Béton autocompactant: résistant au feu grâce à des polyymères
Les bétons autocompactants hautes performances (BAC-HP) présentent un point faible: ils éclatent en cas d’incendie, ce qui réduit leur capacité portante. Des scientifiques de l’Empa ont développé un procédé de fabrication de BAC résistants au feu, grâce auquel ils conservent plus longtemps leur stabilité.
La capacité de résistance au feu des bétons compactés usuels peut être optimisée par l'adjonction de fibres de polypropylène par mètre cube de béton. En cas d’incendie, ces fibres fondent et laissent un réseau de canaux par lequel la vapeur d’eau peut s’échapper du béton, empêchant ainsi son éclatement par surpression.
Il en va autrement sur les bétons autocompactants hautes performances (BAC-HP): l’adjonction de fibres porte atteinte à l’autocompactage. Leur concentration doit donc rester faible, ce qui a pour conséquence qu’en cas d’incendie il ne peut pas se former de réseau continu de canaux pour empêcher l'éclatement du béton.
Des chercheurs du Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche (Empa) sont parvenus à réaliser une série de dalles minces en béton précontraint avec des fils de polymère renforcés de fibres de carbone. Chacune de ces dalles renfermait en plus deux kilogrammes de fibres de polypropylène par mètre cube de béton. Sur quelques-unes de ces dalles les chercheurs avaient de plus ajouté au béton une faible quantité de polymères superabsorbants (PSA), des polymères spéciaux capables d’absorber plusieurs fois leur masse de liquide. Les scientifiques ont ensuite exposé ces dalles à des températures allant jusqu’à 1000°C. Après 90 minutes d’exposition au feu, les dalles en béton enrichi de PSA présentaient bien quelques fissures mais des éclatements ne s’étaient produits que sur les dalles de béton sans PSA.
L’explication à cela: durant la fabrication du béton, les PSA s’imprègnent complètement d’eau et gonflent de plusieurs fois leur volume sec. Lors du durcissement du béton, les PSA perdent à nouveau leur eau suite à l’aspiration exercée par les pores capillaires de la pâte de ciment; les PSA rétrécissent, laissant ainsi des vides qui relient entre elles les fibres de polypropylène. Il se forme ainsi un réseau ramifié de PSA et de fibres de polypropylène à travers l’élément en béton, ce qui lui permet de résister suffisamment longtemps à la chaleur d’un incendie et de conserver sa stabilité.
