WO2008087299A2 - Procede de fabrication et element de structure - Google Patents

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WO2008087299A2
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Gilles Chanvillard
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    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/38—Connections for building structures in general
    • E04B1/383—Connection of concrete parts using adhesive materials, e.g. mortar or glue
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor

Definitions

  • the present invention relates to a manufacturing method and a structural member.
  • structural elements that can be composed of metal parts assembled together by bolting; there are also structural elements that can be composed of wooden parts assembled together by gluing.
  • UHPFRC Ultra-High Performance Concrete Reinforced Fiber
  • the technical problem aims to achieve structural elements for works subject to strong constraints.
  • the applicant has found that it is possible, surprisingly, to produce such structural elements by bonding concrete parts.
  • the invention relates to a method of manufacturing a structural element in which at least two concrete modules are assembled by gluing, the compressive strength of the concrete being greater than 80 MPa.
  • the compressive strength of the concrete is greater than 90 MPa, preferably greater than 100 MPa.
  • the method comprises, before bonding the modules, a step of producing at least one of the flat modules.
  • the method comprises a step of heat treatment of at least one of the modules.
  • the modules are glued to each other by their facing face, the method comprising a step of treating at least one of the faces of at least one of the modules.
  • the step of treating at least one of the faces of at least one of the modules is carried out by sandblasting, shot blasting or application of a retarder then washing after completion of the module.
  • the method comprises a step of reinforcing the structural element by external or internal reinforcement to at least one of the modules.
  • the concrete is a concrete with very high performance.
  • the concrete is an ultra-high performance concrete.
  • the concrete comprises fibers.
  • the invention also relates to a structural element comprising at least two bonded concrete modules, the compressive strength of the concrete being greater than 80 MPa.
  • the compressive strength of the concrete is greater than 90 MPa, preferably greater than 100 MPa.
  • the concrete is a concrete with very high performance.
  • the concrete is an ultra-high performance concrete.
  • the concrete comprises fibers.
  • the fibers are made of a material chosen from the group consisting of metallic material, mineral material or organic material.
  • the glue is structural glue.
  • the modules comprise an internal or external reinforcement.
  • the interface between the modules is a broken line in section.
  • the described element is obtained according to the process described above. According to one variant, the concrete used will be described below.
  • the invention also relates to the structural element obtained by the method described above.
  • FIG. 3 an example of an interface within the structure element.
  • the invention relates to a method of manufacturing a structural element in which at least two concrete modules are assembled by gluing, the compressive strength of the concrete being greater than 80 MPa.
  • the process offers an alternative to already known manufacturing processes.
  • the method makes it possible to produce a structural element more easily from unitary modules that are simpler to manufacture.
  • the fact of using a concrete whose resistance is greater than 80 MPa allows the realization of modules whose own weight is less which reduces the permanent stress in the glue; the strength of the structural element is therefore better than with conventional concrete.
  • FIG. 1 shows a structural element 10.
  • the element 10 comprises at least two modules 12 bonded together by adhesive joints 13.
  • the modules 12 are preferably made of concrete whose compressive strength of the concrete is greater than 80 MPa; for example, concrete is a very high performance concrete or ultra-high performance fiber concrete, a definition of which will be given below.
  • the element 10 is easily obtained because the modules 12 are of a simple shape to obtain. Indeed, the modules 12 can have simple geometric shapes which makes their individual construction easy; the modules 12 are for example parallelepipeds whose construction formwork is simple to achieve.
  • Structure element means an assembly used in the construction of a structure.
  • the structural element may in particular be a beam.
  • the structural element may also be a decorative element or an autonomous concrete element having a specific function.
  • the structural element is a collage assembly of units called modules. These modules can be manufactured separately.
  • the structural elements are generally subject to very important constraints.
  • the element 10 may comprise two modules 12 or more glued together.
  • the bonding of the modules makes it possible to transmit from one module to the other the forces undergone by the structural element 10.
  • the assembly by bonding between the modules makes it possible to transmit tensile or compressive forces via the seal glue, stressed in shear. Bonding thus ensures continuity in the transmission of efforts from one module to another.
  • the element 10 comprises four modules 12, referenced 121, 122, 123, 124.
  • the element 10 is for example a beam
  • Figure 1 is a cross section.
  • the modules 12 may be parallelepipeds with several faces, the modules being glued together according to one of their faces.
  • the modules 12 have at least one face partially bonded with another unitary module 12.
  • the modules 12 may also have several faces partially bonded with other modules 12.
  • the module 121 has a face facing the module 122; the face of the module 121 is partially glued to the module 122.
  • the module 122 is bonded by two of its faces respectively to the modules 121 and 123.
  • the modules 121 and 123 are assembled to the module 124 by gluing; in particular the modules 121 and 123 are fixed to the module 124 by embedding.
  • Two grooves are formed on one of the faces of the module 124, the modules 121 and 123 being inserted and glued in these grooves.
  • the glue 13 used is for example structural adhesive (in particular epoxy, polyurethane, or a mineral binder, such as for example a high performance concrete or ultra high performance).
  • a mineral binder based adhesive is preferably used.
  • an epoxy adhesive is preferably used.
  • the structural adhesive has sufficient strength to make structural joints.
  • An assembly bonded with structural glue is able to withstand significant efforts.
  • the method of manufacturing the structural element comprises a step of bonding the modules; this step is performed by applying glue on the face of at least one of the two modules.
  • the glue (and the primer if applicable) can be applied to one of the two faces of the modules to be glued; preferably, the adhesive (and the primer if applicable) is applied to both faces of the modules to be bonded. Then the two modules are pressed towards each other.
  • one of the modules is placed on the other so as to benefit from weightlessness to promote gluing.
  • the advantage is that the assembly is easy because we can assemble small modules easily manipulable. Indeed, because of the use of concrete whose resistance is greater than 80 MPa, it is possible to make less bulky modules which reduces the weight of the modules; this makes it possible to manipulate the modules without lifting means. this is
  • the method makes it possible to locally reinforce the structural element.
  • the method allows to add additional modules at a given location of the structural element.
  • the module 124 may be locally reinforced by gluing additional modules.
  • the advantage is therefore to be able to thin the structural element in a place where the efforts are less and to be able to strengthen the structural element in a place where efforts are more important.
  • the method further comprises, before bonding the modules, a step of producing at least one of the flat concrete modules.
  • the concrete is fiber
  • the fibers will be oriented in the horizontal plane of the module 124. which increases the flexural strength of the module 124.
  • the preferential fiber is obtained by a compromise between the formulation of the fiber concrete, the geometry of the modules and the casting method adopted. By casting thin elements, flat with a mixture flowing lengthwise, the fibers will be placed in the plane and have an orthotropic orientation. Also it is possible to make a large module and cut this module into modules of smaller sizes, according to the needs.
  • Modules can also be manufactured differently; for example the modules can be manufactured by injection into a closed mold in any position, or by extrusion.
  • the method may comprise a heat treatment step of at least one of the modules.
  • This has the advantage of accelerating the mechanism of hydration of the binder and consequently of stabilizing the withdrawals of the material.
  • the modules thus quickly acquire their final dimensions, which makes it possible to accelerate the manufacture of the structural element by gluing. This makes it possible to prevent the glue joints from working and being damaged by the stresses generated by the limited delayed deformations inherent in the concretes.
  • the method may also comprise, before bonding, a step of treating at least one of the faces of at least one of the modules to be bonded.
  • the facing faces of the modules to be bonded are processed.
  • the treatment makes it possible to improve the adhesion of the glue on the modules; indeed, the surface treatment makes it possible to modify the surface state by removing the layer of skin created by the molding of the module.
  • the treatment makes it possible to prevent the glue from being applied to a smooth surface as it appears on leaving the formwork of the module; the treatment is a treatment that makes the surface on which the glue is applied rougher. For example, the treatment is carried out by shot blasting or sanding.
  • One or more modules may comprise a reinforcement 16. This makes it possible to increase the resistance of the module or modules, and therefore to increase the resistance of the structural element.
  • the reinforcement 16 may be made of metal (metal fittings) or composite (glass fibers, carbon fibers 1 de- coated, epoxy).
  • This reinforcement 16 may be internal to at least one module.
  • This reinforcement 16 integrated within a module can be passive or active (preload by pre-tension).
  • the reinforcement 16 may also be external to at least one module. In the latter case, it is possible to strengthen the structural element by inserting during bonding the external reinforcement to the concrete. Metal or composite plates can thus be glued.
  • the external reinforcement 16 can also be reported after bonding the concrete modules. Post-tensioning prestressed cables can be slid in the long direction of the bonded structural element (either externally or in bookings made in the modules during their manufacture). Concrete can contain fibers.
  • the fibers used in the concrete may be metal, organic or mineral fibers.
  • the fibers make it possible to improve the transfer of forces between the concrete and the continuous reinforcement, in particular when the thicknesses of concrete are small.
  • the nature of the fibers used may vary from one module to another depending on the performance expected for each of them. Mixtures of different kinds of fibers are possible.
  • FIG. 2 shows another exemplary embodiment of the structural element 10.
  • the element 10 is another example of a beam obtained from modules of smaller dimension.
  • the element 10 comprises modules 121, 122, 123, 124, 125, 126.
  • the modules 124, 125, 126 are for example less thick than the modules 121, 122, 123.
  • the modules 121, 122, 123 are glued between
  • the modules 124, 125, 126 are also glued together by glue joints 13, but also glued to the modules 121, 122, 123 by glue joints 13.
  • the joints glue 13 between the modules 121, 122, 123 are offset relative to the glue joints 13 between the modules 124, 125, 126. This reinforces the polluting areas between the modules 121, 122, 123.
  • the modules 121, 122 , 123 allow for example to achieve a beam of a certain length, with unit modules of smaller length, which facilitates the construction of the beam.
  • the modules 124, 125, 126 make it possible to reinforce and stiffen the beam formed by the modules 121, 122, 123; the use of modules 124, 125, 126 facilitates bonding with the beam, because they are easier to handle during bonding.
  • Reinforcement 16 may also be implemented in one or more modules.
  • the modules are made of concrete with a compressive strength greater than or equal to 80 MPa. Preferably, the compressive strength is greater than 90 MPa, preferably greater than 100 MPa. Concrete is for example concrete to very high performance (abbreviated BTHP).
  • the modules 12 may also be ultra-high performance concrete, particularly ultra-high performance fiber concrete (abbreviated BFUP).
  • the modules 12 are for example at least 2 cm thick, preferably between 2 and 10 cm thick, preferably between 2 and 4 cm thick. This allows to embed the frames and arrange them closest to the lower surface of the modules. This also makes it possible to promote the orthotropic orientation of the fibers during casting.
  • Very high performance concretes comprise a cement matrix as described below. Their compressive strength is greater than 80 MP, preferably greater than 90 MPa, preferably greater than 100 MPa.
  • Ultra-high performance fiber concretes are concretes having a cement matrix as described below containing fibers. It is referred to the document entitled "Ultra High Performance Fibers" of the Road and Motorway Technical Studies Department (Setra) and the French Association of Civil Engineering (AFGC). The resistance of these concretes to compression is greater than 120 MPa, generally greater than 150 MPa.
  • the fibers are metallic, organic, or a mixture of both.
  • the binder dosage is high (the E / C ratio is low, generally the E / C ratio is at most about 0.3).
  • the cementitious matrix generally comprises cement (Portland), a pozzolanic reaction element (in particular fumed silica) and a fine sand.
  • the respective dimensions are selected intervals, depending on the nature and the respective quantities.
  • the cementitious matrix may comprise: Portland cement of fine sand - a fumed silica element, possibly quartz flour and / or a limestone filler, the quantities being variable and the dimensions of the various elements being chosen between the range micron or submicron and millimeter, with a maximum dimension not exceeding in general 5mm. a superplasticizer being added in general with the mixing water.
  • the fibers have characteristics of length and diameter such that they effectively confer the expected mechanical characteristics. Their quantity is generally low, for example between 1 and 8% by volume.
  • matrices are BPR, reactive powder concretes, while the examples of UHPC are BSI concrete from Eiffage, Ductal® from Lafarge, Cimax® from Italcementi and BCV from Vicat.
  • concretes 1) those resulting from mixtures of a - a Portland cement selected from the group consisting of ordinary Portland cements called "CPA”, high performance Portland cements called “CPA-HP”, cements High-performance, quick-setting Portland “CPA-HPR” and Portland cements with low tricalcium aluminate (C3A) content, normal or high-performance, fast-setting type; b - a vitreous microsilica whose grains have for the most part a diameter in the range 100 A -0.5 micron, obtained as a by-product in the zirconium industry, the proportion of this silica being from 10 to 30% by weight; weight of the cement; c - a super reducing plasticizer agent and / or a fluidizing agent in an overall proportion of 0.3% to 3% (weight of dry extract relative to the weight of cement); d - a quarry sand consisting of quartz grains, most of which has a diameter in the range 0.08 mm - 1.0 mm; e - possibly
  • the predominant granular elements have a maximum grain size D at most equal to 800 micrometers, in that the predominant metal fibers have an individual length 1 in the range 4 mm - 20 mm, in that the ratio R between the average length L of the fibers and said maximum size D of the granular elements is at least 10 and in that the quantity of the predominant metal fibers is such that the volume of these fibers is from 1.0% to 4.0% of the volume of the concrete after taking
  • a - cement those resulting from the mixing of: a - cement; b - granular elements having a maximum grain size Dmax of at most 2 mm, preferably at most 1 mm; c - pozzolanic reaction elements having a size of elementary particles of at most 1 micron, preferably at most 0.5 microns; d - constituents capable of improving the toughness of the matrix chosen from acicular or platelet elements having an average size of at most 1 mm, and present in a volume proportion of between 2.5 and 35% of the cumulative volume of the elements granular (b) and pozzolanic reaction elements (c); e - at least one dispersing agent and satisfying the following conditions:
  • the weight percentage of water E relative to the cumulative weight of cement (a) and elements (c) is in the range 8-24%;
  • the ratio R between the average length L of the fibers and the maximum grain size Dmax of the granular elements is at least 10;
  • the amount of fiber is such that its volume is less than 4% and preferably 3.5% of the volume of the concrete after setting.
  • a - cement those resulting from the mixing of: a - cement; b - granular elements; c - pozzolanic reaction elements having a size of elementary particles of at most 1 micron, preferably at most 0.5 microns; d - constituents capable of improving the toughness of the matrix chosen from acicular or platelet elements having an average size of at most 1 mm, and present in a volume proportion of between 2.5 and 35% of the cumulative volume of the elements granular (b) and pozzolanic reaction elements (c); e - at least one dispersing agent; and satisfying the following conditions: (1) the weight percentage of water E relative to the cumulative weight of cement (a) and elements (c) is in the range 8-24%; (2) the fibers have an individual length L of at least 2 mm and an L / phi ratio, phi being the diameter of the fibers, of at least 20; (bis) the ratio R between the average length L of the fibers and the grain size D75 of all the constituents (a), (b),
  • the organic fibers have an individual length L of at least 2 mm and an L / phi ratio, phi being the diameter of the fibers, of at least 20; (g) the ratio R between the average length L of the fibers and the maximum grain size D of the granular elements is at least 5, h) the amount of fibers is such that their volume represents at most 8% of the concrete volume after setting.
  • a - cement those resulting from the mixing of: a - cement; b - granular elements; c - pozzolanic reaction elements having a size of elementary particles of at most 1 micron, preferably at most 0.5 microns; d - at least one dispersing agent; and satisfying the following conditions: the percentage by weight of water E relative to the cumulative weight C of cement (a) and elements (c) is in the range 8-24%; (2) the fibers have an individual length L of at least 2 mm and an L / phi ratio, phi being the diameter of the fibers, of at least 20; (3) the report
  • R between the average length L of the fibers and the grain size D75 of all of the components (a), (b) and (c) is at least 5, preferably at least 10; (4) the amount of fiber is such that its volume is not more than 8% of the volume of the concrete after setting; (5) all the components (a), (b) and (c) have a grain size D75 of at most 2 mm, preferably at most 1 mm, and a grain size D50 of at least plus 150 ⁇ m, preferably not more than 100 ⁇ m.
  • a - at least one hydraulic binder of the group consisting of Class G Portland cements (API), Portland Class H cements (API) and other low aluminate hydraulic binders b - a microsilica of particle size in the range 0.1 to 50 micrometers, at a rate of 20 to 35% by weight relative to the hydraulic binder, c - an addition of medium particles, mineral and / or organic, particle size in the range 0 , 5-200 micrometers at a rate of 20 to 35% by weight relative to the hydraulic binder, the amount of said addition of average particles being less than or equal to the amount of microsilica, -a super-plasticizer and / or water-soluble fluidifying agent in proportion between 1% and 3% by weight relative to the hydraulic binder, and water in an amount at most equal to 30% of the weight of the hydraulic binder.
  • API Class G Portland cements
  • API Portland Class H cements
  • other low aluminate hydraulic binders b - a microsilica of particle size in the range
  • the metal fibers have an average length Lm of at least 2 mm, and a ratio h / dl, d1 being the diameter of the fibers, of at least 20; (3) the Vi / V ratio of the volume Vi of the metal fibers to the volume V of the organic fibers is greater than
  • the ratio Lrn / Lo of the length of the metal fibers to the length of the organic fibers is greater than 1; (4) the ratio R between the average length Lm of the metal fibers and the size Dg of the granular elements is at least 3; (5) the quantity of metal fibers is such that their volume is less than 4% of the concrete volume after setting and (6) the organic fibers have a melting point of less than 300 ° C, an average length Lo greater than 1 mm and a diameter C of at most 200 microns, the amount of organic fibers being such that their volume is between 0.1 and 3% of the volume of the concrete.
  • a heat treatment (or cure) can be implemented on these concretes.
  • the heat treatment comprises, after the hydraulic setting, heating at a temperature of 90 ° C. or more for several hours, typically 90 ° C. for 48 hours.
  • FIG. 3 shows an exemplary interface within the structure element 10.
  • the interface is between two modules 12 referenced 121 and 122.
  • the interface is the zone located between two faces of different modules; the interface corresponds to the application area of the glue 13.
  • the interface may comprise different forms. It can be a plane, the faces facing the modules being flat.
  • the interface between the modules is flat and perpendicular to the plane of the figures; the interface may also be inclined relative to that shown.
  • the structural element 10 is shown in section, the interface being a broken line (shear key).
  • the modules comprise " grooves 18 and grooves 20 cooperating respectively with grooves 20 and grooves 18 of a module facing each other.This permits the mechanical effect (gearing effect) of the shear forces thus relieving the stresses in glue 13.
  • the blocks of UHPC are made from a base formulation (premix 1: see Table 2) comprising 2% of metal fibers.
  • the molds used are made of steel.
  • the test pieces are demolded after 7 days. No specific treatment was performed.
  • the average compressive strengths measured at 28 days on specimens with a diameter of 70 mm are 152 ⁇ 6 MPa for all series.
  • the surface treatment by sandblasting is carried out after demolding at 7 days.
  • the blocks are then glued using glue.
  • a double gluing is performed (application of the glue on the two faces of concrete to be assembled).
  • the specimens are then assembled vertically and then a horizontal pressure is exerted to remove any excess glue.
  • the average thickness of the joints is evaluated at 0 ' .S mm for series 1 and 3, 0.5 mm for series 2 and 2 mm for series 4.
  • test tubes of series 1 are maintained at a temperature of 60 ° C. ⁇ 2 in water for a period of 48 hours, and then they are tested (at 28 days).
  • test tubes of series 2 are maintained at 20 ° C. for 7 days and then are tested at 28 days.
  • test tubes of the 3 series are sanded then pasted at 7 days, preserved in water for 7 days, then tested at 28 days.
  • test specimens are sanded at 7 days, glued at 35 days and tested at 65 days.
  • the instrumentation makes it possible to evaluate the average slip along the glue joint during loading thanks to inductive displacement sensors LVDT (Linear Variable Differential Transformer) brand RDP®, stroke ⁇ 5 mm, precision 10-3 mm.
  • LVDT Linear Variable Differential Transformer
  • This sensor is disposed between the parts 123 and 122 of FIG.
  • a force sensor 1000 IcN, precision ⁇ 1 IcN, is disposed between the press and the top of the central concrete block (above the element 122 of Figure 1).
  • the information obtained by the various sensors is recorded by a Vishay 4000 acquisition chain with a frequency of 1 record per second throughout the loading.
  • the latter is driven in displacement with a ramping speed of 0.5 mm / min.
  • the use of flexible polyurethane glue provides an assembly 5 times more flexible but has however a resistance 9 times lower compared to the epoxy glue.
  • the average breaking strength with polyurethane glue is 1.1 MPa and 9.7 MPa for epoxy bonding.
  • the average tensile strength is 5.6 MPa with a very high rigidity of the assembly (3 times higher than that of epoxy bonding).
  • a behavior of the elastic-fragile type assembly is noted.

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Abstract

L'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un élément de structure (10) dans lequel au moins deux modules (12) en béton sont assemblés par collage, la résistance à la compression du béton étant supérieure à 80 MPa. Le procédé offre une alternative aux procédés déjà connus de fabrication d'élément de structure. L'invention se rapporte aussi à un élément de structure.

Description

PROCEDE DE FABRICATION ET ELEMENT DE STRUCTURE
La présente invention concerne un procédé de fabrication et un élément de structure. II existe des éléments de structure qui peuvent être composés de pièces métalliques assemblées entre elles par boulonnage ; il existe aussi des éléments de structure qui peuvent être composés de pièces en bois assemblées entre elles par collage. Le document intitulé « Structural response of slabs combining Ultra-High Performance Fiber Reinforced Concrètes (UHPFRC) and reinforced concrète » par Katrin Habel, Emmanuel Denarié et Eugen Bruhwiler, daté de juillet 2005, évoque des travaux de Alaee et Karihaloo de 2003 sur la réparation de structures en béton classique en collant un module en béton fibre à ultra-hautes performances à un module en béton classique endommagé de la structure.
Il y a un besoin pour d'autres types d'éléments de structure et de procédés de fabrication d'éléments de structure.
Le problème technique vise à réaliser des éléments de structure pour des ouvrages soumis à de fortes contraintes. La demanderesse a constaté que l'on peut, de manière surprenante, réaliser de tels éléments de structure par collage de pièces en béton. L'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un élément de structure dans lequel au moins deux modules en béton sont assemblés par collage, la résistance à la compression du béton étant supérieure à 80 MPa.
Selon une variante, la résistance à la compression du béton est supérieure à 90 MPa, de préférence supérieure à 100 MPa. Selon une variante, le procédé comprend, avant le collage des modules, une étape de réalisation d'au moins un des modules à plat.
Selon une variante, le procédé comprend une étape de traitement thermique d'au moins l'un des modules.
Selon une variante, les modules sont collés entre eux par leur face en regard, le procédé comprenant une étape de traitement d'au moins l'une des faces d'au moins l'un des modules.
Selon une variante, l'étape de traitement d'au moins l'une des faces d'au moins l'un des modules est réalisée par sablage, grenaillage ou application d'un retardateur puis lavage après réalisation du module. Selon une variante, le procédé comprend une étape de renforcement de l'élément de structure par un renforcement externe ou interne à au moins un des modules.
Selon une variante, le béton est un béton à très hautes performances. Selon une variante, le béton est un béton à ultra-hautes performances.
Selon une variante, le béton comporte des fibres.
Selon une variante, le béton utilisé sera décrit plus bas.
L'invention se rapporte aussi à un élément de structure comprenant au moins deux modules en béton collés, la résistance à la compression du béton étant supérieure à 80 MPa.
Selon une variante, la résistance à la compression du béton est supérieure à 90 MPa, de préférence supérieure à 100 MPa.
Selon une variante, le béton est un béton à très hautes performances. Selon une variante, le béton est un béton à ultra-hautes performances.
Selon une variante, le béton comporte des fibres.
Selon une variante, les fibres sont en un matériau choisi dans le groupe composé de matériau métallique, matériau minéral ou matériau organique.
Selon une variante, la colle est de la colle structurale. Selon une variante, les modules comportent un renforcement interne ou externe.
Selon une variante, l'interface entre les modules est une ligne brisée en coupe.
Selon une variante, l'élément décrit est obtenu selon le procédé décrit précédemment. Selon une variante, le béton utilisé sera décrit plus bas.
L'invention se rapporte également à l'élément de structure obtenu par le procédé décrit ci-dessus.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit de modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en référence aux dessins qui montrent :
- figure 1 , un exemple d'élément de structure;
- figure 2, un autre exemple d'élément de structure ;
- figure 3, un exemple d'interface au sein de l'élément de structure. L'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un élément de structure dans lequel au moins deux modules en béton sont assemblés par collage, la résistance à la compression du béton étant supérieure à 80 MPa. Le procédé offre une alternative aux procédés de fabrication déjà connus. Le procédé permet en particulier de réaliser un élément de structure plus aisément à partir de modules unitaires plus simples à fabriquer. De plus, le fait d'utiliser un béton dont la résistance est supérieure à 80 MPa permet la réalisation de modules dont le poids propre est moindre ce qui permet de réduire la contrainte permanente dans la colle ; la résistance de l'élément de structure est donc meilleure qu'avec un béton classique. La figure 1 montre un élément de structure 10. L'élément 10 comporte au moins deux modules 12 collés entre eux par des joints de colle 13. Les modules 12 sont de préférence en béton dont la résistance à la compression du béton est supérieure à 80 MPa ; par exemple le béton est un béton à très hautes performances ou un béton fibre à ultra-hautes performances, dont une définition sera donnée plus bas. L'élément 10 est aisément obtenu car les modules 12 sont d'une forme simple à obtenir. En effet, les modules 12 peuvent avoir des formes géométriques simples ce qui rend aisée leur construction individuelle ; les modules 12 sont par exemple des parallélépipèdes dont la construction par coffrage est simple à réaliser. Par élément de structure on entend un assemblage utilisé dans la construction d'un ouvrage. L'élément de structure peut notamment être une poutre. L'élément de structure peut aussi être un élément de décoration ou encore un élément en béton autonome ayant une fonction spécifique. L'élément de structure est un assemblage par collage d'unités appelées modules. Ces modules peuvent être fabriqués séparément. Les éléments de structure sont généralement soumis à des contraintes très importantes.
L'élément 10 peut comporter deux modules 12 ou plus collés entre eux. Le collage des modules permet de transmettre d'un module à l'autre les efforts subis par l'élément de structure 10. L'assemblage par collage entre les modules permet de transmettre des efforts de traction ou compression par l'intermédiaire du joint de colle, sollicité en cisaillement. Le collage assure ainsi une continuité dans la transmission des efforts d'un module à l'autre. Sur la figure 1, l'élément 10 comporte quatre modules 12, référencés 121, 122, 123, 124. L'élément 10 est par exemple une poutre dont la figure 1 en est une section transversale. Les modules 12 peuvent être des parallélépipèdes avec plusieurs faces, les modules étant collés entre eux selon l'une de leur face. Les modules, 12 ont au moins une face partiellement collée avec un autre module 12 unitaire. Les modules 12 peuvent aussi avoir plusieurs faces partiellement collées avec d'autres modules 12. Par exemple sur la figure 1, le module 121 comporte une face tournée vers le module 122 ; la face du module 121 est partiellement collée au module 122. Le module 122 est collé par deux de ses faces respectivement aux modules 121 et 123. Les modules 121 et 123 sont assemblés au module 124 par collage ; en particulier les modules 121 et 123 sont fixés au module 124 par encastrement. Deux rainures sont réalisées sur une des faces du module 124, les modules 121 et 123 étant insérés et collés dans ces rainures. La colle 13 utilisée est par exemple de la colle structurale (notamment de l'époxy, du polyuréthane, ou un liant minéral, comme par exemple un béton hautes performances ou ultra hautes performances). On utilisera de préférence une colle à base de liant minéral. Selon une variante, on utilisera de préférence une colle époxy. La colle structurale a une résistance suffisante pour réaliser des joints de structure. Un assemblage collé avec de la colle structurale est capable de supporter des efforts importants. On peut au préalable utiliser un primaire entre le module et la colle, le primaire améliorant l'ancrage de la colle au module. Le procédé de fabrication de l'élément de structure comprend une étape de collage des modules ; cette étape est réalisée par application de colle sur la face d'au moins l'un des deux modules. On peut appliquer la colle (et le primaire le cas échéant) sur l'une des deux faces des modules à coller ; de préférence, on applique la colle (et le primaire le cas échéant) sur les deux faces des modules à coller. Puis les deux modules sont pressés l'un vers l'autre. Par exemple, l'un des modules est placé sur l'autre de sorte à bénéficier de l'apesanteur pour favoriser le collage. Alternativement on peut assembler les modules verticalement puis une pression horizontale est exercée. Dans les deux cas, une pression est exercée afin d'éliminer tous les excès de colle. L'avantage est que l'assemblage est aisé car on peut assembler des modules de petite taille facilement manipulàbles. En effet, du fait de l'utilisation de bétons dont la résistance est supérieure à 80 MPa, il est possible de réaliser des modules moins volumineux ce qui permet de diminuer le poids propre des modules ; ceci permet de manipuler les modules sans moyen de levage. Ceci est
' plus avantageux que les bétons classiques dont la résistance est comprise entre 20 et 40 MPa et pour lesquels il est nécessaire de prévoir des armatures ; l'utilisation de tels bétons engendre des volumes et des poids propres plus important, ce qui rend plus difficilement manipulàbles des modules en de tels bétons. En outre, le procédé permet de renforcer localement l'élément de structure. En effet, le procédé permet d'adjoindre des modules supplémentaires à un endroit donné de l'élément de structure. Par exemple sur la figure 1, le module 124 peut être localement renforcé par collage de modules supplémentaires. L'avantage est donc de pouvoir amincir l'élément de structure en un endroit où les efforts sont moindres et de pouvoir renforcer l'élément de structure en un endroit où les efforts sont plus importants. De plus, il est possible de varier l'épaisseur de l'élément de structure de manière simple sans qu'il soit nécessaire de prévoir un coffrage sinueux de l'élément de structure. Ceci présente aussi l'avantage de pouvoir optimiser la géométrie de l'élément de structure final.
Le procédé comprend en outre, avant le collage des modules, une étape de réalisation d'au moins un des modules en béton à plat. Dans le cas où le béton est fibre, ceci permet d'obtenir une orientation orthotrope des fibres dans le plan, ce qui peut être valorisé dans la conception de l'élément de structure assemblé par collage. Par exemple sur la figure 1, les fibres seront orientées dans le plan horizontal du module 124,. ce qui augmente la résistance en flexion du module 124. L'orientation préférentielle des fibres est obtenue par un compromis entre la formulation du béton fibre, la géométrie des modules et le mode de coulage adopté. En coulant des éléments minces, à plat avec un mélange s 'écoulant dans le sens de la longueur, les fibres vont se placer dans le plan et auront une orientation orthotrope. Egalement il est possible de réaliser un module de grandes dimensions et de couper ce module en modules de tailles inférieures, à façon, en fonction des besoins. Ceci permet par exemple de réaliser le module de grande dimension en un certain endroit puis de le transporter plus facilement une fois découpé à la dimension requise en modules de plus petites tailles. Les modules peuvent aussi être fabriqués autrement ; par exemple les modules peuvent être fabriqués par injection dans un moule fermé dans une quelconque position, ou par extrusion.
Le procédé peut comprendre une étape de traitement thermique d'au moins l'un des modules. Ceci présente l'avantage d'accélérer le mécanisme d'hydratation du liant et par suite de stabiliser les retraits du matériau. Les modules acquièrent ainsi rapidement leurs dimensions finales ce qui permet d'accélérer la fabrication de l'élément de structure par collage. Ceci permet d'éviter que les joints de colle travaillent et s'endommagent sous l'effet des contraintes générées par les déformations différées restreintes inhérentes aux bétons.
Le procédé peut aussi comprendre, avant le collage une étape de traitement d'au moins l'une des faces d'au moins l'un des modules à coller. De préférence, les faces en regard des modules à coller sont traitées. Le traitement permet d'améliorer l'adhérence de la colle sur les modules ; en effet, le traitement de surface permet de modifier l'état de surface en supprimant la couche de peau créée par le moulage du module. Le traitement permet d'éviter que la colle soit appliquée sur une surface lisse telle qu'elle apparaît au sortir du coffrage du module ; le traitement est un traitement permettant de rendre plus rugueuse la surface sur laquelle la colle est appliquée. A titre d'exemple, le traitement est réalisé par grenaillage ou par sablage. L'avantage du sablage est que l'on conserve une meilleure planéité de la surface du module traité ; l'avantage du grenaillage est d'obtenir une surface plus rugueuse. Il est possible aussi d'utiliser un retardateur d'hydratation lors de la fabrication des modules. Ce retardateur est répandu sur les moules aux endroits qui correspondent aux surfaces qui seront collées. Après décoffrage des modules, un lavage par passage au jet d'eau haute pression permet d'enlever la couche de surface moulée et d'obtenir une rugosité suffisante pour un bon collage. Un ou plusieurs modules peuvent comporter un renforcement 16. Ceci permet d'augmenter la résistance du ou des modules, et donc d'augmenter la résistance de l'élément de structure. Le renforcement 16 peut être métallique (armatures métalliques) ou composite (fibres de verre, fibres1 de- carbone, enrobées d'epoxy). Ce renforcement 16 peut être interne à au moins un module. Ce renforcement 16 intégré au sein d'un module peut être passif ou actif (précontrainte par pré-tension). Le renforcement 16 peut aussi être externe à au moins un module. Dans ce dernier cas, il est possible de renforcer l'élément de structure en insérant lors de l'assemblage par collage le renforcement externe au béton. Des plats métalliques ou composites peuvent ainsi être collés. Le renforcement 16 externe peut aussi être rapporté après collage des modules en béton. Des câbles de précontraintes par post-tension peuvent être glissés dans le sens long de l'élément de structure collé (soit en externe, soit dans des réservations aménagées dans les modules lors de leur fabrication). Le béton peut contenir des fibres. Les fibres utilisées dans le béton peuvent être des fibres métalliques, organiques ou minérales. Les fibres permettent d'améliorer le transfert des efforts entre le béton et le renforcement continu, en particulier lorsque les épaisseurs de bétons sont faibles. La nature des fibres utilisées peut varier d'un module à l'autre en fonction des performances attendues pour chacun d'eux. Des mélanges de différentes natures de fibres sont possibles.
Lors de l'assemblage, on peut disposer un nombre de modules variable dans l'élément de structure, en fonction des sollicitations mécaniques qui existent dans l'ouvrage final.
La figure 2 montre un autre exemple de réalisation de l'élément de structure 10. L'élément 10 est un autre exemple de poutre obtenue à partir de modules de plus petite dimension. L'élément 10 comporte des modules 121, 122, 123, 124, 125, 126. Les modules 124, 125, 126 sont par exemple moins épais que les modules 121, 122, 123. Les modules 121, 122, 123 sont collés entre eux par des joints de colle 13. Les modules 124, 125, 126 sont aussi collés entre eux par des joints de colle 13, mais également collés aux modules 121, 122, 123 par des joints de colle 13. De préférence, les joints de colle 13 entre les modules 121, 122, 123 sont décalés par rapport aux joints de colle 13 entre les modules 124, 125, 126. Ceci permet de renforcer les zones de pollage entre les modules 121, 122, 123. Les modules 121, 122, 123 permettent de réaliser par exemple une poutre d'une certaine longueur, avec des modules unitaires de plus petite longueur, ce qui facilite la construction de la poutre. Les modules 124, 125, 126 permettent de renforcer et rigidifier la poutre constituée par les modules 121, 122, .123 ; l'utilisation des modules 124, 125, 126 permet de faciliter le collage avec la poutre, car ils sont plus aisés à manipuler lors du collage. Un renforcement 16 peut aussi être mis en place dans un ou plusieurs modules.
Les modules sont en béton dont la résistance à la compression est supérieure ou égal à 80 MPa. De préférence, la résistance à la compression est supérieure à 90 MPa, avantageusement' supérieure à 100 MPa. Le béton est par exemple du béton à très hautes performances (en abrégé BTHP). Les modules 12 peuvent aussi être en béton à ultra-hautes performances, en particulier en béton fibre à ultra-hautes performances (en abrégé BFUP). Les modules 12 sont par exemple d'au moins 2 cm d'épaisseur, de préférence entre 2 et 10 cm d'épaisseur, de préférence entre 2 et 4 cm d'épaisseur. Ceci permet de noyer les armatures et de les disposer le plus près de la surface inférieure des modules. Ceci permet en outre de favoriser l'orientation orthotrope des fibres lors du coulage.
Les bétons à très hautes performances comprennent une matrice cimentaire telle que décrite ci-après. Leur résistance à la compression est supérieure à 80 MP, de préférence supérieure à 90 MPa, avantageusement supérieure à 100 MPa.
Les bétons fibres à ultra-hautes performances sont des bétons ayant une matrice cimentaire telle que décrite ci- après contenant des fibres. Il est renvoyé au document intitulé « Bétons fibres à ultra-hautes performances » du Service d'études techniques des routes et autoroutes (Setra) et de l'Association Française de Génie Civil (AFGC). La résistance de ces bétons à la compression est supérieure à 120 MPa, en général supérieure à 150 MPa. Les fibres sont métalliques, organiques, ou un mélange des deux. Le dosage en liant est élevé (le ratio E/C est faible; en général le ratio E/C est d'au plus environ 0.3).
La matrice cimentaire comprend en général du ciment (Portland), un élément à réaction pouzzolanique (notamment fumée de silice) et un sable fin. Les dimensions respectives sont des intervalles choisis, selon la nature et les quantités respectives. Par exemple, la matrice cimentaire peut comprendre: du ciment Portland du sable fin - un élément de type fumée de silice éventuellement de la farine de quartz et/ou un filler calcaire les quantités étant variables et les dimensions des différents éléments étant choisis entre la gamme micronique ou submicronique et le millimètre, avec une dimension maximale n'excédant pas en général 5mm. un superplastifiant étant ajouté en général avec l'eau de gâchage. A titre d'exemple de matrice cimentaire, on peut citer celles décrites dans les demandes de brevet EP-A-518777, EP-A-934915, WO-A-9501316, WO-A-9501317, WO-A-9928267, WO-A-9958468, WO-A-9923046, WO-A-0158826, auxquelles il est renvoyé pour plus de détails.
Les fibres ont des caractéristiques de longueur et de diamètre telles qu'elles confèrent effectivement les caractéristiques mécaniques attendues. Leur quantité est généralement faible, par exemple entre 1 et 8% en volume. Des exemples de matrices sont les BPR, Bétons à Poudre Réactive, tandis que les exemples de BFUP sont les bétons BSI de Eiffage, Ductal® de Lafarge, Cimax® de Italcementi et BCV de Vicat.
Des exemples spécifiques sont les bétons suivants: 1) ceux résultant des mélanges de a - un ciment Portland choisi dans le groupe constitué par les ciments Portland ordinaires dits "CPA", les ciments Portland à haute performance dits "CPA-HP", les ciments Portland à haute performance et à prise rapide dits "CPA-HPR" et les ciments Portland à faible teneur en aluminate tricalcique (C3A), de type normal ou à haute performance et à prise rapide; b - une microsilice vitreuse dont les grains ont en majeure partie un diamètre compris dans la gamme 100 A-0,5 micron, obtenue comme sous-produit dans l'industrie du zirconium, la proportion de cette silice étant de 10 à 30 % en poids du poids du ciment; c - un agent super plastifiant réducteur d'eu et/ou un agent fluidifiant en proportion globale de 0,3 % à 3 % (poids de l'extrait sec par rapport au poids de ciment); d - un sable de carrière constitué de grains de quartz qui ont en majeure partie un diamètre compris dans la gamme 0,08 mm - 1,0 mm; e - éventuellement d'autres adjuvants.
2) ceux résultant du mélange de: a - un ciment d'une granulométrie correspondant à un diamètre harmonique moyen ou égal à 7 μm, de préférence compris entre 3 et 7 μm; b - un mélange de sables de bauxites calcinées de différentes granulométries, le sable le plus fin ayant une granulométrie moyenne inférieure à lmm et le sable le plus grossier ayant une granulométrie moyenne inférieure à 10mm; c - de la fumée de silice dont 40% des particules ont une dimension inférieure à 1 μm, le diamètre harmonique moyen étant voisin de 0,2 μm, et de préférence de 0,1 μm; d - un agent anti-mousse; e - un superplastifiant réducteur d'eau; f - éventuellement des fibres; et de l'eau; les ciments, les sables et la fumée de silice présentant une répartition granulométrique telle que l'on ait au moins trois et au plus cinq classes granulométriques différentes, le rapport entre le diamètre harmonique moyen d'une classe granulométrique et de la classe immédiatement supérieure étant d'environ 10.
3) ceux résultant du mélange de: • a - un ciment Portland; b - éléments granulaires; c - éléments fins à réaction pouzzolanique; d - fibres métalliques; e - agent dispersant; et de l'eau; les éléments granulaires prépondérants ont une grosseur de grain maximale D au plus égale à 800 micromètres, en ce que les fibres métalliques prépondérantes ont une longueur individuelle 1 comprise dans la gamme 4 mm - 20 mm, en ce que le rapport R entre la longueur moyenne L des fibres et ladite grosseur maximale D des éléments granulaires est au moins égal à 10 et en ce que la quantité des fibres métalliques prépondérantes est telle que le volume de ces fibres est de 1 ,0 % à 4,0 % du volume du béton après la prise.
4) ceux résultant du mélange de: a - 100 p. de ciment Portland; b - 30 à 100 p., ou mieux 40 à 70 p., de sable fin ayant une grosseur de grains d'au moins 150 micromètres; c - 10 à 40 p. ou mieux 20 à 30 p. de silice amorphe ayant une grosseur de grains Inférieure à 0.5 micromètres; d - 20 à 60 p. ou mieux 30 à 50 p., de quartz broyé ayant une grosseur de grains inférieure à 10 micromètres; e - 25 à 100 p., ou mieux 45 à 80 p. de laine d'acier; f- un fluidifiant, g - 13 à 26 p., ou mieux 15 à 22 p., d'eau. Une cure thermique est prévue.
5) ceux résultant du mélange de: a - du ciment ; b - des éléments granulaires ayant une grosseur de grain maximale Dmax d'au plus 2 mm, de préférence d'au plus 1 mm ; c - des éléments à réaction pouzzolanique ayant une taille de particules élémentaires d'au plus 1 μm, de préférence d'au plus 0,5 μm; d - des constituants capables d'améliorer la ténacité de la matrice choisis parmi des éléments aciculaires ou plaquettaires ayant une taille moyenne d'au plus 1 mm, et présents dans une proportion volumique comprise entre 2,5 et 35% du volume cumulé des éléments granulaires (b) et des éléments à réaction pouzzolanique (c); e - au moins un agent dispersant et répondant aux conditions suivantes:
(1) le pourcentage en poids de l'eau E par rapport au poids cumulé du ciment (a) et des éléments (c) est compris dans la gamme 8-24 %; (2) les fibres présentent- une longueur individuelle L d'au moins 2 mm et un rapport L/phi, phi étant le diamètre des fibres, d'au moins 20; (3) le rapport R entre la longueur moyenne L des fibres et la grosseur de grain maximale Dmax des éléments granulaires est d'au moins 10; (4) la quantité de fibres est telle que leur volume est inférieur à 4% et de préférence à 3,5% du volume du béton après la prise.
6) ceux résultant du mélange de: a - du ciment; b - des éléments granulaires; c - des éléments à réaction pouzzolanique ayant une taille de particules élémentaires d'au plus 1 μm, de préférence d'au plus 0,5 μm; d - des constituants capables d'améliorer la ténacité de la matrice choisis parmi des éléments aciculaires ou plaquettaires ayant une taille moyenne d'au plus 1 mm, et présents dans une proportion volumique comprise entre 2,5 et 35% du volume cumulé des éléments granulaires (b) et des éléments à réaction pouzzolanique (c); e - au moins un agent dispersant; et répondant aux conditions suivantes : (1) le pourcentage en poids de l'eau E par rapport au poids cumulé du ciment (a) et des éléments (c) est compris dans la gamme 8-24% ; (2) les fibres présentent une longueur individuelle L d'au moins 2 mm et un rapport L/phi, phi étant le diamètre des fibres, d'au moins 20; (bis) le rapport R entre la longueur moyenne L des fibres et la taille de grain D75 de l'ensemble des constituants (a), (b), (c) et (d) est d'au moins 5, de préférence d'au moins 10; 4) la quantité de fibres est telle que leur volume est inférieur à 4% et de préférence à 3,5% du volume du béton après la prise; (5) l'ensemble des constituants (a), (b), (c) et (d) présente une taille de grain D75 d'au plus 2 mm, de préférence, d'au plus 1 mm, et une taille de grain D50 d'au plus 200 μm de préférence d'au plus 150 μm.
7) ceux résultant du mélange de: a - du ciment; b - des éléments granulaires ayant une grosseur de grain maximale D d'au plus 2 mm, de préférence d'au plus 1 mm; c - des éléments fins à réaction pouzzolanique ayant une taille de particule élémentaire d'au plus 20 μm, de préférence d'au plus 1 μm; d - au moins un agent dispersant; et répondant aux conditions suivantes: (e) le pourcentage en poids de l'eau par rapport au poids cumulé du ciment (a) et des éléments (c) est compris entre 8 et 25%;
(f) les fibres organiques présentent une longueur individuelle L d'au moins 2 mm et un rapport L/phi, phi étant le diamètre des fibres, d'au moins 20; (g) le rapport R entre la longueur moyenne L des fibres et la grosseur de grain maximale D des éléments granulaires est d'au moins 5, h) la quantité de fibres est telle que leur volume représente au plus 8 % du volume du béton après la prise.
8) ceux résultant du mélange de: a - du ciment; b - des éléments granulaires; c - des éléments à réaction pouzzolanique ayant une taille de particules élémentaires d'au plus 1 μm, de préférence d'au plus 0,5 μm; d - au moins un agent dispersant; et répondant aux conditions suivantes:!) le pourcentage en poids de l'eau E par rapport au poids cumulé C du ciment (a) et des éléments (c) est compris dans la gamme 8-24%; (2) les fibres présentent une longueur individuelle L d'au moins 2 mm et un rapport L/phi, phi étant le diamètre des fibres, d'au moins 20; (3) le rapport
R entre la longueur moyenne L des fibres et la taille de grain D75 de l'ensemble des constituants (a), (b) et (c) est d'au moins 5, de préférence d'au moins 10; (4) la quantité de fibres est telle que leur volume est au plus de 8% du volume du béton après la prise; (5) l'ensemble des constituants (a), (b) et (c) présente une taille de grain D75 d'au plus 2mm, de préférence, d'au plus 1 mm, et une taille de grain D50 d'au plus 150 μm, de préférence d'au plus 100 μm.
9) ceux résultant du mélange de: a - au moins un liant hydraulique du groupe constitué par les ciments Portland classe G (API), les ciments Portland classe H (API) et les autres liants hydrauliques à faible teneur en aluminates, b - une microsilice de granulométrie comprise dans la gamme 0,1 à 50 micromètres, à raison de 20 à 35% en poids par rapport au liant hydraulique, c - un ajout de particules moyennes, minéral et/ou organique, de granulométrie comprise dans la gamme 0,5-200 micromètres à raison de 20 à 35% en poids par rapport au liant hydraulique, la quantité dudit ajout de particules moyennes étant inférieure ou égale à la quantité de microsilice, -un agent -superplastifiant et/ou fluidifiant hydrosoluble en proportion comprise entre 1% et 3% en poids par rapport au liant hydraulique, et de l'eau en quantité au plus égale à 30% du poids du liant hydraulique.
10) ceux résultant du mélange de: a - du ciment; b - des éléments granulaires ayant une taille de grain Dg d'au plus 10 mm; . c - des éléments à réaction pouzzolanique ayant une taille de particules élémentaires comprise entre 0,1 et 100 μm; d - au moins un agent dispersant; e - des fibres métalliques- et organiques; et répondant aux conditions: (1) le pourcentage en poids de l'eau par rapport au poids cumulé du ciment (a) et des éléments (c) est compris dans la gamme 8-24 %;
- (2) les fibres métalliques présentent une longueur moyenne Lm d'au moins 2 mm, et un rapport h/dl , dl étant le diamètre des fibres, d'au moins 20; (3) le rapport Vi/V du volume Vi des fibres métalliques au volume V des fibres organiques est supérieur à
1, et le rapport Lrn/Lo de la longueur des fibres métalliques à la longueur des fibres organiques est supérieure à 1; (4) le rapport R entre la longueur moyenne Lm des fibres métalliques et la taille Dg des éléments granulaires est d'au moins 3; (5) la quantité de fibres métalliques est telle que leur volume est inférieur à 4 % du volume du béton après la prise et (6) les fibres organiques présentent une température de fusion inférieure à 300°C, une longueur moyenne Lo supérieure à 1 mm et un diamètre Do d'au plus 200 μm, la quantité de fibres organiques étant telle que leur volume est compris entre 0,1 et 3 % du volume du béton.
Comme indiqué plus haut, un traitement (ou cure) thermique peut être mis en œuvre sur ces bétons. Par exemple, la cure thermique comprend, après la prise hydraulique, le chauffage à une température de 9O0C ou plus pendant plusieurs heures, typiquement 9O0C pendant 48 heures.
Les exemples de fibres sont donnés en relation avec le BFUP, mais s'appliquent aux bétons décrits précédemment, en particulier le béton à très hautes performances.
La figure 3 montre un exemple d'interface au sein de l'élément de structure 10. L'interface est entre deux modules 12 référencés 121 et 122. L'interface est la zone située entre deux faces de modules différents ; l'interface correspond à la zone d'application de la colle 13. L'interface peut comporter différentes formes. Il peut s'agir d'un plan, les faces en regard des modules étant planes. Sur les figures 1 et 2 l'interface entre les modules est plane et perpendiculaire au plan des figures ; l'interface peut aussi être inclinée par rapport à celle représentée. Sur la figure 3, l'élément de structure 10 est représenté en coupe, l'interface étant une ligne brisée (clé de cisaillement). Les modules comportent" des rainures 18 et des gorges 20 coopérant respectivement avec des gorges 20 et des rainures 18 d'un module en regard. Ceci permet le passage par effet mécanique (effet d'engrenage) des efforts de cisaillement soulageant ainsi les contraintes dans la colle 13. EXEMPLES
Tests avec différents types de colles
Tableau 1 : conditions d'essai
Figure imgf000015_0001
Fabrication des corps d'épreuves
Les blocs de BFUP sont fabriqués à partir d'une formulation de base (premix 1 : voir tableau 2) comprenant 2 % de fibres métalliques.
Tableau 2 : Composition du premix 1
Figure imgf000015_0002
Les moules utilisés sont en acier. Les éprouvettes sont démoulées après 7 jours. Aucun traitement spécifique n'a été effectué. Les résistances moyennes à la compression mesurées à 28 jours sur des éprouvettes de diamètre 70 mm sont de 152 ± 6 MPa pour toutes les séries. Le traitement de surface par sablage est effectué après démoulage à 7 jours.
24 heures après l'application du primaire, les blocs sont ensuite encollés à l'aide de la colle. Un double encollage est effectué (application de la colle sur les deux faces de béton à assembler). Les éprouvettes sont ensuite assemblées verticalement puis une pression horizontale est exercée afin d'éliminer tous les excès de colle. L'épaisseur moyenne des joints est évaluée à 0'.S mm pour les séries 1 et 3, 0.5 mm pour la série 2 et 2 mm pour la série 4.
Les éprouvettes de la série 1 sont maintenues à une température de 60 0C ± 2 dans l'eau pendant une durée de 48 heures, puis elles sont testées (à 28 jours).
Les éprouvettes de la série 2 sont maintenues à 2O0C pendant 7 jours puis sont testées à 28 jours.
Les éprouvettes de la série 3 sont sablées puis encollées à 7 jours, conservées dans l'eau pendant 7 jours, puis testées à 28 jours.
Pour la dernière série, les éprouvettes sont sablées à 7 jours, encollées à 35 jours et testées à 65 jours.
Tableau 3 : Description du planning de fabrication et de cure de chaque série
Figure imgf000016_0001
Instrumentation
L'instrumentation permet d'évaluer le glissement moyen le long du joint de colle en cours de chargement grâce à des capteurs de déplacement inductif LVDT (Linear Variable Differential Transformer) de marque RDP®, de course ± 5 mm, de précision 10-3 mm. Ce capteur est disposé entre les pièces 123 et 122 de la figure 1.
Un capteur de force 1000 IcN, de précision ± 1 IcN, est disposé entre la presse et le haut du bloc central en béton (au-dessus de l'élément 122 de la figure 1). Les informations obtenues par les différents capteurs sont enregistrées par une chaîne d'acquisition Vishay 4000 avec une fréquence de 1 enregistrement par seconde tout au long du chargement.
Ce dernier est piloté en déplacement avec une vitesse de montée en charge de 0.5 mm/min.
Tableau 4 : Résultats des séries 1 à 4
Figure imgf000017_0001
L'utilisation de colle souple polyuréthane permet d'obtenir un assemblage 5 fois plus souple mais présente cependant une résistance 9 fois plus faible par rapport à la colle époxy. La résistance moyenne à la rupture avec la colle polyuréthane est de 1,1 MPa et 9,7 MPa pour le collage époxy.
Concernant le collage minéral élaboré à partir du premix 1, la résistance moyenne à la rupture est de 5,6 MPa avec une très forte rigidité de l'assemblage (3 fois supérieure à celle du collage époxy). De plus un comportement de l'assemblage de type élastique -fragile est noté.
Concernant la dernière série, le collage minéral effectué 28 jours après le coulage des pièces ne permet pas d'atteindre le même niveau de performance que celle de la série 3. Il semblerait donc qu'il faille procéder au collage rapidement après le démoulage des pièces, c'est-à-dire dans les premiers jours qui suivent la fabrication des pièces à assembler.
En conclusion, il est possible de coller des modules en béton afin d'obtenir des éléments de structure résistant à des contraintes importantes. De plus, il est possible d'utiliser différents types de colles, chacune ayant des avantages et inconvénients adaptés à des situations différentes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un élément de structure dans lequel au moins deux modules en béton sont assemblés par collage, la résistance à la compression du béton étant supérieure à 80 MPa.
2. Le procédé selon la revendication I5 dans lequel on utilise un béton dont la résistance à la compression du béton est supérieure à 90 MPa, de préférence supérieure à 100 MPa.
3. Le procédé selon la revendication 1 ou 2 comprenant, avant le collage des modules, une étape de réalisation d'au moins un des modules à plat.
4. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 3 comprenant une étape de traitement thermique d'au moins l'un des modules.
5. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les modules sont collés entre eux par leur face en regard, le procédé comprenant une étape de traitement d'au moins l'une des faces d' au moins l'un des modules.
6. Le procédé selon la revendication 5, dans lequel l'étape de traitement d'au moins l'une des faces d'au moins l'un des modules est réalisée par sablage, grenaillage ou application d'un retardateur puis lavage après réalisation du module.
7. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant une étape de renforcement de l'élément de structure par un renforcement externe ou interne à au moins un des modules.
8. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 7, le béton étant un béton à très hautes performances.
9. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 7 le béton étant un béton à ultra- hautes performances.
10. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 9, le béton comporte des fibres.
11. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel le béton résulte - • 1) du mélange de a - un ciment Portland choisi dans le groupe constitué par les ciments Portland ordinaires dits "CPA", les ciments Portland à haute performance dits "CPA-HP", les ciments Portland à haute performance et à prise rapide dits "CPA-HPR" et les ciments Portland à faible teneur en aluminate tricalcique (C3A), de type normal ou à haute performance et à prise rapide; b - une microsilice vitreuse dont les grains ont en majeure partie un diamètre compris dans la gamme 100 A-0,5 micron, obtenue comme sous-produit dans l'industrie du zirconium, la proportion de cette silice étant de 10 à 30 % en poids du poids du ciment; . c - un agent super plastifiant réducteur d'eu et/ou un agent fluidifiant en proportion globale de 0,3 % à 3 % (poids de l'extrait sec par rapport au poids de ciment); d - un sable de carrière constitué de grains de quartz qui ont en majeure partie un diamètre compris dans la gamme 0,08 mm - 1,0 mm; e - éventuellement d'autres adjuvants ; ou
2) du mélange de a - un ciment d'une granulométrie correspondant à un diamètre harmonique moyen ou égal à 7 μm, de préférence compris entre 3 et 7 μm; b - un mélange de sables de bauxites calcinées de différentes granulométries, le sable le plus fin ayant une granulométrie moyenne inférieure à lmm et le sable le plus grossier ayant une granulométrie moyenne inférieure à 10mm; c - de la fumée de silice dont 40% des particules ont une dimension inférieure à 1 μm, le diamètre harmonique moyen étant voisin de 0,2 μm, et de préférence de 0,1 μm; d - un agent anti-mousse; e - un superplastifiant réducteur d'eau; f - éventuellement des fibres; et de l'eau; les ciments, les sables et la fumée de silice présentant une répartition granulométrique telle que l'on ait au moins trois et au plus cinq classes granulométriques différentes, le rapport entre le diamètre harmonique moyen d'une classe granulométrique et de la classe immédiatement supérieure étant d'environ 10 ; ou
3) du mélange de a - un ciment Portland; b - éléments granulaires; c - éléments fins à réaction pouzzolanique; d - fibres métalliques; e - agent dispersant; et de l'eau; les éléments granulaires prépondérants ont une grosseur de grain maximale D au plus égale à 800 micromètres, en ce que les fibres métalliques prépondérantes ont une longueur individuelle 1 comprise dans la gamme 4 mm - 20 mm, en ce que le rapport R entre la longueur moyenne L des fibres et ladite grosseur maximale D des éléments granulaires est au moins égal à 10 et en ce que la quantité des fibres métalliques prépondérantes est telle que le volume de ces fibres est de 1,0 % à 4,0 % du volume du béton après la prise ; ou
4) du mélange de a - 100 p. de ciment Portland; b - 30 à 100 p., ou mieux 40 à 70 p., de sable fin ayant une grosseur de grains d'au moins 150 micromètres; c - 10 à 40 p. ou mieux 20 à 30 p. de silice amorphe ayant une grosseur de grains Inférieure à 0.5 micromètres; d - 20 à 60 p. ou mieux 30 à 50 p., de quartz broyé ayant une grosseur de grains inférieure à 10 micromètres; e - 25 à 100 p., ou mieux 45 à 80 p. de laine d'acier; f- un fluidifiant, g - 13 à 26 p., ou mieux 15 à 22 p., d'eau, une cure thermique étant prévue ; ou 5) du mélange de a - du ciment ; b - des éléments granulaires ayant une grosseur de grain maximale Dmax d'au plus 2 mm, de préférence d'au plus 1 mm ; c - des éléments à réaction pouzzolanique ayant une taille de particules élémentaires d'au plus 1 μm, de préférence d'au plus 0,5 μm; d - des constituants capables d'améliorer la ténacité de la matrice choisis parmi des éléments aciculaires ou plaquettaires ayant une taille moyenne d'au plus 1 mm, et présents dans une proportion volumique comprise entre 2,5 et 35% du volume cumulé des éléments granulaires (b) et des éléments à réaction pouzzolanique (c); e - au moins un agent dispersant et répondant aux conditions suivantes:
(1) le pourcentage en poids de l'eau E par rapport au poids cumulé du ciment (a) et des éléments (c) est compris dans la gamme 8-24 %; (2) les fibres présentent une longueur individuelle L d'au moins 2 mm et un rapport L/phi, phi étant le diamètre des fibres, d'au moins 20; (3) le rapport R entre la longueur moyenne L des fibres et la grosseur de grain maximale Dmax des éléments granulaires est d'au moins 10; (4) la quantité de fibres est telle que leur volume est inférieur à 4% et de préférence à 3,5% du volume du béton après la prise ; ou 6) du mélange de ; a - du ciment; b - des éléments granulaires; c - des éléments à réaction pouzzolanique ayant une taille de particules élémentaires d'au plus 1 μm, de préférence d'au plus 0,5 μm; d - des constituants capables d'améliorer la ténacité de la matrice choisis parmi des éléments aciculaires ou plaquettaires ayant une taille moyenne d'au plus 1 mm, et présents dans une proportion volumique comprise entre 2,5 et 35% du volume cumulé des éléments granulaires (b) et des éléments à réaction pouzzolanique (c); e - au moins un agent dispersant; et répondant aux conditions suivantes : (1) le pourcentage en poids de l'eau E par rapport au poids cumulé du ciment (a) et des éléments (c) est compris dans la gamme 8-24% ; (2) les fibres présentent une longueur individuelle L d'au moins 2 mm et un rapport L/phi, phi étant le diamètre des fibres, d'au moins 20; (bis) le rapport R entre la longueur moyenne L des fibres et la taille de grain D75 de l'ensemble des constituants (a), (b), (c) et (d) est d'au moins 5, de préférence d'au moins 10; 4) la quantité de fibres est telle que leur volume est inférieur à 4% et de préférence à 3,5% du volume du béton après la prise; (5) l'ensemble des constituants (a), (b), (c) et (d) présente une taille de grain D75 d'au plus 2 mm, de préférence, d'au plus 1 mm, et une taille de grain D50 d'au plus 200 μm de préférence d'au plus 150 μm ; ou 7) du mélange de a - du ciment; b - des éléments granulaires ayant une grosseur de grain maximale D d'au plus 2 mm, de préférence d'au plus 1 mm; c - des éléments fins à réaction pouzzolanique ayant une taille de particule élémentaire d'au plus 20 μm, de préférence d'au plus 1 μm; d - au moins un agent dispersant; et répondant aux conditions suivantes: (e) le pourcentage en poids de l'eau par rapport au poids cumulé du ciment (a) et des éléments (c) est compris entre 8 et 25%; (f) les fibres organiques présentent une longueur individuelle L d'au moins 2 mm et un rapport L/phi, phi étant le diamètre des fibres, d'au moins 20; (g) le rapport R entre la longueur moyenne L des fibres et la grosseur de grain maximale D des éléments granulaires est d'au moins 5, h) la quantité de fibres est telle que leur volume représente au plus 8 % du volume du béton après la prise ; ou
8) du mélange de a - du ciment; b - des éléments granulaires; c - des éléments à réaction pouzzolanique ayant une taille de particules élémentaires d'au plus 1 μm, de préférence d'au plus 0,5 μm; d - au moins un agent dispersant; et répondant aux conditions suivantes: 1) le pourcentage en poids de l'eau E par rapport au poids cumulé C du ciment (a) et des éléments (c) est compris dans la gamme 8-24%; (2) les fibres présentent une longueur individuelle L d'au moins 2 mm et un rapport L/phi, phi étant le diamètre des fibres, d'au moins 20; (3) le rapport R entre la longueur moyenne L des fibres et la taille de grain D75 de l'ensemble des constituants (a), (b) et (c) est d'au moins 5, de préférence d'au moins 10; (4) la quantité de fibres est telle que leur volume est au plus de 8% du volume du béton après la prise; (5) l'ensemble des constituants (a), (b) et (c) présente une taille de grain D75 d'au plus 2mm, de préférence, d'au plus 1 mm, et une taille de grain D50 d'au plus 150 μm, de préférence d'au plus 100 μm ; ou
9) du mélange de : a - au moins un liant hydraulique du groupe constitué par les ciments Portland classe G (API), les ciments Portland classe H (API) et les autres liants hydrauliques à faible teneur en aluminates, b - une microsilice de granulométrie comprise dans la gamme 0,1 à 50 micromètres, à raison de 20 à 35% en poids par rapport au liant hydraulique, c - un ajout de particules moyennes, minéral et/ou organique, de granulométrie comprise dans la gamme 0,5-200 micromètres à raison de 20 à 35% en poids par rapport au liant hydraulique, la quantité dudit ajout de particules moyennes étant inférieure ou égale à la quantité de microsilice, -un agent superplastifiant et/ou fluidifiant hydrosoluble en proportion comprise entre 1% et 3% en poids par rapport au liant hydraulique, et de l'eau en quantité au plus égale à 30% du poids du liant hydraulique ; ou 10) du mélange de : a - du ciment; b - des éléments granulaires ayant une taille de grain Dg d'au plus 10 mm; c - des éléments à réaction pouzzolanique ayant une taille de particules élémentaires comprise entre 0,1 et 100 μm; d - au moins un agent dispersant; e — des fibres métalliques et organiques; et répondant aux conditions: (1) le pourcentage en poids de l'eau par rapport au poids cumulé du ciment (a) et des éléments (c) est compris dans la gamme 8-24 %; (2) les fibres métalliques présentent une longueur moyenne Lm d'au moins 2 mm, et un rapport h/dl, dl étant le diamètre des fibres, d'au moins 20; (3) le rapport VW du volume Vi des fibres métalliques au volume V des fibres organiques est supérieur à 1, et le rapport Lm/Lo de la longueur des fibres métalliques à la longueur des fibres organiques est supérieure à 1; (4) le rapport R entre la longueur moyenne Lm des fibres métalliques et la taille Dg des éléments granulaires est d'au moins 3; (5) la quantité de fibres métalliques est telle que leur volume est inférieur à 4 % du volume du béton après la prise et (6) les fibres organiques présentent une température de fusion inférieure à 300°C, une longueur moyenne Lo supérieure à 1 mm et un diamètre Do d'au plus 200 μm, la quantité de fibres organiques étant telle que leur volume est compris entre 0,1 et 3 % du volume du béton.
12. Elément de structure comprenant au moins deux modules en béton collés, la résistance à la compression du béton étant supérieure à 80 MPa.
13. L'élément selon la revendication 12, le béton étant un béton à très hautes performances.
14. L'élément selon la revendication 12, le béton étant un béton à ultra-hautes performances.
15. L'élément selon l'une des revendications 12 à 14, le béton comportant des fibres.
16. L'élément selon la revendication 15, dans lequel les fibres sont en un matériau choisi dans le groupe composé de matériau métallique, matériau minéral ou matériau organique.
17. L'élément selon l'une des revendications 12 à 16, dans lequel la colle est de la colle structurale.
18. L'élément selon l'une des revendications 12 à 17, dans lequel les modules comportent un renforcement interne ou externe':
19. L'élément selon l'une des revendications 12 à 18, dans lequel l'interface entre les modules est une ligne brisée en coupe.
20. L'élément selon l'une des revendications 12 à 19 obtenu selon le procédé selon l'une des revendications 1 à 11.
21. L'élément selon l'une des revendications 12 à 20, dans lequel le béton résulte 1) du mélange de a - un ciment Portland choisi dans le groupe constitué par les ciments Portland
' ordinaires dits "CPA", les ciments Portland à haute performance dits "CPA-HP", les ciments Portland à haute performance et à prise rapide dits "CPA-HPR" et les ciments Portland à faible teneur en aluminate tricalcique (C3A), de type normal ou à haute performance et à prise rapide; b - une microsilice vitreuse dont les grains ont en majeure partie un diamètre compris dans la gamme 100 A-0,5 micron, obtenue comme sous-produit dans • l'industrie du zirconium, la proportion de cette silice étant de 10 à 30 % en poids du poids du ciment; c - un agent super plastifiant réducteur d'eu et/ou un agent fluidifiant en proportion globale de 0,3 % à 3 % (poids de l'extrait sec par rapport au poids de ciment); d - un sable de carrière constitué de grains de quartz qui ont en majeure partie un diamètre compris dans la gamme 0,08 mm - 1,0 mm; e - éventuellement d'autres adjuvants ; ou
2) du mélange de a - un ciment d'une granulométrie correspondant à un diamètre harmonique moyen ou égal à 7 μm, de préférence compris entre 3 et 7 μm; b - un mélange de sables de bauxites calcinées de différentes granulométries, le sable le plus fin ayant une granulométrie moyenne inférieure à lmm et le sable le plus grossier ayant une granulométrie moyenne inférieure à 10mm; c - de la famée de silice dont 40% des particules ont une dimension inférieure à 1 μm, le diamètre harmonique moyen étant voisin de 0,2 μm, et de préférence de 0,1 μm; d - un agent anti-mousse; e - un superplastifiant réducteur d'eau; f - éventuellement des fibres; et de l'eau; les ciments, les sables et la fumée de silice présentant une répartition granulométrique telle que l'on ait au moins trois et au plus cinq classes granulométriques différentes, le rapport entre le diamètre harmonique moyen d'une classe granulométrique et de la classe immédiatement supérieure étant d'environ 10 ; ou
3) du mélange de a - un ciment Portland; b - éléments granulaires; c - éléments fins à réaction pouzzolanique; d - fibres métalliques; e - agent dispersant; et de l'eau; les éléments granulaires prépondérants ont une grosseur de grain maximale D au plus égale à 800 micromètres, en ce que les fibres métalliques prépondérantes ont une longueur individuelle 1 comprise dans la gamme 4 mm - 20 mm, en ce que le rapport R entre la longueur moyenne L des fibres et ladite grosseur maximale D des éléments granulaires est au moins égal à 10 et en ce que la quantité des fibres métalliques prépondérantes est telle que le volume de ces fibres est de 1,0 % à 4,0 % du volume du béton après la prise ; ou
4) du mélange de a - 100 p. de ciment Portland; b - 30 à 100 p., ou mieux 40 à 70 p., de sable fin ayant une grosseur de grains d'au moins 150 micromètres; c - 10 à 40 p. ou mieux 20 à 30 p. de silice amorphe ayant une grosseur de grains Inférieure à 0.5 micromètres; d - 20 à 60 p. ou mieux 30 à 50 p., de quartz broyé ayant une grosseur de grains inférieure à 10 micromètres; e - 25 à 100 p., ou mieux 45 à 80 p. de laine d'acier; f- un fluidifiant, g - 13 à 26 p., ou mieux 15 à 22 p., d'eau, une cure thermique étant prévue ; ou
5) du mélange de a - du Ciment ; b - des éléments granulaires ayant une grosseur de grain maximale Dmax d'au plus 2 mm, de préférence d'au plus 1 mm ; c - des éléments à réaction pouzzolanique ayant une taille de particules élémentaires d'au plus 1 μm, de préférence d'au plus 0,5 μm; d - des constituants capables d'améliorer la ténacité de la matrice choisis parmi des éléments aciculaires ou plaquettaires ayant une taille moyenne d'au plus 1 mm, et présents dans une proportion volumique comprise entre 2,5 et 35% du volume cumulé des éléments granulaires (b) et des éléments à réaction pouzzolanique (c); e - au moins un agent dispersant et répondant aux conditions suivantes: (1) le pourcentage en poids de l'eau E par rapport au poids cumulé du ciment
(a) et des éléments (c) est compris dans la gamme 8-24 %; (2) les fibres présentent une longueur individuelle L d'au moins 2 mm et un rapport L/phi, phi étant le diamètre des fibres, d'au moins 20; (3) le rapport R entre la longueur moyenne L des fibres et la grosseur de grain maximale Dmax des éléments granulaires est d'au moins 10; (4) la quantité de fibres est telle que leur volume est inférieur à 4% et de préférence à 3,5% du volume du béton après la prise ; ou
6) du mélange de a - du ciment; b - des éléments granulaires; c - des éléments à réaction pouzzolanique ayant une taille de particules élémentaires d'au plus 1 μm, de préférence d'au plus 0,5 μm; d - des constituants capables d'améliorer la ténacité de la matrice choisis parmi des éléments aciculaires ou plaquettaires ayant une taille moyenne d'au plus 1 mm, et présents dans une proportion volumique comprise entre 2,5 et 35% du volume cumulé des éléments granulaires (b) et des éléments à réaction pouzzolanique (c); e - au moins un agent dispersant; et répondant aux conditions suivantes : (1) le pourcentage en poids de l'eau E par rapport au poids cumulé du ciment (a) et des éléments (c) est compris dans la gamme 8-24% ; (2) les fibres présentent une longueur individuelle L d'au moins 2 mm et un rapport L/phi, phi étant le diamètre des fibres, d'au moins 20; (bis) le rapport R entre la longueur moyemie L des fibres et la taille de grain D75 de l'ensemble des constituants (a), (b), (c) et (d) est d'au moins 5, de préférence d'au moins 10; 4) la quantité de fibres est telle que leur volume est inférieur à 4% et de préférence à 3,5% du volume du béton après la prise; (5) l'ensemble des constituants (a), (b), (c) et (d) présente une taille de grain D75 d'au plus 2 mm, de préférence, d'au plus 1 mm, et une taille de grain D50 d'au plus 200 μm de préférence d'au plus 150 μm ; ou
7) du mélange de a - du ciment; b - des éléments granulaires ayant une grosseur de grain maximale D d'au plus 2 mm, de préférence d'au plus 1 mm; c - des éléments fins à réaction pouzzolanique ayant une taille de particule élémentaire d'au plus 20 μm, de préférence d'au plus 1 μm; d - au moins un agent dispersant; et répondant aux conditions suivantes: (e) le pourcentage en poids de l'eau par rapport au poids cumulé du ciment (a) et des éléments (c) est compris entre 8 et 25%; (f) les fibres organiques présentent une longueur individuelle L d'au moins 2 mm et un rapport L/phi, phi étant le diamètre des fibres, d'au moins 20; (g) le rapport R entre la longueur moyenne L des fibres et la grosseur de grain maximale D des éléments granulaires est d'au moins 5, h) la quantité de fibres est telle que leur volume représente au plus 8 % du volume du béton après la prise ; ou
8) du mélange de a - du ciment; b - des éléments granulaires; c - des éléments à réaction pouzzolanique ayant une taille de particules • élémentaires d'au plus 1 μm, de préférence d'au plus 0,5 μm; d - au moins un agent dispersant; et répondant aux conditions suivantes: 1) le pourcentage en poids de l'eau E par rapport au poids cumulé C du ciment (a) et des éléments (c) est compris dans la gamme 8-24%; (2) les fibres présentent une longueur individuelle L d'au moins 2 mm et un rapport L/phi, phi étant le diamètre des fibres, d'au moins 20; (3) le rapport R entre la longueur moyenne L des fibres et la taille de grain D75 de l'ensemble des constituants (a), (b) et (c) est d'au moins 5, de préférence d'au moins 10; (4) la quantité de fibres est telle que leur volume est au plus de 8% du volume du béton après la prise; (5) l'ensemble des constituants (a), (b) et (c) présente une taille de grain D75 d'au plus 2mm, de préférence, d'au plus 1 mm, et une taille de grain D50 d'au plus 150 μm, de préférence d'au plus 100 μm ; ou
9) du mélange de : a - au moins un liant hydraulique du groupe constitué par les ciments Portland classe G (API), les ciments Portland classe H (API) et les autres liants hydrauliques à faible teneur en aluminates, b - une microsilice de granulométrie comprise dans la gamme 0,1 à 50 micromètres, à raison de 20 à 35% en poids par rapport au liant hydraulique, c - un ajout de particules moyennes, minéral et/ou organique, de granulométrie comprise dans la gamme 0,5-200 micromètres à raison de 20 à 35% en poids par rapport au liant hydraulique, la quantité dudit ajout de particules moyennes étant inférieure ou égale à la quantité de microsilice, -un agent superplastifiant et/ou fluidifiant hydrosoluble en proportion comprise entre 1% et 3% en poids par rapport au liant hydraulique, et de l'eau en quantité au plus égale à 30% du poids du liant hydraulique ; ou
10) du mélange de : a - du ciment; b - des éléments granulaires ayant une taille de grain Dg d'au plus 10 mm; c - des éléments à réaction pouzzolanique ayant une taille de particules élémentaires comprise entre 0,1 et 100 μm; d - au moins un agent dispersant; e - des fibres métalliques et organiques; et répondant aux conditions: (1) le pourcentage en poids de l'eau par rapport au poids cumulé du ciment (a) et des éléments (c) est compris dans la gamme 8-24 %; (2) les fibres métalliques présentent une longueur moyenne Lm d'au moins 2 mm, et un rapport h/dl, dl étant le diamètre des fibres, d'au moins 20; (3) le rapport WV du volume Vi des fibres métalliques au volume V des fibres organiques est supérieur à 1, et le rapport Lm/Lo de la longueur des fibres métalliques à la longueur des fibres organiques est supérieure à 1; (4) le rapport R entre la longueur moyenne Lm des fibres métalliques et la taille Dg des éléments granulaires est d'au moins 3; (5) la quantité de fibres métalliques est telle que leur volume est inférieur à 4 % du volume du béton après la prise et (6) les fibres organiques présentent une température de fusion inférieure à 300°C, une longueur moyenne Lo supérieure à 1 mm et un diamètre Do d'au plus 200 μm, la quantité de fibres organiques étant telle que leur volume est compris entre 0,1 et 3 % du volume du béton.
22. Elément de structure obtenu par le procédé selon l'une des revendications 1 à 11.
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