15 juin 2014
Le béton projeté est conçu pour l’absorption d’énergie et non pour la résistance à la compression. Cette seule différence explique pourquoi le travail dans les tunnels utilise des fibres courtes, des dosages élevés et des faisceaux collés.
Le support principal du tunnel suit une logique différente de celle des structures de surface. Lorsque le sol se déforme, la couche pulvérisée doit se déformer avec lui plutôt que de s'effriter soudainement. Le paramètre de conception est donc la quantité d'énergie absorbée par la couche à une déflexion donnée. La pratique européenne spécifie la résistance résiduelle ou l'absorption d'énergie avec des tests conformes à la norme EN 14488-3 ; La pratique nord-américaine travaille habituellement avec la ténacité à la flexion. C'est là que la fibre d'acier gagne sa place : le béton projeté perd sa capacité au moment où il se fissure, tandis qu'une couche renforcée de fibres conserve une fraction substantielle de sa capacité après la fissuration, ce qui permet de gagner du temps pour évacuer et ajouter du support.
Le rebond est le centre des coûts cachés du béton projeté. Les matériaux qui ne collent pas retombent et le béton projeté ordinaire rebondit généralement de 15 à 25 % ; la fibre l'augmente légèrement car les fibres rebondissent sur la buse. La longueur est la variable la plus sensible : la fibre de 30 mm rebondit sensiblement plus que 20 mm. C'est pourquoi les travaux de tunnel n'utilisent presque jamais de fibres de 50 ou 60 mm, même si les fibres plus longues s'ancrent mieux en théorie. Le compromis pratique est de 20 à 30 mm avec un diamètre proche de 0,55 mm, la fibre suit donc le flux d'air jusqu'à la surface.
Le mélange humide restreint davantage la longueur des fibres que le mélange sec. Le matériau humide est pompé à travers une conduite, de sorte que les fibres longues forment des ponts et se bloquent au niveau des coudes ; au niveau de la buse, il doit être dispersé par de l'air comprimé. 20 à 30 mm conviennent à la plupart des robots à mélange humide, avec un diamètre de 0,5 à 0,75 mm, ce qui donne un rapport d'aspect de 40 à 55. Si l'absorption d'énergie spécifiée est élevée, la réponse correcte est plus de dosage, pas de fibres plus longues : une augmentation de 30 à 45 kg/m3 augmente l'absorption d'énergie de plus de 40 % tandis que le rebond n'augmente que de deux ou trois points de pourcentage.
Le dosage du béton projeté pour tunnels se situe généralement entre 25 et 45 kg/m3. La plage de 25 à 30 couvre les couches de nivellement derrière de la bonne roche ; 35 à 45 couvrent les zones de failles, les couvertures peu profondes et les grandes sections de déformation. Au-dessus de 45 kg/m3, la maniabilité diminue visiblement et l'opérateur ajoute instinctivement de l'eau, ce qui réduit directement la résistance. C’est la véritable raison pour laquelle de nombreux sites signalent un dosage adéquat mais une faible concentration. Un dosage élevé doit être associé à des adjuvants réducteurs d'eau et modificateurs de viscosité, ainsi qu'à un contrôle d'affaissement et de cohésion avant la pulvérisation.
Une boule de fibres dans la couche est pire qu'inutile : elle crée un vide et un plan faible qui devient un initiateur de fissure lorsque le sol bouge. Le balling a trois causes : l'introduction de fibres par poignées dans le mélangeur, un temps de mélange insuffisant et un rapport d'aspect excessif. La fibre doit être saupoudrée ou alimentée par une machine de dosage dédiée, et le mélange doit être prolongé de 30 à 60 secondes sur du béton ordinaire. Les faisceaux de fibres collées réduisent considérablement le risque : la rangée est alimentée comme une unité, la colle soluble dans l'eau se dissout et chaque fibre se sépare individuellement, améliorant ainsi l'uniformité de plus de 40 % par rapport aux fibres lâches. C'est pourquoi les robots de mélange humide préfèrent les paquets collés.
La fibre d'acier ne remplace pas les arcs en acier. Dans les classes de sol IV et V, l'arc fournit une rigidité globale tandis que la fibre fournit de la ténacité à la couche elle-même ; ils font des travaux différents. La fibre peut cependant remplacer le treillis à l’intérieur de la couche, éliminant ainsi le travail de suspension, d’attache et de positionnement et éliminant les vides derrière le treillis. La combinaison courante sur site est une arche en acier et du béton projeté renforcé de fibres sans treillis. Cela s'avère particulièrement rentable en changeant de profil, où le treillis ne peut pas suivre une paroi rocheuse irrégulière, mais le béton fibré le peut.
Le rebond est l'indicateur de coût le plus direct dans le béton projeté pour tunnel, et sa première variable n'est pas la fibre mais le processus. Dans un mélange humide, le matériau est déjà entièrement dispersé lors du pompage et l'accélérateur est ajouté au niveau de la buse, de sorte que la plupart des grumeaux sont de fausses boules maintenues ensemble par de la pâte qui se brisent en vol. Le mélange sec est l'inverse : de l'eau est ajoutée au niveau de la buse, l'hydratation est inégale, et les fibres s'accumulent en véritables boules sur la paroi du tuyau et au niveau des coudes, et l'une de celles arrivant en couronne laisse un vide. Choisissez le processus de section et d'épaisseur. Pour un revêtement permanent de 20 à 30 mm par passe, l'enrobé humide donne une uniformité d'épaisseur visiblement meilleure ; pour le support temporaire, les réparations d'urgence et les changements brusques de section, le mélange sec s'adapte mieux et accepte un rebond plus élevé. Le mélange humide comporte trois détails. La longueur des fibres ne doit pas dépasser un tiers de l'alésage du tuyau, de sorte que 50 mm de fibre dans un tuyau de 65 mm se bloqueront. Le dosage de l'accélérateur suit l'infiltration au niveau de la paroi rocheuse, trop rend une couche cassante et trop peu la laisse s'affaisser, et dans tous les cas, la fibre cesse de fonctionner. Maintenir la buse à 1 à 1,5 m de la surface et pulvériser perpendiculairement ; La pulvérisation inclinée aligne les fibres avec le flux d'air et crée un plan faible anisotrope. L'absorption d'énergie est mesurée par l'essai sur panneau selon la norme EN 14488-3, et l'acceptation est la zone sous la courbe charge-déformation plutôt qu'une valeur de crête unique, que le contrat doit indiquer explicitement.
L'acceptation des fibres de béton projeté prend en compte trois éléments : le dosage, l'uniformité de la distribution et la résistance à la flexion. Le dosage est vérifié par lavage d'un échantillon du site et pesée, à plus ou moins 10 % ; uniformité en carottant et en inspectant la face coupée, qui doit montrer une répartition uniforme des fibres, sans zones sans fibres ; ténacité par l'essai de poutre mentionné dans la conception. Pour le modèle, le diamètre, la longueur et le dosage recommandé, la section tunnel et exploitation minière de la page produit en fibre d'acier répertorie les nuances et le dosage correspondants, qui peuvent être joints directement en annexe technique.
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