Béton auto-consolidant - Vue d'ensemble du SCC

SCC - Semelle
Heure: 00:21
Cette vidéo montre la mise en place d'un SCC pour une assise. Notez la facilité avec laquelle il coule, même dans les coins, sans ségrégation. Merci à BASF pour les séquences vidéo.

Le béton auto-consolidant (SCC) est reconnu comme l'une des plus grandes avancées de l'industrie du béton. En utilisant de nouveaux adjuvants et quelques modifications de mélange, nous pouvons maintenant produire du béton qui coule facilement sans ségrégation (là où l'agrégat grossier se sépare de la pâte de ciment). Le béton qui sépare perd de sa résistance et se traduit par des zones en nid d'abeille à côté du coffrage. C'est la nature auto-consolidante du SCC qui le rend si précieux dans la construction. Le SCC peut prendre des formes très complexes ou des formes qui ont beaucoup de barres d'armature (encombrement des barres d'armature) et ne laissent toujours aucun vide. Le béton normal devrait être fortement vibré dans ces applications pour éliminer toutes les bulles d'air emprisonnées à côté des coffrages et des armatures et faire entrer le béton.

QU'EST-CE QUE LE BÉTON AUTO-CONSOLIDANT?

Commençons par la définition simple, puis augmentons d'un cran. Le SCC est un béton extrêmement fluide qui n'a jamais besoin d'être consolidé pour remplir des coffrages ou couler. Placé à plat, comme pour une dalle, il est pratiquement autonivelant. Cela ressemble un peu à une pâte à crêpes grumeleuse. La consistance est mesurée par ce qu'on appelle l'écoulement d'affaissement, où nous mesurons la largeur de la flaque d'eau laissée lorsqu'un cône d'affaissement est rempli et soulevé. L'écoulement d'affaissement pour le SCC varie de 19 à 30 pouces. Cependant, le béton auto-consolidant n'est PAS simplement du béton qui coule. Si c'est tout ce qu'il y avait à faire, nous pourrions simplement utiliser beaucoup d'eau.

VIDÉO: SCC - PAS DE VIBRATON
Temps: 01:06
Le béton auto-consolidant s'écoule facilement entre les obstructions pour remplir un coffrage sans vibration. Merci à Euclid Chemical pour ce segment vidéo.

La définition actuellement acceptée de ce qui fait du bon CCN comporte trois parties:

• Haute fluidité - Il coule facilement dans les détails les plus fins du coffrage ou des moules et autour des armatures sous son propre poids. Ceci est également appelé maniabilité ou capacité de remplissage (ce qui signifie qu'il remplit facilement un formulaire).
• Capacité de passage - La capacité de s'écouler dans des espaces restreints, comme des barres d'armature en acier encombrées ou des endroits étroits dans le coffrage.
• Stabilité - C'est la grande différence entre le SCC et le béton simplement humide et bâclé. La stabilité implique que même à des affaissements très élevés (ou des coulées d'affaissement), le béton ne se sépare pas, il reste homogène et il n'y a pas de séparation de l'agrégat de la pâte de ciment. Il existe en fait deux types de stabilité: la stabilité dynamique (ce qui signifie qu'il reste stable pendant son transport et son placement) et la stabilité statique (ce qui signifie qu'il reste stable - l'agrégat ne se dépose pas et il ne saigne pas excessivement lorsqu'il est sous les formes mais pas encore durci).

Une fois durci, le SCC n'est pas très différent du béton conventionnel. En fait, comme nous utilisons des superplastifiants (réducteurs d'eau haut de gamme) pour obtenir la fluidité et beaucoup de fines, nous pouvons souvent doser le béton pour des rapports eau-ciment très faibles et obtenir des résistances très élevées et une faible perméabilité.

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MATÉRIAUX POUR BÉTON AUTO-CONSOLIDANT

Cet énorme mur aux armatures fortement encombrées a été coulé en un seul ascenseur avec SCC. Lafarge Amérique du Nord

Le SCC et le béton conventionnel ne diffèrent que par quelques modifications de dosage mineures et quelques adjuvants. Mais dans de nombreux cas, l'entrepreneur ne saura même pas ce qu'il y a dans le mélange, mais précisera plutôt les performances requises en termes de maniabilité (affaissement), de capacité de passage, de stabilité et de résistance. Lafarge a même un nom, Agila, pour son mélange exclusif de SCC.

Il existe trois types de mélanges SCC:

• teneur élevée en poudre et adjuvant réducteur d'eau haut de gamme (HRWRA)
• faible teneur en poudre, HRWRA et un adjuvant modifiant la viscosité (VMA)
• teneur en poudre modérée, HRWRA et une dose modérée de VMA

La poudre dont il est question ici est tous les matériaux fins, y compris le ciment, les cendres volantes, le laitier de haut fourneau granulé broyé, la fumée de silice et la charge de calcaire broyé. Cela épaissit le mélange, maintient l'agrégat grossier stable dans la matrice et contribue également à l'affaissement. Voici quelques éléments à comprendre sur les matériaux d'un mélange SCC:

• La fraction d'agrégat grossier dans le mélange sera beaucoup plus faible (environ 30%) et la taille sera plus petite (environ ½ pouce de taille supérieure)
• La quantité de ciment Portland sera généralement faible, inférieure à 300 livres / verge cube ou inférieure à la moitié du total des matériaux cimentaires
• D'autres matériaux à base de ciment seront à haute teneur en cendres volantes dans la gamme de 20 à 40% du total des scories de matériaux à base de ciment dans cette gamme également, et souvent de la fumée de silice
• La poudre, qui comprend les matériaux cimentaires, peut être complétée par du calcaire moulu.
• Le rapport eau-matériaux cimentaires est souvent assez bas - aussi bas que 0,27 dans certains mélanges, bien que 0,4 soit plus typique.
• L'adjuvant modifiant la viscosité (VMA) augmente la viscosité pour maintenir le mélange stable. Sans beaucoup de poudre dans le mélange, le VMA est utilisé pour épaissir le mélange et éviter la ségrégation. «Chaque mélange de SCC que nous faisons à New York, nous utilisons un VMA parce que les producteurs n'ont pas beaucoup d'influence sur la carrière», a déclaré Bill Phelan d'Euclid Chemical. «Les carrières expédient ce qu'elles veulent, mais les producteurs prêts à l'emploi doivent avoir un mélange qui fonctionne tous les jours et le VMA le maintient cohérent. Dans d'autres parties du pays, cependant, des mélanges bien calibrés et riches en poudre ont tendance à être la norme.
• Les réducteurs d'eau haut de gamme pour les mélanges SCC ont récemment été principalement ceux à base de polycarboxylates, qui ont une incroyable capacité à augmenter l'affaissement à de faibles doses. Les polycarboxylates, cependant, ont créé des problèmes de moussage et d'ajout d'air indésirable au mélange, de sorte qu'un agent démoussant est ajouté. Il y a également eu des problèmes de pertes soudaines par effondrement. Il est recommandé que pour les distances de transport plus longues, le producteur envisage d'utiliser un HRWRA à base de naphtalène au lieu d'un polycarboxylate.

Gardez à l'esprit que les mélanges SCC sont un peu compliqués, nécessitant juste le bon équilibre entre tous les matériaux, l'eau et les adjuvants. Trouvez plus d'informations sur conception de mélange de béton . Essayez toujours un mélange comme celui-ci avant de commencer un travail. «Sur tout projet concret important, vous devez faire un stage de test», a déclaré Phelan. «Ne pratiquez pas le travail de quelqu'un d'autre!

VIDÉO: SCC - FLOWING
Heure: 00:32
Le béton auto-consolidant s'écoule facilement sous son propre poids. Notez qu'il n'y a pas de ségrégation, même sur le bord d'attaque du béton. Le gars avec la pelle s'attendait à devoir pousser le béton dans la semelle, mais il a finalement abandonné. Merci à Euclid Chemical pour ce segment vidéo.

AVANTAGES DU BÉTON AUTO-CONSOLIDANT

Les avantages d'utiliser du béton qui coule en place pratiquement sans effort sont évidents pour quiconque travaille avec du béton. Nous obtenons ce genre de béton depuis des années en ajoutant de l'eau. Malheureusement, comme nous le savons, l'ajout d'eau diminue la résistance du béton et conduit à la ségrégation.

Le rêve ultime est de pouvoir mettre en place les formulaires puis de faire venir le chauffeur du camion prêt à l'emploi et de les remplir sans aucun autre travailleur sur le chantier. Cela n'arrivera peut-être jamais, mais un CCS correctement dosé et placé offre de nombreux avantages:

• Travail réduit car aucune vibration n'est nécessaire pour le béton dans les coffrages et peu ou pas de chape est nécessaire pour les travaux plats.
• Pas besoin de s'inquiéter de la qualité des vibrations - un entrepreneur qui utilisait SCC m'a dit une fois que les gars du vibrateur le quittaient toujours avec SCC, il n'avait pas besoin de s'inquiéter des compétences de l'opérateur.
• Une construction plus rapide car le béton se place si rapidement - un camion peut être déchargé en aussi peu qu'une minute!
• Très bonne qualité de surface finie - SCC peut prendre presque une surface semblable à un miroir et peut produire du béton avec des détails très fins. C'est vraiment avantageux avec les sculptures et c'est pourquoi les préfabriqués l'aiment tellement. Il peut même s'écouler dans les zones de tirage négatif.

Le béton auto-consolidant s'écoule facilement et rapidement d'un camion prêt à l'emploi.

Le béton auto-consolidant peut fournir des pièces moulées extrêmement détaillées. Lafarge Agilia

• Il est plus simple de détailler l'acier d'armature, car il peut être assez encombré et encore être complètement rempli de béton.
• Chantiers plus silencieux ou ateliers de préfabrication car il n'y a pas de bruit de vibreur. Si vous avez déjà été dans une usine de préfabrication lorsque les vibrateurs sont allumés, vous savez ce que je veux dire.
• Sécurité accrue car les opérateurs de vibrateurs ne sont pas sur les coffrages ou ne traînent pas les tuyaux et les cordons autour du site, et il y a moins de bruit.

Avec ces avantages, certains se demanderaient: «Alors pourquoi n'utilisons-nous pas le SCC partout»? » La perception est que c'est le coût qui empêche une utilisation plus large du SCC - ces mélanges utilisent des amendes et des adjuvants qui peuvent augmenter le prix d'une cour de béton de 10 $ à 15 $, bien que certains producteurs puissent ajouter un supplément pouvant atteindre 30 $. La meilleure approche pour contrôler le coût est de travailler avec votre producteur de prêt à l'emploi pour obtenir le mélange optimal pour l'utilisation prévue.

CONSTRUCTION EN BÉTON AUTO-CONSOLIDANT

La construction est l'endroit où SCC brille vraiment. Quoi de mieux qu'un mélange qui se consolide, éliminant toutes les vibrations, les lignes de levage et les bugholes? Pour les travaux plats, les mélanges SCC peuvent être décrits comme autonivelants, tandis que le béton formé peut être autolissant. Voici quelques conseils sur la construction avec SCC:

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• Le SCC peut être livré dans des camions prêts à l'emploi, bien que les camions ne soient souvent pas complètement pleins, car le SCC peut se déplacer dans le camion et même s'échapper. Les camions transportant du SCC se sont même renversés lorsque la charge complète s'est déplacée pendant un virage.
• Lors de la mise en place du SCC, il doit pouvoir s'écouler sous son propre poids à partir d'un seul endroit si possible. Le SCC peut s'écouler horizontalement jusqu'à 33 pieds ou plus. Les murs et les colonnes peuvent même être pompés de bas en haut.
• SCC pompe très facilement et avec des pressions de pompage réduites. La teneur en air a tendance à rester plus stable dans un mélange SCC pendant le pompage que pour le béton conventionnel.

Le SCC circule facilement autour des obstructions sans aucune vibration nécessaire. Joe Woolhead pour iCrete

Ces cages d'ascenseur ont été coulées en un seul élévateur à l'aide de SCC, malgré le souci que les coffrages n'étaient pas suffisamment solides ou étroits pour supporter la pression. Point pour point

Les dalles autonivelantes ne nécessitent qu'une finition minimale pour obtenir un sol plat. Lafarge Agilia

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Le coffrage doit être conçu pour une pleine tête liquide. Cela signifie qu'il y aura encore 150 livres de pression pour chaque pied de hauteur des formulaires. C'est un danger pour le CCN car il se place si rapidement et peut développer des pressions menant à des éruptions. Il y a eu de sérieuses éruptions avec le SCC et il est connu pour trouver et fuir à travers même de très petits espaces dans leur coffrage.

• Tous les SCC ne sont pas les mêmes, alors demandez à la société de mélange prêt à l'emploi de fournir un mélange qui convient à votre application. Des applications spécifiques peuvent exiger plus ou moins de capacité de remplissage, de capacité de passage ou de stabilité.
• Non seulement les vibrations ne sont pas nécessaires, mais elles peuvent endommager le CCS en provoquant une ségrégation. Pour mélanger les ascenseurs, les vibrateurs peuvent être utilisés, mais seulement pendant quelques secondes.

• Les dalles n'ont pas été une application populaire de SCC - du moins pas avant maintenant. «Nous avons aidé à développer des mélanges auto-nivelants légèrement moins visqueux mais qui ne nécessitent presque aucune finition», a déclaré Caroline Talbot d'Euclid. «C'est un marché de niche mais en croissance. Pour les petites coulées, les allées et autres, le QC supplémentaire et le coût peuvent ne pas en valoir la peine, mais pour les dalles commerciales ou les planchers de bâtiments, le béton autonivelant serait un gros avantage. Sur les sols qui n'ont pas de tolérances de planéité élevées, le SCC peut être placé avec un flottement minimal. Si vous appliquez une texture, même une finition brossée, ne commencez pas trop tôt ou le béton retombera sur une surface lisse.
• Le durcissement est important pour le SCC car il s'agit souvent d'un mélange à faible rapport eau-ciment. Les mélanges à faible teneur en eau peuvent développer un retrait autogène, où le ciment non hydraté consomme toute l'eau de la matrice de béton. Le durcissement humide est le meilleur, mais appliquez au moins un composé de cure pour protéger la surface du dessèchement.

BÉTON AUTO-CONSOLIDANT POUR TRAVAUX DÉCORATIFS

Le SCC peut être utilisé pour des travaux décoratifs de toute nature. Il accepte la couleur, qu'elle soit intégrale ou sèche, aussi facilement que n'importe quel béton. L'emboutissage des plats SCC peut être une expérience intéressante - ne commencez pas trop tôt ou les lignes disparaîtront simplement dans le béton.

SCC permet des moulages avec ce genre de détails. Lafarge Agilia

Pourfolio Custom Concrete à San Diego, CA

Cependant, l'utilisation la plus courante du CCN pour les travaux décoratifs est le béton moulé détaillé (préfabriqué) ou les coffrages complexes. La grande fluidité du SCC force tout l'air hors du moule et donne des surfaces vitreuses parfaites. Rappelez-vous, cependant, qu'avec SCC, tout défaut, même léger dans les coffrages, sera directement reflété dans le béton fini. Sélectionnez également soigneusement vos agents de démoulage pour éviter les bugholes (minuscules bulles d'air emprisonnées qui adhèrent aux surfaces du coffrage). Dans un article de Construction en béton une étude qui a conclu que la meilleure libération de forme était un agent réactif à base de légumes sur une forme bien assaisonnée.

Découvrez plus d'informations sur l'utilisation du SCC pour le béton préfabriqué et sur la mise en place d'un opération de préfabrication .

Le SCC a également été utilisé pour les comptoirs en béton, principalement avec succès. Lorsqu'il est coulé face vers le bas, le SCC peut produire une surface vitreuse qui peut ne pas nécessiter de polissage. Comme pour tout béton, expérimentez d'abord pour trouver les meilleurs mélanges et techniques pour votre application. Les experts conseillent que suffisamment de béton pour tout le comptoir soit mélangé en un seul lot et placé en une seule coulée. Comme pour tous les SCC, il est préférable de couler à partir d'un seul endroit et de laisser le poids du béton se pousser dans les coffrages ou les moules.

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TEST DU BÉTON AUTO-CONSOLIDANT

VIDÉO: SCC - SPREADING
Heure: 00:39
Le béton auto-consolidant s'écoule facilement lorsque le cône d'affaissement est retiré. Merci à Euclid Chemical pour ce segment vidéo.

Le principal test utilisé sur le terrain pour le CCS est le slump flow, bien qu'il existe actuellement d'autres tests sur le terrain. Voici une brève description de chacun - plus d'informations peuvent être trouvées dans la méthode d'essai ASTM appropriée.

• La fluidité d'affaissement est mesurée avec le test d'écoulement d'affaissement, qui a été normalisé sous la norme ASTM C 1611, «Slump Flow of Self-Consolidating Concrete». Ce test commence comme un test d'affaissement standard, bien que de nombreux techniciens de test retournent le cône à l'envers pour le rendre plus facile à remplir. Lorsque le cône est soulevé, le SCC s'étale comme une pâte à crêpes. L'écoulement d'affaissement est mesuré comme le diamètre de la crêpe. Les mélanges SCC typiques ont des écoulements d'affaissement allant de 18 à 30 pouces.
• J-ring-Le J-Ring est une mesure de la capacité de passage du béton - avec quelle facilité il s'écoule à travers les obstructions et les armatures. Le test J-Ring est normalisé comme ASTM C 1621, «Passing Ability of Self-Consolidating Concrete by J-Ring». Le J-Ring est une cage de barres d'armature qui est installée autour du cône d'affaissement. Le test d'écoulement d'affaissement est exécuté avec et sans l'anneau en J en place et la capacité de passage est la différence d'écoulement d'affaissement. Une différence supérieure à 2 pouces indique une mauvaise capacité de dépassement.
• Test T20 (ou T50) - Il s'agit d'une mesure de la viscosité du béton et est mesurée comme le temps nécessaire pour que le béton dans le test d'affaissement atteigne un diamètre de 20 pouces (ou 50 centimètres). Un T20 entre 2 et 5 secondes est considéré comme un béton à faible viscosité. Récemment, des tampons avec un cercle imprimé de 20 pouces ont été développés pour faciliter ce test. Le T20 est spécifié dans ASTM C 1611.

Le test J-Ring mesure la capacité de passage du SCC à travers une cage d'armature. ASTM

Un test d'écoulement d'affaissement est souvent effectué avec le cône du bidonville à l'envers. Bill Palmer

Le test T20 mesure la viscosité en chronométrant le nombre de secondes nécessaires pour que le béton s'étende à 20 pouces de diamètre. Conseil de recherche sur les transports

• Indice de stabilité visuelle (VSI) - Il s'agit d'un test purement subjectif qui est également décrit dans la norme ASTM C 1611. Le technicien observe le béton au fur et à mesure qu'il s'étale dans le test d'écoulement d'affaissement. Un nombre de 0 à 3 est attribué-0 pour aucune ségrégation à 3 pour une ségrégation évidente et une séparation de la pâte (ciment, eau et fines) de la matrice de béton. Un VSI de 0 ou 1 indique un mélange stable, tandis qu'un 2 ou 3 est instable.
• Sonde de ségrégation - Pas encore normalisé, ce test mesure la ségrégation en plaçant un mince anneau de fil au-dessus du SCC et en mesurant à quelle distance il s'enfonce dans le béton en deux minutes. Ce test promet de fournir une valeur quantitative du potentiel de ségrégation.

RESSOURCES SUPPLÉMENTAIRES EN BÉTON AUTO-CONSOLIDANT

Quelques endroits à visiter pour plus d'informations:

• www.selfconsolidatingconcrete.org - ce site Web a été créé par la National Ready Mixed Concrete Association et contient de nombreuses informations sur le CCN.

• Institut américain du béton ( www.concrete.org ) - ACI a récemment publié ACI 237R-07 qui combine les connaissances actuelles de l'industrie du béton sur le CCN.