LA VIBRATION

1. LA VIBRATION DES BETONS Version finale du 12 octobre 2007

2. Eau Gravillons AIR Sable Pourquoi vibrer le béton…? adjuvants

3. 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.

4. Pourquoi vibrer le béton…?  vibration

5. 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,

6. Comparaison vibré – non vibré :

7. Non vibré Vibré

8. la différence de poids entre les deux éprouvettes d’un même béton  béton non vibré m=1.7696Kg

9. pour le béton vibré m=2.384Kg

10. 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

11. 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).

13. 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

14. Vibration avec les aiguilles vibrantes • Paramètres importants • Le diamètre de l’aiguille est : • déterminé en fonctiondes 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.

15. Mise en œuvre avec les aiguilles vibrantes • 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

16. Vibration 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 rapidementl’aiguille dans la masse • Immerger l’aiguille verticalement ou sous un angle faible • Repiquer la couche inférieure sur 10 à 20 cm • Ressortirl’aiguille d’autant pluslentementque le béton est ferme • Le trou laissé par l’aiguille doit se refermer lors de la remontée

17. 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.

18. 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 !

20. Risque lié à une vibration trop longue du béton

21. 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.

22. Vibration avec les aiguilles vibrantes • Éléments verticaux • Choix du diamètre de l’aiguille : • D diamètre d’action de l’aiguille = 10 x d • Δespacement 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

23. d=? D = 1,4 x e = 28cm Vibration avec les aiguilles vibrantes • Éléments verticaux • Choix du diamètre d de l’aiguille : • Exemple : voile de 20 cm, D =0,85 x D banches e=20 cm = 25 cm béton •  diamètre d’action D souhaité : 1,4 x 20 = 28 cm (environ) • diamètre d idéal de l’aiguille : 28 mm  d=30mm

24. D=25mm e=25cm manque de vibration si respect écartement 8,5xd survibration si points d’introduction trop rapprochés D=35mm e=25cm Δ=8,5xd manque de vibration compensé parsurvibration coffrage Attention aux « fantômes » de coffrage D=50mm e=25cm > 8,5 d grande partie de l’énergie dans le coffrage!, augmenter l’espacement Δ

25. Mise en œuvre avec les aiguilles vibrantes • Éléments verticaux • Choix du diamètre de l’aiguille : • Exemple : voile de 30 cm, d=40mm Zone d’action du vibreur Zone vibrée ép.: 50 cm maxi Descendre le vibreur de 10 à 15 cm dans la couche précédente assure une meilleure homogénéité de l’ensemble des couches 10 x d

26. 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.

27. 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,

28. 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.

29. 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.

30. 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,

31. 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.

32. 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.

33. 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

34. Éléments horizontaux • Règle vibrante efficace sur 12 à 15 cm

35. Éléments horizontaux • Règle vibrante «lisseuse» : efficace sur 5 cm!

36. Loi de Feret • Kg : coeff. dépendant des granulats • Rc classe vraie du ciment • terme au carré : compacité de la pâte • Ve = volume d’eau • Vc = volume de ciment • Vv = 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

37. Durabilité