LA VIBRATION

DES BETONSVersion finale du 12 octobre 2007

Pourquoi vibrer le béton…?

AIR

Gravillons

SableEau

adjuvants

Pourquoi vibrer le béton…?

Pourquoi vibrer le béton ? Obtenir un matériau homogène et le plus compact

(ou serré) possible : minimum d’air, de vide, sans ségrégation

Remplissage intégral des coffrages et des moules Sans vibration :

les bulles d’air restent piégées au cœur de la pâte, le béton est foisonné.

Pourquoi vibrer le béton…?

vibration

Pourquoi vibrer le béton…?

Une vibration adaptée apporte :

une densité du béton plus élevée, (donc une porosité plus faible)

gain de résistance mécanique, meilleure durabilité du béton,

une mise en œuvre plus aisée, meilleur remplissage des coffrages, meilleure esthétique des parements, bonne adhérence béton/armatures,

Comparaison vibré – non vibré :

Non vibré Vibré

la différence de poids entre les deux éprouvettes

d’un même béton 

béton non vibré m=1.7696Kg

pour le béton vibré m=2.384Kg

Les 3 procédés de vibration La vibration externe :

Vibration transmise au béton par le coffrage ou par le moule

La vibration interne : Vibration transmise directement dans la masse

du béton par des aiguilles vibrantes La vibration de surface :

Vibration transmise directement au béton par sa surface au moyen d’une règle vibrante

Matériel de vibration Vibrateurs internes : aiguilles vibrantes

pneumatiques (Ø 25 à 150mm), électriques à moteur incorporé (Ø 25 à 90mm), mécanique (Ø 25 à 70mm).

Matériel de vibration Vibrateurs externes

pneumatiques, électriques.

à utiliser suivant des modes opératoires précis

Vibrateurs de surface

règles vibrantes de surface ‘lisseuses’ ne dispensent pas d’une vibration dans la

masse

Vibration avec les aiguilles vibrantes

Paramètres importants

Le diamètre de l’aiguille est : déterminé en fonction des dimensions de l’élément, limité en fonction de la densité et de l’espacement des

armatures (prévoir éventuellement des cheminées!),

La masse de l’aiguille : l’aiguille doit pouvoir s’enfoncer sous son propre poids

dans le béton frais, la masse doit donc être adaptée en fonction de la

consistance du béton.

Paramètres importants (suite) La fréquence de vibration de l’aiguille :

la fréquence idéale varie suivant la taille des granulats,

gravillons et graviers basses fréquences (10000 tr/mn),

sables, ciment et fines hautes fréquences (20000 tr/mn),

La longueur de l’aiguille : elle ne doit pas dépasser l’épaisseur de la

couche de béton, généralement de 30 à 50 cm

Mise en œuvre avec les aiguilles vibrantes

Règles usuelles générales 1/3 Limiter la hauteur de chute du béton Epaisseur des couches de béton : 30 à 50cm Vibrer le béton avant le début du durcissement Maintenir une vitesse de bétonnage aussi constante

que possible Ne pas vibrer plus longtemps que nécessaire Introduire rapidement l’aiguille dans la masse Immerger l’aiguille verticalement ou sous un angle

faible Repiquer la couche inférieure sur 10 à 20 cm Ressortir l’aiguille d’autant plus lentement que le

béton est ferme Le trou laissé par l’aiguille doit se refermer lors de la

remontée

Vibration avec les aiguilles vibrantes

Vibration avec les aiguilles vibrantes

Règles usuelles générales 2/3

Ne jamais mettre en contact direct l’aiguille avec les armatures ou le coffrage (risques d’apparitions de fantômes d’armatures, de ségrégation, de ressuage),

Éviter de laisser le vibreur en marche s’il n’est pas dans le béton (détérioration prématurée),

Eviter la mise en place et la vibration du béton sous forte pluie pouvant entraîner un « lavage » des granulats un excès d’eau du béton de surface.

Vibration avec les aiguilles vibrantes

Règles usuelles générales 3/3

Ne pas utiliser l’aiguille pour déplacer le béton (entraîne de la ségrégation),

Ne pas vibrer directement le béton d’enrobage (risque de mauvais serrage dans la masse),

Respecter un maillage d’introduction du vibreur pas de poste fixe !

Risque lié à une vibration trop longue du béton

Vibration avec les aiguilles vibrantes

la vibration : une succession de zones concentriques

• la zone périphérique déjà serrée et

désaérée ;• une zone en cours de plastification

qui absorbe la totalité de l’énergie au fur et à mesure que l’on s’éloigne de la source vibratoire ;

• une zone qui n’est plus accessible à la vibration, car elle ne reçoit pratiquement plus d’énergie. Les deux premières zones constituent le rayon d’action de l’aiguille vibrante.

Vibration avec les aiguilles vibrantes Éléments verticaux

Choix du diamètre de l’aiguille :

D diamètre d’action de l’aiguille = 10 x d Δ espacement entre deux points d’introduction de

l’aiguille :8 à 9 x diamètre de l’aiguille

d diamètre de l’aiguille :d = e/7 (e=épaisseur du voile)

d’où D = 1,4 e et Δ = 0,85 D

Epaisseur du voile (cm) Diamètre de l’aiguille (cm)

20 3

25 3,5

30 4

Vibration avec les aiguilles vibrantes

Éléments verticaux Choix du diamètre d de l’aiguille :

Exemple : voile de 20 cm,

e=20 cm

d=?

diamètre d’action D souhaité : 1,4 x 20 = 28 cm (environ)

diamètre d idéal de l’aiguille : 28 mm d=30mmd=30mm

D = 1,4 x e = 28cm

banches

béton

0,85 x D

= 25 cm

D=35mm e=25cm Δ=8,5xd

D=50mm e=25cm

D=25mm e=25cm

manque de vibration si respect écartement 8,5xd

survibration si points d’introduction trop rapprochés

manque de vibration compensé par survibration coffrage

grande partie de l’énergie dans le coffrage!, augmenter l’espacement Δ

> 8,5 d Attention aux « fantômes » de

coffrage

Mise en œuvre avec les aiguilles vibrantes

Éléments verticaux Choix du diamètre de l’aiguille :

Exemple : voile de 30 cm, d=40mm

Zone vibrée ép.: 50 cm maxi

10 x d

Zone d’action du vibreur

Descendre le vibreur de 10 à 15 cm dans la couche précédente assure une meilleure homogénéité de l’ensemble des couches

Mise en œuvre avec les aiguilles vibrantes

Éléments verticaux Choix du diamètre de l’aiguille :

! ATTENTION !

si l’aiguille est trop petite, il faudra avoir un espacement plus serré, donc perte de temps.

si l’aiguille est trop grosse, une grande partie de l’énergie passe dans le coffrage (pertes!) et la vibration du coffrage peut créer des défauts de parement.

Éléments verticaux Vibration par couches :

couches de 30 à 50 cm,

pénétration dans la couche inférieure de 10 à 15 cm,

La première couche doit être vibrée plus longtemps,

Mise en œuvre avec les aiguilles vibrantes

Éléments verticaux Remontée de l’aiguille :

lorsque le béton ne tasse plus,

quand les bulles d’air ne remontent plus à la surface

lorsque la surface commence à briller (remontée d’eau, début de ressuage)

quand le bruit émis par le vibrateur se stabilise. Attention : dans un béton survibré il y a risque

de ségrégation.

Éléments verticaux Vibration autour d’une

réservation de fenêtre :

couches de béton d’environ 50 cm,

vibrer d’un seul côté jusqu’à apparition du béton de l’autre côté (remplissage correct en sous face),

risque de poche d’air si remplissage de part et d’autre de la réservation.

Mise en œuvre avec les aiguilles vibrantes

Éléments verticaux

Vibration autour d’une réservation de porte :

couches de béton d’environ 50 cm,

remplir et vibrer simultanément des deux côtés,

Mise en œuvre avec les aiguilles vibrantes

Éléments verticaux

Points particuliers à soigner :

répartition homogène des agents démoulants sur le coffrage, sur une épaisseur minimale,

descendre la manche à béton le plus possible, de manière à éviter les projections,

la dernière couche de béton doit être vibrée légèrement plus longtemps.

Mise en œuvre avec les aiguilles vibrantes

Éléments horizontaux La longueur du corps vibrant de l’aiguille

peut être légèrement supérieure à l’épaisseur de béton à vibrer, à condition d’incliner l’aiguille (45° maxi)

Nota : il existe des vibrateurs à corps vibrant court, de plus gros diamètre. Leur puissance est identique à celle d’un vibreur plus long.

Mise en œuvre avec les aiguilles vibrantes

Éléments horizontaux Le principe de calcul d’espacement des

introductions est le même que pour les éléments verticaux

Il ne faut pas traîner l’aiguille dans le béton au risque de provoquer ressuage et ségrégation

d x 1,7

Éléments horizontaux

Règle vibrante efficace sur 12 à 15 cm

Éléments horizontaux Règle vibrante

«lisseuse» : efficace sur 5 cm!

Loi de Feret

2vce

ccgvvv

vRKfc

Kg : coeff. dépendant des granulatsRc classe vraie du cimentterme au carré : compacité de la pâteVe = volume d’eauVc = volume de cimentVv = volume d’air

Si on néglige Vv : fc = Kg Rc / (1 + 3,15 e/c)2

avec e = masse d’eau/m3 et c = masse de ciment/m3

Durabilité