CADRE POLITIQUE

La norme UNI EN 14889-1 : 2006 décrit et détaille les tests et spécifications techniques que les fibres d’acier doivent respecter pour obtenir le fameux “marquage CE”, également appelé déclaration de conformité CE. La norme dans son ensemble contient donc les indications sur les tests à effectuer, les références aux normes techniques qui décrivent comment réaliser les tests prescrits, les valeurs limites qui doivent être dépassées, le type de mélange à utiliser pour la construction de béton fibré à tester et quelles matières premières utiliser, etc. En outre, la norme détaille et classe les différents types de fibres d’acier, comme déjà discuté dans la section dédiée aux matériaux.

L’une des références les plus importantes contenues dans cette norme est certainement celle de caractériser les effets de l’ajout de fibres sur la résistance à la flexion du béton. La norme dans ce cas est la EN 14651 (voir ci-dessous).

La norme EN 14889-2 représente pour les fibres synthétiques ce que la 14889-1 est pour les fibres d’acier ! Cela concerne également la déclaration de conformité CE. La norme sur les fibres synthétiques différencie deux méthodes de certification distinctes applicables aux fibres : les fibres pour applications générales, Système 3, et les fibres pour applications structurelles, Système 1.

SYSTÈME 3

Le marquage CE pour les fibres synthétiques avec le système de certification “3” est basé sur l’hypothèse que la fibre en question ne sera pas utilisée à des fins structurelles. Les tests les plus importants à effectuer sont le test de traction sur la fibre (EN 10002-1) et le test sur les effets de la fibre sur la consistance du béton (EN 12350-3). Tous deux décrits plus tard.

Dans ce type de certification, la fibre est soumise à quelques tests, simples et peu coûteux. De plus, tout laboratoire technologique pour matériaux de construction peut effectuer des tests et délivrer le certificat. Le Système 3 est donc un type de certification plutôt facile à obtenir : en fait, il s’agit d’une simple auto-déclaration, émise par le fournisseur, du fait que les valeurs rapportées dans la déclaration de performance sont vraies. De plus, il n’y a pas de valeurs limites à respecter ou à dépasser, donc toute fibre peut être marquée avec le Système 3.

SYSTÈME 1

Le marquage selon l’EN 14889-2 avec le Système 1 a été conçu pour tester et certifier la compatibilité des fibres pour des applications structurelles. La procédure pour obtenir cette certification est une dérivation directe de celle utilisée pour certifier les fibres d’acier avec l’EN 14889-1.

Contrairement au marquage avec le Système 3, le Système 1 exige que les tests soient réalisés par un organisme notifié avec autorisation ministérielle et que les échantillons de matériel soient prélevés par un inspecteur dudit organisme directement sur le site de production du fournisseur. En plus de tous les tests requis pour le Système 3, le 1 exige également la caractérisation du comportement d’une poutre soumise à la flexion, selon la norme EN 14651 (la même utilisée pour les fibres d’acier). Ce test est coûteux, complexe et long à obtenir. De plus, contrairement au Système 3, dans ce cas, il y a des valeurs minimales à respecter, donc toutes les fibres ne peuvent pas réellement être marquées pour des applications structurelles.

En résumé, ce type de certification est extrêmement plus prestigieux que le marquage avec le système 3. Malgré cela, la seule réelle différence entre les deux est un petit nombre écrit quelque part dans la déclaration de performance ou dans la fiche technique (si présente). Il est donc important de pouvoir distinguer les deux types et de reconnaître quand une fibre est certifiée et quand elle ne l’est pas.

Cette législation définit les matières premières à utiliser pour la construction de mélanges de béton fibré, la conception du mélange, les additifs à utiliser, et prescrit comment le mélange et le durcissement ultérieur sont effectués. Cette norme assure que les tests pour le marquage EN 14889-1 et -2 sont toujours effectués de la même manière et à partir du même béton (au moins en théorie).

Le marquage CE pour les fibres synthétiques nécessite la mesure de la consistance du béton frais sur deux mélanges : un ajouté avec une certaine quantité de fibres et la même formule sans fibres. La différence entre la consistance du béton avec fibres par rapport à celle sans fibres indique l’effet de l’introduction des fibres dans le mélange. Cette valeur est particulièrement intéressante pour les paveurs et ceux qui devront “travailler” le béton frais.

La technique pour tester la consistance du béton frais est celle qui, dans le jargon technique, est également appelée “test Vebè”, définie par la norme EN 12350-3. Pour réaliser ce test, un cône de béton frais normalisé (cône d’Abrams) est placé sur une plaque circulaire, la plaque est vibrée avec une procédure bien définie et le temps pris pour que le béton “s’étende” au-delà d’un certain rayon est mesuré. Moins de temps est mesuré, plus faible sera la consistance du béton.

La valeur rapportée dans la déclaration de performance émise par le laboratoire est la différence (mesurée en secondes) entre le temps de Vebè trouvé avec le mélange sans fibres et celui avec le mélange ajouté de fibres. Plus cette différence est petite, plus l’effet de l’ajout de fibres au béton est faible.

La résistance à la traction de la fibre seule, normalement indiquée dans la fiche technique, réalisée selon la norme EN 10002-1, est une mesure effectuée sur la fibre elle-même, avant qu’elle soit insérée dans le béton.

La résistance à la rupture est mesurée en insérant la fibre dans une machine qui allonge la fibre jusqu’à ce qu’elle se casse. La force que la machine a dû exercer pour rompre est divisée par la surface de la section de la fibre, obtenant ainsi une tension. L’unité de mesure est souvent indiquée en MPa (mégapascal) ou même en N/mm², les deux unités de mesure sont équivalentes.

Avec ce test, nous mesurons la résistance à la flexion (et par extrapolation nous mesurons également la résistance à la traction) d’une poutre en béton ajoutée de fibres structurelles. Le test est prescrit à la fois dans le marquage CE des fibres d’acier et des fibres synthétiques structurelles (Système 1).

Pour l’exécution du test, un équipement spécial est utilisé qui applique une force au centre d’une poutrelle pré-fissurée sur l’extrados (le côté inférieur) et reposant sur deux supports latéraux. L’exercice de la force développe une tension de flexion qui fracturera le centre de l’échantillon.

La mesure de la force exercée par la presse à mesure que l’ouverture de la fissure à l’extrados augmente nous donne une indication du comportement du béton fibré lorsque la structure est, statiquement parlant, “en crise” ! Le graphique de la force en fonction de l’ouverture de la fissure est normalement celui montré ci-dessus. Notez la différence entre la courbe A qui est typique du béton avec des fibres non structurelles (ou sans fibres) et B qui représente au contraire la poutrelle avec des fibres structurelles. Le graphique montre également une zone initiale dans laquelle la courbe est la même dans les deux cas : cette phase, dans laquelle la courbe de la tension monte rapidement et presque verticalement, décrit la poutrelle dans son comportement classique pré-fissuration, avant de se fissurer. Une fois passé le point de rupture, la courbe de résistance subit une chute brutale et à partir de ce moment, l’action des fibres structurelles devient évidente.

Typiquement dans ce type de test, les valeurs de résistance résiduelle sont mesurées pour deux mesures d’ouverture de fissure : à CMOD₁ et à CMOD₄, c’est-à-dire lorsque l’ouverture de la fissure à l’extrados est augmentée respectivement de 0,5 mm et 3,5 mm par rapport à la situation initiale. L’acronyme CMOD signifie crack mouth opening displacement : ce serait l’ouverture de la fissure à la poutrelle et c’est la mesure utilisée comme abscisse dans le graphique affiché.

Une fibre qui veut être structurelle doit amener la poutrelle à dépasser les valeurs de 1,5 et 1,0 MPa, respectivement à 0,5 et 3,5 mm de CMOD. Le dosage grâce auquel la fibre passe le test sera le dosage caractéristique du marquage CE de la fibre elle-même.

Il existe plusieurs versions du test de flexion de plaque, en fonction des réglementations appliquées. La norme européenne est décrite dans l’EN 14488-5. Cette norme exige la production d’une pièce d’essai plate de 60 × 60 cm par côté et de 10 cm d’épaisseur. La pièce d’essai repose sur le périmètre et une presse la presse au centre, jusqu’à ce qu’elle soit complètement cassée.

Le test de résistance à la flexion sur une plaque carrée est généralement prescrit par les concepteurs dans le cas de béton projeté structurel dans le tunnel. Ce test en laboratoire a en fait été conçu pour simuler les effets de l’affaissement des roches dans un tunnel, où un revêtement avec du spritz-beton a été réalisé à l’intérieur. Dans une situation similaire, en effet, il y a une dalle de béton sur laquelle une pression est exercée.

Il convient de noter que le test de la plaque carrée n’est pas prescrit par la norme EN 14889 sur les fibres structurelles, donc il n’est pas essentiel de le réaliser aux fins du marquage CE et les valeurs obtenues ne sont pas rapportées dans la déclaration de conformité CE.

Il semble que l’avenir du béton fibré doive changer dans quelques années, à en juger par les signaux envoyés par les législateurs nationaux et européens. De plus en plus, la procédure d’utilisation des fibres sera celle pour laquelle le concepteur ne dira plus combien et quelles fibres utiliser dans un certain ouvrage, mais prescrira plutôt dans ses spécifications le type de béton à utiliser.

Nous expliquons mieux : dans les années 1990, en Italie, il y a eu une transition du béton traditionnel “dosage” au béton “résistance”. La situation initiale du marché voyait les entreprises commander le béton à la centrale à béton en indiquant directement combien de kg de ciment utiliser dans la recette ; suite au changement réglementaire, cette pratique a été interrompue et les entreprises ont commencé à commander le béton en demandant le service, indépendamment de ce qu’était la recette et combien de kg de ciment étaient utilisés. C’était devenu la tâche de la centrale à béton de savoir comment obtenir ce service et de le garantir.

De même, avec le béton fibré, la situation subira probablement une évolution similaire au cours des prochaines années. Les classes de “ténacité” du système fibré sont déjà décrites par les réglementations récentes. Sur la base de ces indications, un béton est classé en fonction de la résistance maximale atteinte dans le test de résistance à la flexion, et par le comportement de la section post-fissuration.