comble la fissure, répercute la charge et empêche celle-ci de s’agrandir.
Cela permet, dans certaines applications liées aux dalles en béton, d’utiliser un renforcement structurel par macrofibres à la place des treillis d’acier soudés classiques.
À partir de quels matériaux peut-on fabriquer des fibres de béton ?
Le béton fibré peut être fabriqué à partir de différents types de fibres.
Parmi les solutions les plus courantes, on trouve :
fibres d’acier
Les fibres d’acier sont principalement utilisées pour les grandes surfaces industrielles en béton et les constructions spécialisées.
Bien qu’elles offrent une capacité de charge élevée, elles étant en acier, il faut également tenir compte de leurs propriétés matérielles, notamment du risque de corrosion.
Microfibres synthétiques
Il s’agit généralement de fibres très fines en polypropylène.
Ils servent avant tout à réduire les fissures de retrait.
Macrofibres synthétiques
Il s’agit ici de fibres de grande taille et à haute résistance, à base de polymères.
Les macrofibres structurelles modernes ne sont pas simplement des « fibres plastiques », mais des produits spécialement conçus pour l’armature du béton de construction.
La macro-fibre structurelle ArmoTec, par exemple, appartient à cette catégorie.
Autres fibres
Le verre, le basalte et d’autres fibres minérales ou synthétiques sont également utilisés dans des domaines d’application spécifiques.
Cela montre une fois de plus que le « béton fibré » est en réalité un terme générique très large.
Un renfort en fibres peut-il remplacer les treillis métalliques soudés ?
Dans certains cas, oui.
Mais ce n’est pas toujours le cas.
Il s’agit là d’une des principales limites à prendre en compte pour une utilisation correcte de cette technologie.
Dans le cas des dalles en béton posées à même le sol, les treillis métalliques soudés servent souvent avant tout à empêcher la formation de fissures et à répartir les charges.
En voici quelques exemples typiques :
- Sols de garage,
- Allées,
- Sols d'atelier,
- Sols industriels,
- Les surfaces en béton dans l'agriculture,
- Trottoirs,
- Terrasses,
- ainsi que d'autres dalles de béton posées au sol.
Lorsqu’elles sont conçues de manière appropriée, les macrofibres structurelles peuvent remplacer les armatures maillées traditionnelles dans certains de ces domaines d’application.
Il en va autrement pour les poutres, les plafonds suspendus, les poteaux et autres structures porteuses primaires en béton armé.
Dans de tels cas, on ne peut pas affirmer de manière générale que l’acier d’armature peut simplement être supprimé et remplacé par des macrofibres.
L’armature appropriée doit toujours être déterminée en fonction de la fonction de l’ouvrage et des charges qui s’exercent sur celui-ci.
Quelle est la différence entre le béton fibré et le béton armé ?
Dans le cas du béton armé, l’armature est généralement constituée de barres d’armature en acier ou de treillis soudés.
Celles-ci sont mises en place à l’emplacement prévu au sein de la construction avant le coulage du béton.
Dans le béton fibré, les fibres sont incorporées directement dans le béton.
Il en résulte trois différences essentielles.
1. Les fibres sont réparties dans l’ensemble du béton
Elles n’agissent pas seulement au sein d’un seul plan prédéfini, mais sont réparties sur l’ensemble du volume de béton.
2. Il n’est pas nécessaire de poser des armatures séparément
Il n’est pas nécessaire de couper les fibres à la bonne longueur, de les transporter jusqu’à leur lieu de destination, de les assembler ni de les disposer sur des entretoises.
3. Il est impossible de mal monter cet élément
Un treillis en acier soudé ne peut remplir correctement sa fonction que s’il est effectivement posé à la profondeur prévue au sein de la section transversale du béton.
Les macrofibres, en revanche, sont réparties dans l’ensemble du volume du béton.
Cela ne signifie toutefois pas que ces deux technologies puissent être interchangeables dans toutes les situations.
Quels sont les avantages du béton fibré ?
Un renfort en fibres bien conçu peut offrir de nombreux avantages.
Conception plus simple
Il n’est pas nécessaire de déplacer, de découper et de mettre en place de grandes plaques de treillis métallique soudé.
Il suffit d’incorporer les fibres au mélange de béton.
Bétonnage plus rapide
Si l’on peut se passer de treillis métalliques, cela permet également d’éliminer l’une des étapes les plus laborieuses de la préparation du bétonnage.
Renfort tridimensionnel
Les fibres sont réparties dans l’ensemble du volume de béton et ne sont pas concentrées sur un seul plan.
Pas de corrosion
Les macrofibres de polypropylène ne rouillent pas.
Cela peut s’avérer particulièrement avantageux dans les environnements humides, à l’extérieur ou dans des environnements exposés à des agressions chimiques.
Moins de processus de travail
Le transport, la pose, la découpe, la fixation et le soutènement des treillis métalliques traditionnels peuvent être supprimés en partie ou en totalité.
Une distribution plus fiable
Lors du coulage du béton, des fibres correctement mélangées ne peuvent pas s’enfoncer jusqu’au fond de la dalle, comme cela peut être le cas lorsque les treillis d’armature sont insuffisamment soutenus ou tassés.
Le béton fibré présente-t-il des inconvénients ?
Bien sûr.
Il n’existe pas de technique d’armature unique qui constitue la meilleure solution pour toutes les applications.
En matière de renforcement par fibres, il est particulièrement important de veiller aux points suivants :
- Choix du type de fibre approprié,
- le bon dosage,
- un mélange homogène,
- Prise en compte de la composition exacte du mélange,
- pratiques de construction conformes,
- ainsi que, le cas échéant, la conception technique.
Si la quantité de fibres utilisée est insuffisante, il se peut que la puissance requise ne soit pas atteinte.
Si le type de fibres choisi n’est pas adapté, l’ajout de fibres au béton ne garantit pas automatiquement qu’elles puissent remplir la fonction attendue d’une armature structurelle.
C’est pourquoi le simple fait « d’ajouter quelques fibres au béton » n’équivaut pas à une conception dans les règles de l’art du béton fibré.
Quelle quantité de fibres faut-il ajouter au béton ?
Il n’existe pas de posologie unique qui convienne à toutes les situations.
La posologie requise dépend, entre autres, des facteurs suivants :
- le type de fibre,
- l'épaisseur de la dalle de béton,
- la classe de béton,
- la capacité portante du sol ou de la couche de base,
- les charges prévisibles,
- Circulation automobile,
- Charges ponctuelles,
- et la fonction que doit remplir le renfort en fibres.
Le dosage d’une microfibre et la conception d’un système structurel à macrofibres sont donc deux questions totalement différentes.
Dans le domaine de la construction, il ne suffit pas de déterminer simplement la quantité de fibres, en kilogrammes, à incorporer par mètre cube de béton.
La question cruciale est de savoir quelle capacité portante présente le béton fibré après l’apparition de fissures avec ce dosage.
Que signifie « capacité de charge après rupture » ?
Il s’agit là d’un des concepts essentiels pour comprendre le béton renforcé de fibres.
Le béton est, par nature, un matériau fragile.
Lorsqu’un éprouvet de béton non armé classique se fissure, sa capacité portante peut diminuer très rapidement.
Dans le cas des fibres structurelles, en revanche, les fibres qui traversent la fissure continuent de relier les deux côtés du béton entre eux.
De ce fait, l’éprouvette peut continuer à supporter la charge même après l’apparition de fissures.
C’est pourquoi les performances des fibres structurelles ne doivent pas être évaluées uniquement en fonction de leur résistance à la traction ou de leur longueur.
Ce qui est déterminant, c’est le comportement du béton fibré après l’apparition de fissures.
Dans la pratique, cela est souvent évalué à l’aide de la valeur CMOD (Crack Mouth Opening Displacement), qui décrit la largeur de l’ouverture de la fissure. Elle indique jusqu’à quel point la fissure s’ouvre sous une charge donnée et fournit ainsi une indication directe de l’efficacité avec laquelle les fibres pontent la fissure et contribuent à ce que le béton puisse continuer à supporter des charges.
Où utilise-t-on le béton fibré ?
Cette technologie offre un très large éventail d’applications.
Les macrofibres structurelles et autres solutions de renforcement par fibres sont notamment utilisées dans les domaines suivants :
- Sols industriels,
- Centres logistiques,
- Entrepôts,
- Places de stationnement,
- bâtiments agricoles,
- Rues et esplanades en béton,
- Tunnel,
- Éléments préfabriqués en béton,
- Garages,
- Allées,
- Ateliers,
- Terrasses,
- Trottoirs,
- et autres dalles en béton.
Le choix du type de fibre approprié dépend toujours de la fonction que doit remplir le renfort en fibres.
Le béton fibré peut-il également être utilisé dans le cadre de petits projets ?
Oui.
Cela dépend toutefois du type de renfort en fibres utilisé.
Les macrofibres structurelles sont désormais disponibles dans des conditionnements plus petits, ce qui permet de ne plus limiter cette technologie aux centrales à béton et aux grands projets industriels.
Ainsi, la macro-fibre structurelle ArmoTec peut, par exemple, être incorporée directement dans une bétonnière ou dans du béton prêt à l’emploi.
La condition préalable la plus importante est un mélange homogène.
Les fibres ne peuvent remplir correctement leur fonction que si elles sont réparties de manière homogène dans l’ensemble du volume de béton.
Le béton fibré est-il plus résistant que le béton classique ?
Il n’est pas facile de répondre à cette question par un simple « oui » ou « non ».
Le terme « résistance » du béton peut faire référence à différentes propriétés.
On n’ajoute pas nécessairement un renfort en fibres pour augmenter sensiblement la résistance à la compression.
Ses principaux avantages résident généralement dans le comportement du béton à la traction, à la flexion et à la fissuration.
Des fibres structurelles adaptées peuvent rendre le comportement de l’ouvrage plus ductile, améliorer sa capacité portante après l’apparition de fissures et accroître sa résistance à la propagation des fissures.
Dans de nombreux domaines d’application, cela revêt une importance plus grande qu’une simple augmentation de la résistance à la compression du béton.
Qu’est-ce que le béton fibré, au juste ?
En bref :
Le béton fibré est un béton dans lequel les fibres incorporées contribuent à limiter la formation de fissures, à répartir les contraintes et, dans le cas des fibres structurelles, à continuer à transmettre la charge même après l’apparition de fissures.
Cependant, le terme « béton fibré » ne donne à lui seul aucune indication sur les caractéristiques techniques qu’un ouvrage donné peut présenter.
Les questions essentielles sont toujours les suivantes :
Quel type de fibre est utilisé ?
À quelle posologie ?
De quel type de béton s’agit-il ?
Dans quel type d’ouvrage ?
Et quelle fonction la fibre doit-elle remplir ?
Une fois ces questions clarifiées, on ne parle plus simplement de « béton fibré », mais de béton renforcé de fibres conçu dans les règles de l’art.
Foire aux questions sur le béton fibré
Qu’est-ce que le béton fibré ?
Le béton fibré est un béton auquel sont ajoutées différentes sortes de fibres de renforcement. Ces fibres sont réparties dans tout le volume du béton et, selon leur nature, peuvent contribuer à réduire les fissures de retrait ou à renforcer la résistance structurelle du béton.
Les fibres peuvent-elles remplacer les treillis en acier soudés ?
Cela ne s’applique pas à toutes les fibres. Des macrofibres structurelles adaptées peuvent remplacer les treillis d’acier soudés classiques dans certaines dalles en béton posées au sol. On ne peut toutefois pas généraliser cette affirmation aux structures en béton armé portrices.
Quelle est la différence entre les microfibres et les macrofibres ?
Les microfibres sont principalement utilisées pour réduire les fissures de retrait à un stade précoce. Les macrofibres structurelles, plus grosses et plus résistantes, permettent de transférer les charges en ponctuant les fissures dans le béton durci.
Le béton fibré rouille-t-il ?
Cela dépend du matériau des fibres. Les fibres d’acier peuvent se corroder, tandis que les macrofibres synthétiques en polypropylène ne rouillent pas.
Quelle quantité de macro-fibres faut-il par mètre cube de béton ?
Le dosage requis dépend de l’application, de l’épaisseur de la dalle, de la structure porteuse et des charges prévues. Pour les applications porteuses, le dosage doit être déterminé en fonction de ces conditions et des caractéristiques de performance requises.
Peut-on utiliser du béton fibré pour les garages et les allées ?
Oui. Les sols de garage et les allées sont des domaines d’application typiques du béton renforcé de macrofibres, à condition que l’épaisseur des dalles, la couche de fondation et le dosage des fibres soient adaptés.
Peut-on utiliser conjointement de l’acier d’armature et des fibres de renforcement ?
Oui. Ces deux technologies ne s’excluent pas mutuellement. Dans certains ouvrages, les fibres peuvent être utilisées comme armature supplémentaire, en complément des armatures en acier classiques.
