Le comportement au feu des bétons

Détermination des caractéristiques thermiques du béton en fonction de la température

Matériaux traditionnels, les bétons sont l'objet de nombreuses innovations : bétons à hautes performances, bétons autoplaçant, bétons renforcés de fibres voient le jour. Performances mécaniques, durabilité et esthétique remarquables, ces nouvelles générations de béton sont cependant susceptibles de présenter des risques d'écaillage et d'éclatement sous l'effet des hautes températures qui peuvent, dans certaines conditions, mettre en péril la stabilité au feu des structures. Des recherches sont en cours pour conférer à ces nouveaux bétons les niveaux de résistance au feu attendus, notamment par l'adjonction de fibres polypropylène. Pour aider les fabricants à maîtriser le comportement des bétons dans des conditions extrêmes, les chercheurs du CSTB, en collaboration avec le Laboratoire de Modélisation et Mécanique des Structures de l'Université Pierre et Marie Curie, ont développé un modèle à l'échelle mésoscopique capable de représenter le béton et ses constituants (pores, granulats, ciment, sable...). Cette approche permet d'étudier les interactions entre les différents constituants, non identifiables par une approche macroscopique classique, qui considère le matériau comme isotrope et homogène. L'avancement des connaissances dans ce domaine permet d'aider à la formulation de nouveaux bétons en fonction de leur usage et d'optimiser les éléments de structure en béton. Les outils de simulation numérique progressent et des évolutions importantes sont attendues pour les prochaines années. Pour l'heure cependant, dans l'état actuel des connaissances, le calcul seul ne permet pas d'évaluer la résistance au feu des ouvrages en bétons non courants, ni celle des ouvrages en bétons classiques lorsqu'ils sont soumis à un feu à développement rapide. Dans ces cas, une expérimentation destinée à apprécier les phénomènes d'écaillage demeure indispensable de manière à fournir aux modèles de calcul les données nécessaires à l'évaluation de performances des ouvrages. L'une des raisons qui peut conduire à l'écaillage des bétons résulte de l'augmentation de la pression de vapeur. Les expérimentations menées au CSTB et dans d'autres laboratoires ont montré que les fibres organiques, en particulier les fibres de polypropylène, peuvent, dans certaines situations, réduire de façon efficace ces risques d'écaillage.

Essai d'un béton résistant à 1300° C