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Une aile de papillon... en béton !

Philippe Donnaes

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- Le matériau utilisé pour la couverture de la future barrière de péage de Millau est un béton à ultra-hautes performances. De quoi réaliser un auvent d'une finesse extrême.

La plupart des futurs utilisateurs de l'autoroute A75 (Clermont-Ferrand - Béziers) ignoreront sans doute, au moment où ils s'arrêteront pour acquitter leur droit de passage au viaduc de Millau, qu'ils stationnent sous la barrière de péage la plus résistante au monde. L'ouvrage en cours de réalisation, dessiné par l'architecte Michel Herbert (voir encadré), est en effet conçu en BSI Ceracem, le béton fibré à ultra-hautes performances (BFUHP) mis au point par le groupe de BTP Eiffage et l'entreprise Sika, spécialiste de la chimie du béton.

Le matériau affiche des performances mécaniques exceptionnelles en termes de compacité, de durabilité et de résistance à la compression. À preuve : la formulation mise au point pour Millau - car celle-ci est adaptable en fonction des spécificités recherchées pour chaque projet - atteint les 165 MPa à 28 jours. Sans comparaison donc avec un béton traditionnel qui affiche péniblement 30 MPa, ni même avec les meilleurs BHP (béton à hautes performances) qui flirtent avec les 80 MPa ! Pour Jean-Marie Dolo, le responsable méthodes d'Eiffage TP, le BSI Ceracem ne mérite d'ailleurs plus, eu égard à sa composition, l'appellation de béton : « Il faudrait plutôt parler de matériau à matrice cimentaire resserrée », estime-t-il. Cette famille naissante de matériaux compte déjà dans ses rangs le Ductal de Bouygues-Lafarge-Rhodia, seul produit concurrent qui possède des applications de références. Mais ce dernier n'a encore jamais été coulé en place dans un tel cocktail de complexité de forme et de volume.

Un comportement ductile

Ce sont surtout les 8,8 MPa de résistance en traction directe du BSI Ceracem qui en font un matériau vraiment révolutionnaire ; ils lui confèrent un comportement ductile proche de celui de l'acier. « Les concurrents de ce matériau ne sont pas les autres bétons mais plutôt la fonte, l'acier ou les résines », souligne d'ailleurs René-Gérard Salé, le directeur commercial d'Eiffage TP.

Ce produit évidemment plus cher qu'une formulation classique, semble réservé pour des applications spécifiques et difficiles. « À titre d'illustrations, nous participons actuellement à un important chantier de réhabilitation d'immeuble », révèle René-Gérard Salé. L'entreprise qui le mène, SNSH, a supprimé les anciens porteurs pour les remplacer par des poteaux ultra-minces de 120 x 300 mm de section en BSI Ceracem. « Nous contribuons aussi à un projet de façade architectonique capable de résister aux chocs », précise René-Gérard Salé.

Dans la pratique, l'auvent de Millau est un ouvrage de 98 x 28 m (surface couverte) entièrement gauche, en forme d'aile d'avion à génératrices hélicoïdales, sa section s'inscrivant entre deux arcs de cercle qui pivotent en permanence. « Un ouvrage de cette forme serait tout bonnement impossible à construire avec un béton à hautes performances classique », estime Jean-Marie Dolo. Les efforts à reprendre induiraient en effet la réalisation d'éléments en béton précontraint de 2 à 3 m d'épaisseur. Donc sans aucune mesure avec les critères d'élancement et de minceur dessinés par Michel Herbert, l'épaisseur variant ici de 20 à 85 cm !

Concrètement, cette vaste feuille de béton est constituée de 53 voussoirs de 28 mètres de longueur. Chacun d'eux est coulé verticalement - le mélange présentant la même fluidité qu'un BAP (béton autoplaçant) - selon la technique des joints conjugués (le voussoir n-1 sert de fond de coffrage pour le voussoir suivant afin de garantir une géométrie parfaite) dans un coffrage métallique géant. Cet outil, conçu par Peri, est installé sur une aire spécialement aménagée à proximité du futur viaduc.

Chacun de ces voussoirs est une sorte d'énorme vertèbre creuse constituée de treize alvéoles de 1,80 m de large, réalisées avec des blocs de polystyrène fabriqués sur mesure servant donc de coffrage intérieur perdu. Les voussoirs, dont le poids oscille entre 40 et 55 tonnes, sont coulés en quinze opérations successives. Explication : la centrale à béton n'est capable de produire qu'un mètre cube de BSI Ceracem toutes les 20 minutes, le temps de malaxage étant multiplié par sept en regard d'un béton ordinaire. « Nous devons, par ailleurs, respecter des procédures bien spécifiques pour introduire les divers composants de la formulation », explique Jean-Marie Dolo.

Une véritable alchimie

L'élaboration du matériau s'apparente en effet à une recette alchimique complexe dont les ingrédients principaux se composent d'un Prémix - mélange sec dosé en usine avec une extrême précision et constitué principalement de ciment, de fumées de silice et de sables de bauxite - livré sur le site en "big-bags" de 1 200 kg, de fibres métalliques, d'un superplastifiant Viscocrete 5400F (cet adjuvant permet de diminuer l'apport d'eau tout en maintenant la rhéologie et la plasticité) et d'eau. Le dosage de cette dernière s'effectue avec une précision drastique de ± 0,1 litre par gâchée (195 litres d'eau par mètre cube), tous les autres composants, également pesés avec une précision extrême, étant conservés dans des hangars spéciaux sous température et hygrométrie contrôlées afin de ne pas fausser la formule magique.

MICHEL HERBERT ARCHITECTE DU PROJET«DES FORMES PLUS LIBRES SANS CONTRAINTES.»

«Il règne sur les Causses un formidable appel vers l'altitude, Millau étant un "spot" où règne souvent le ballet silencieux et coloré des parapentes et des deltaplanes. D'où l'idée de cet auvent aérien et élancé, gigantesque papillon de béton posé sur un horizon rude. La société Eiffage a pris au mot le défi de la forme architecturale dessinée et a décidé de lui donner vie pour aboutir à cette structure qui marque une nouvelle étape dans l'histoire des coques minces (Nervi, Torroja), toujours en quête d'allégement et de finesse. Une opportunité en termes de créativité Dans cette recherche, qui concilie l'extrême et le possible, l'avènement du BSI Ceracem - allié à une réunion de moyens exceptionnels au niveau du calcul, des méthodes, de métrologie et d'outils - représente une formidable opportunité en termes de richesse créative. Il s'agit véritablement d'un nouveau matériau aux performances exceptionnelles. Son étonnante résistance, sa plasticité, l'absence d'armatures et les avantages que procurent les possibilités de moulage fluide offrent une liberté de formes sans contraintes. »

DEUX CONCURRENTS

- Le BSI Ceracem. Aujourd'hui, c'est le principal concurrent du Ductal de Bouygues-Lafarge-Rhodia. Ces matériaux inaugurent la guerre que se livrent les grands groupes du BTP dans le domaine des BFUHP (béton fibré à ultra-hautes performances). Les autres produits en sont encore au stade du laboratoire. Tous ces bétons sont issus de la technologie des BPR. Ces fameux bétons de poudre réactive ont été inventés à la fin des années 1980 par Pierre Richard, l'ancien directeur de la recherche scientifique de Bouygues.

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