Résolution des problèmes d'affaissement du béton et de blocage des pompes sur un projet de construction de grande hauteur grâce à la poudre de superplastifiant polycarboxylate CAS 25133-97-5
Un entrepreneur en construction, responsable d'un projet de tour résidentielle de trente-deux étages dans la région métropolitaine de Manille, aux Philippines, rencontrait un problème récurrent de mise en place du béton, ralentissant l'avancement des travaux et augmentant les coûts du projet. L'entrepreneur s'approvisionnait en béton prêt à l'emploi auprès d'une centrale à béton locale et le pompait vers les étages supérieurs grâce à une pompe à conduite unique d'une hauteur de refoulement de plus de 80 mètres. À partir du vingtième étage, le béton arrivant à la sortie de la pompe présentait une fluidité insuffisante pour la mise en place et le compactage, obligeant les équipes sur le chantier à ajouter de l'eau au point de déchargement pour rétablir sa fluidité avant de pouvoir le couler dans les coffrages des colonnes et des dalles.
Le défi
L'ajout d'eau au point de déversement résolvait le problème immédiat de maniabilité, mais engendrait deux problèmes en aval, plus graves que la perte d'affaissement initiale. Premièrement, cet ajout d'eau incontrôlé augmentait le rapport eau/ciment du béton coulé au-delà de la limite de 0,45 fixée par le cahier des charges. Des mesures in situ ont révélé des rapports eau/ciment réels de 0,52 à 0,58 dans le béton des étages supérieurs. Des carottes prélevées sur les dalles des étages supérieurs, une fois terminées, ont montré une résistance à la compression moyenne de 28 à 31 MPa, alors que le cahier des charges exigeait un minimum de 35 MPa. Ce déficit a nécessité une analyse structurelle et des injections de coulis correctives sur plusieurs éléments de poteaux.
Deuxièmement, l'irrégularité de la consistance du béton lors des chargements de camions provoquait des obstructions intermittentes de la pompe au point de livraison de l'étage supérieur. Lorsque le béton arrivait avec un affaissement inférieur à 100 mm et que l'opérateur de la pompe continuait de pomper au lieu de s'arrêter pour ajouter de l'eau, le bouchon de béton dans la conduite entraînait une surpression et une obstruction nécessitant un démontage partiel de la conduite pour la dégager, ce qui prenait généralement deux à trois heures par incident. Le projet a connu sept incidents d'obstruction de pompe sur une période de six semaines, chacun entraînant des arrêts de production d'une demi-journée qui aggravaient les retards du programme de construction.
La cause principale résidait dans le système d'adjuvants utilisé par la centrale à béton. Celle-ci employait un superplastifiant à base de naphtalène, dosé selon la norme pour les conditions de circulation de la région métropolitaine de Manille. Ce superplastifiant assurait un affaissement initial adéquat de 160 à 180 mm à la centrale, mais sa maniabilité se dégradait rapidement pendant le transport et le pompage. Le temps de transport entre la centrale et le chantier était de 35 à 45 minutes dans les embouteillages de Manille, auquel s'ajoutaient 15 à 20 minutes de pompage avant que le béton n'atteigne le point de déchargement à l'étage supérieur. Le temps total écoulé entre le malaxage et la mise en place était systématiquement de 55 à 65 minutes, dépassant largement la plage de maniabilité de 30 à 40 minutes de l'adjuvant naphtalène au dosage utilisé.
La solution
L'ingénieur de chantier de l'entrepreneur a contacté EastChem pour obtenir une assistance technique après qu'un examen réalisé par un ingénieur en structure ait révélé un déficit de résistance à la compression sur les éléments des étages supérieurs. EastChem a recommandé de remplacer le superplastifiant naphtalène utilisé dans la centrale à béton par un adjuvant de maintien de l'affaissement.Poudre de superplastifiant polycarboxylateCAS 25133-97-5 dissous et dosé sous forme de mélange liquide à la centrale à béton.
La poudre de PCE à maintien d'affaissement, utilisée dans la construction de béton de grande hauteur, assure la maniabilité du béton pendant 60 à 90 minutes après le malaxage grâce à un encombrement stérique prolongé sur les particules de ciment, soit bien au-delà des 30 à 40 minutes obtenues avec le naphtalène à rapport eau/ciment équivalent. À un dosage de 0,18 % du poids du ciment, cette poudre a permis de maintenir un affaissement initial de 180 à 200 mm à la centrale à béton et de livrer un béton à la sortie de la pompe du dernier étage avec un affaissement de 150 à 170 mm, valeurs acceptables pour la mise en place et le compactage sans ajout d'eau.
EastChem a fourni un soutien technique à la centrale à béton pour le changement d'adjuvant, couvrant l'étalonnage du dosage pour le type de ciment spécifique utilisé, la vérification de la compatibilité avec l'adjuvant réducteur d'eau existant et les résultats d'essais de mélange confirmant que le passage à la poudre de PCE maintenait la spécification de résistance à la compression minimale de 35 MPa au rapport eau/ciment de 0,42 sans ajout d'eau au point de déchargement.
Les résultats
Deux semaines après l'adoption de la poudre PCE d'EastChem, l'entrepreneur a constaté la suppression de l'ajout d'eau sur le chantier aux points de déchargement des étages supérieurs. La maniabilité du béton lors du pompage sur une hauteur de 80 mètres était constamment suffisante pour une mise en place sans ajout d'eau, et les mesures d'affaissement au point de déchargement étaient en moyenne de 155 à 175 mm sur vingt chargements de camions consécutifs contrôlés au cours de la première semaine d'utilisation optimale du nouveau système d'adjuvant.
Les incidents de blocage des pompes ont complètement cessé après le changement d'adjuvant. Le projet a permis de récupérer environ quatre jours ouvrables de production au cours du premier mois en éliminant les arrêts liés au débouchage, compensant ainsi partiellement le retard accumulé pendant la période de blocages récurrents.
La résistance à la compression des carottes prélevées sur les éléments de l'étage supérieur mis en place après le changement d'adjuvant était en moyenne de 38 à 42 MPa, supérieure au minimum spécifié de 35 MPa et dans les limites de tolérance de la formulation du mélange. L'ingénieur structure a clôturé l'examen des mesures correctives concernant tous les éléments mis en place après la date de changement, sans exiger d'investigation ni de travaux de réparation supplémentaires.
La centrale à béton a par la suite adopté un niveau de rétention d'affaissementPoudre de PCEcomme adjuvant standard pour tous les contrats de fourniture de béton pour immeubles de grande hauteur dans la région métropolitaine de Manille, remplaçant le système à base de naphtalène qui avait causé des problèmes de maniabilité et de résistance sur le projet de tour.
Ce qu'a dit le client
Nous ajoutions de l'eau à chaque coulée des étages supérieurs en nous disant que c'était dans les limites de tolérance. Les analyses de carottes ont montré le contraire. EastChem a immédiatement identifié l'adjuvant comme étant la cause du problème et la solution a été mise en place en deux semaines. Depuis le changement, nous n'avons constaté aucun blocage ni aucun défaut de résistance.
Ingénieur de chantier, entrepreneur en construction, Métropole de Manille, Philippines
Foire aux questions
Quelles sont les causes des pertes par affaissement du béton lors du pompage sur les chantiers de construction d'immeubles de grande hauteur ?
La perte de consistance du béton lors du pompage sur les chantiers de grande hauteur est due à une combinaison de facteurs : le temps de transport entre la centrale à béton et le chantier, les frottements dans la conduite de pompage et le temps écoulé avant le déchargement aux étages supérieurs. Les superplastifiants à base de naphtalène et de mélamine perdent leur maniabilité 30 à 45 minutes après le malaxage, la réagglomération du ciment l'emportant sur la répulsion électrostatique.Poudre de PCELe matériau à rétention d'affaissement conserve sa maniabilité pendant 60 à 90 minutes grâce à un encombrement stérique soutenu, couvrant ainsi la totalité du temps de transit et de pompage sur la plupart des projets de grande hauteur sans nécessiter d'ajout d'eau au point de déchargement.
Pourquoi l'ajout d'eau sur le chantier pour rétablir la maniabilité du béton provoque-t-il des problèmes de résistance à la compression ?
Chaque ajout de 10 litres d'eau par mètre cube de béton augmente le rapport eau/ciment d'environ 0,02 à 0,03 unité et réduit la résistance à la compression à 28 jours de 3 à 6 MPa, selon la composition initiale du mélange. Sur les chantiers de grande hauteur où les spécifications structurelles exigent une résistance à la compression minimale de 35 MPa, un ajout d'eau incontrôlé, augmentant le rapport eau/ciment au-delà des spécifications, peut réduire la résistance en place en dessous du seuil d'acceptation, nécessitant une analyse structurelle et des travaux de réparation potentiellement coûteux.
Quel dosage de poudre de PCE permet de maintenir la maniabilité du béton lors d'un pompage vertical de 80 mètres ?
Pour le béton pompé verticalement sur une hauteur de 60 à 100 mètres avec un temps de transit de 35 à 50 minutes, la poudre de PCE (CAS 25133-97-5) à maintien d'affaissement, dosée à 0,15 à 0,25 % du poids du ciment, permet généralement de maintenir un affaissement supérieur à 150 mm au point de déchargement. Le dosage exact dépend du type de ciment, de la température ambiante et de l'affaissement initial souhaité. Un essai de mélange en centrale à béton, avec le ciment et la formulation spécifiques, permet de confirmer le dosage optimal avant le lancement de la production en série.