Le béton fibré (FCR) c’est un type particulier de béton qui contient à l’intérieur fibres particulières qui améliorent ses caractéristiques mécaniques globales, ainsi que réduire la quantité de polluants libérés lors de la production de ce matériau. Il s’agit donc d’un mélange de matériaux innovants qui vise à remplacer, au moins en partie, le béton armé. Mais quels types de fibres peut-on y insérer ? Et pourquoi ce matériau ne devrait-il pas être confondu avec Eternit ?
A quoi sert le béton fibré ?
Le béton, obtenu à partir de réactions chimiques que le ciment (liant) se développe avec l’eau de gâchage et avec l’ajout d’éléments agrégats (comme le sable), est un mélange de matériaux qui acquiert avec le temps une conformation solide très similaire à celle d’une roche. Cependant, cette conformation – étant principalement liée à cette matrice cimentaire qui fait office de colle entre les granulats – peut être facilement « cassée » pour mauvaise capacité du matériau à résister aux contraintes de traction: concret, c’est-à-dire oui fente facilement sous l’action de forces extérieures et s’il n’est pas « armé », il est pratiquement inefficace dans son utilisation comme matériau de construction. Historiquement, le remède à cette grave lacune était apporté par les cages à armature en acier, encore largement utilisées au quotidien. Cependant, des essais récents semblent prouver l’efficacité de techniques alternatives pour pallier ce problème, notamment au niveau du cheminement des renforts fibreux.
Que sont les renforts en fibres et quels sont les types
Les recherches techniques liées au développement de nouveaux matériaux de construction tentent d’éliminer les barres d’armature en acier pour produire des bétons tout aussi résistants, mais dont la production nécessite moins de dioxyde de carbone pour son développement. Dans ce panorama, le béton fibré: l’objectif est d’insérer dans le mélange de béton des fibres qui lui confèrent une résistance à la traction non négligeable et donc de minimiser le déclenchement éventuel de fissures. La résistance à la traction que le matériau peut désormais développer est appelée ténacité, et cela dépend essentiellement de pourcentage volumétrique de fibres insérées dans le mélange, ainsi que les caractéristiques physico-mécaniques des fibres insérées.
Types de fibres
Les fibres sont ajoutées au mélange sans ordre précis, contrairement à ce qui se fait pour les barres d’armature. Cependant, la quantité de fibres doit être homogène sur tout l’élément réalisé, minimisant la présence de vides qui pourraient localement compromettre la résistance du produit. Parmi les fibres les plus utilisées pour composer le mélange on retrouve :
- Fibres de Acier: ceux-ci ont un diamètre « équivalent » compris entre 0,15 mm et 1,20 mm, avec des longueurs allant de 6 à 70 mm ;
- Fibres polymère: en acrylique, nylon ou polyester (pour n’en nommer que quelques-uns). Dans ces cas, on parle de microfibres (longueurs de l’ordre du millimètre) et de macrofibres (jusqu’à 80 mm) ;
- Fibres de carbone: comme les précédentes, elles sont classées en micro et macro fibres ;
- Fibres de verre et des fibres de nature biologique.
La recette du béton nécessite une identification précise des quantités de ciment, d’eau et de granulats présentes pour apporter des caractéristiques adéquates en termes de résistance mécanique. En particulier, les agrégats sont sélectionnés pour avoir un assortiment de granulométries. Dans le cas de matériaux renforcés de fibres, il est courant d’augmenter le pourcentage de matériaux fins présents parmi les granulats, afin de garantir une bonne couplage entre les fibres et une bonne maniabilité. En ce qui concerne les quantités de fibres, des preuves expérimentales montrent qu’un pourcentage volumétrique de fibres entre le 2-8% il améliore significativement le comportement mécanique attendu de la matrice cimentaire, augmentant significativement la résistance à la traction du conglomérat.
Le cadre réglementaire
Les bétons fibrés sont l’une des innovations les plus récentes Normes techniques pour la construction (NTC 2018)qui régissent les règles et critères du projet. Dans cette norme, un béton fibré est considéré à tous égards comme un matériau de constructionà égalité avec le béton armé, le bois ou l’acier. La norme donne également une limite claire aux fibres pouvant être utilisées pour la création de la matrice, c’est-à-dire les fibres en acier ou en matériau polymère, éliminant déjà du panorama d’utilisation toute une série de produits présents aujourd’hui. Considérons, par exemple, que même le fibres de chanvre sont testés et expérimentés comme candidats au renforcement fibreux de la matrice cimentaire.
En plus des NTC 2018, il existe des documents techniques qui réglementent la conception du béton fibré. Il convient en effet de citer les Instructions CNR de 2006 (CNR DT204, 2006). Ce document contient notamment des informations utiles relatives non seulement à la phase de projet mais également à la phase d’exécution et de contrôle dans le temps.
Les similitudes avec Eternit
Eternit est un brevet issu de la combinaison du ciment avec des fibres d’amiante, en fait il est également connu sous le nom d’amiante-ciment. Le rôle de l’amiante dans le mélange est le même que celui de n’importe quel autre renfort en fibres utilisé de nos jours. De plus, l’amiante confère au mélange de ciment unexcellente résistance à la chaleur. Cependant, après la découverte de son degré de dangerosité lié aux effets cancérigènes provoqués par la respiration de ses poussières, l’utilisation de ce type de produit a été officiellement interdite, tant comme matériau séparé (l’amiante, souvent utilisé comme matériau isolant) que couplé à ciment. Aujourd’hui encore, la découverte de produits contenant de l’amiante implique une série de procédures de valorisation non triviales et d’importants problèmes liés à leur élimination.