L’influence de la vibration sur la mise en place du béton

À quoi sert la vibration du béton ?

La vibration appliquée au béton frais a pour fonction de favoriser l’organisation des grains qui constituent le béton (sables, gravillons, etc.). Le rôle de la vibration est double :

• elle permet au béton de remplir totalement les moules, et de bien enrober les armatures ;
• le béton obtenu est plus compact et comporte moins de bulles d’air.

Par conséquent, en vibrant, il est possible de fabriquer des bétons en utilisant moins d’eau de gâchage, ce qui a pour effet de diminuer leur porosité, d’accroître leurs caractéristiques mécaniques et leur durabilité, et d’améliorer leur aspect de surface.

Ainsi, les effets de la vibration du béton frais se traduisent, pour le béton durci, par des caractéristiques améliorées :

• une porosité réduite par l’effet cumulé du serrage des granulats, du départ de l’air et de la réduction d’eau nécessaire pour assurer la maniabilité du béton
• une homogénéité améliorée par une vibration transmise à la totalité de sa masse ;
• un enrobage plus efficace des armatures.

Comment agit la vibration du béton ?

La vibration transmise aux différents grains constitutifs du béton, permet un déplacement de ceux-ci dans un mouvement alternatif rapide et de faible amplitude.
Ces mouvements internes développent des forces qui, sous l’effet de la pesanteur et de la pression exercée par la masse du matériau, obligent les constituants à se compacter, les grains les plus fins s’insérant entre les plus gros.
Le résultat de la vibration est d’autant plus efficace que la structure du béton est aérée, l’air jouant ainsi un rôle d’amortisseur. Le béton se comporte alors comme un corps « plastique » caractérisé par une certaine viscosité.

Quels sont les paramètres de la vibration ?

La qualité de la vibration du béton, au moyen d’une aiguille vibrante, dépend de quatre paramètres :

• l’énergie transmise au béton par l’aiguille
• la fréquence de vibration que l’on adapte à la taille des granulats. Dans le cas de gros granulats on privilégie une fréquence basse d’environ 10 000 vib./min, alors que pour des éléments plus fins on utilise une fréquence élevée d’environ 20 000 vib./mn
• l’amplitude de la vibration, qui provoque le déplacement des constituants du béton. Il est à noter qu’une trop forte amplitude favorise la ségrégation des granulats, surtout dans le cas d’un béton mou.

Dans tous les cas, il est préférable de privilégier l’augmentation de la fréquence plutôt que l’amplitude de l’aiguille vibrante.

• La durée de vibration doit être bien calculée : trop courte, le béton est insuffisamment serré ; trop longue, elle peut entraîner une ségrégation des constituants.

Le temps idéal de vibration du béton (l’aiguille restant au même endroit) est en moyenne de :

• 5 secondes pour des bétons mous
• 20 secondes pour des bétons plastiques
• 1 minute pour des bétons fermes

Avec quoi vibre-t-on le béton ?

On trouve deux catégories de matériels :

• ceux qui agissent directement au sein du béton, comme une aiguille vibrante que l’on plonge dans la matière
• ceux qui exercent une vibration externe et qui agissent par l’intermédiaire d’un coffrage ou d’une règle vibrante