Etude du comportement sous très hautes températures des bétons fibrés à ultra performances : application au BCV

Ludovic Missemer

Résumé

Study of concrete behaviour under fire has really increased since the occurence of several fires in tunnels such as the Chunnel or the Mont-Blanc tunnel. Fire resistance of concrete is a very important subject because the possible spalling coupled with a decrease of the strength of the material can deeply weaken the structures. For decades the fire resistance field of ordinary concrete and high performance concrete was studied experimentally and theorically. However more recent materials such as ultra-high performance fibre reinforced concrete (UHPFRC), for which spalling phenomenon is emphasized and whose high temperature mechanical behaviour has not been studied so much. The present study is aimed to study a particular UHPFRC, the BCV®, supplied by Vicat. The results enable to better understand the effenciency of polypropylene fibres compared to other synthetic fibres, thanks to an original experimental approach coupled with a study at the microscopic scale. The latter consists in various scanning electron microscope analysis and mercury intrusion porosimetry. This first part is followed by a wide number of experimental results which characterize the mechanical behaviour of BCV® for a range of temperatures from 20°C to 1100°C. Experiments in such testing conditions are not common for this material. The work achieved contributes to a better understanding of the high performance behaviour of UHPFRC. It reveals also that the evolution with temperature of main mechanical characteristics (bending strength, compression strength and Young Modulus) is really close to those of ordinary concretes. The results of this study contributes to a better knowledge of ultra-high performance fibre reinforced concrete under high temperature.

L'étude du comportement sous incendie des bétons a particulièrement pris son essor depuis des incendies répétés de tunnels comme celui sous la Manche ou du Mont-Blanc. La problématique de résistance au feu est essentielle puisque les éclatements qui peuvent accompagner la diminution de résistance du matériau sont de nature à fragiliser fortement les structures. Depuis plusieurs décennies, le domaine de la résistance au feu des bétons ordinaires et à hautes performances a été exploré tant expérimentalement que théoriquement. Cependant il existe des matériaux plus récents, que sont les bétons fibrés à ultra performances (BFUP), pour lesquels le phénomène d'instabilité thermique est accentué et dont le comportement mécanique à chaud n'a pas été beaucoup exploré. L'étude menée ici a pour vocation de s'intéresser à un BFUP particulier, le BCV®, fourni par l'entreprise Vicat. Les résultats exposés permettent de mieux comprendre l'efficacité des fibres de polypropylène face aux autres fibres synthétiques, grâce à une approche expérimentale originale complétée par une étude à l'échelle microscopique. Cette dernière est constituée de nombreuses analyses au microscope électronique à balayage ainsi que d'études de porosimétrie au mercure. Cette première phase est suivie d'un vaste programme de caractérisations mécaniques à chaud sur le BCV® à des températures variant de 20°C à 1100°C, essais peu courants pour ce genre de matériau. Ce travail contribue à la compréhension du comportement des BFUP à haute température, et montre que l'évolution avec la température de leurs caractéristiques mécaniques principales (résistance en flexion, résistance en compression et module d'élasticité) est assez semblable à celle des bétons ordinaires. Les résultats de cette étude contribuent à une meilleures connaissance du comportement à haute température des bétons fibrés à ultra performances.