Éléments de marché Parc français  2 000 machines Bétonnage par pompage  7 millions de m3 de béton = 20 % de la production du BPE Principaux domaines d’application  Réalisation d’ouvrages de Génie Civil ou de bâtiments de grande hauteur Technique en constante évolution depuis quelques années Entreprises adhérentes au Syndicat National du Pompage de Béton (SNPB)

Technique de pompage du béton Consiste à refouler, par l’intermédiaire d’une pompe, le béton dans une tuyauterie 3 types de pompes Camion malaxeur pompe Pompes automotrices à tuyaux ou à flèches de répartition Pompes stationnaires = sur chantiers de Génie Civil de longue durée La technique de pompage du béton consiste à refouler, par l’intermédiaire d’une pompe, le béton dans une tuyauterie. Ces pompes peuvent être soit : Des camions malaxeurs pompes Des pompes automotrices à tuyaux ou à flèches de répartition, Des pompes stationnaires plus spécialement utilisées en poste fixe sur des chantiers de Génie Civil de longue durée. LES POMPES AUTOMOTRICES comprennent La flèche de distribution qui comporte 3 à 5 éléments avec système de dépliage en R (portefeuille) ou en Z (zig-zag) ou mixte R-Z ou Z-R. La portée des flèches est comprise entre 20 et 55 m le groupe hydraulique qui assure l’alimentation du pompage le porteur (poids lourds 8x4 ou 6x4). Il est stabilisé pendant les opérations de pompage par un système soit en croix, soit perpendiculaire par rapport au chassis Camion malaxeur pompe Pompe automotrice à flèche de répartition Pompe stationnaire utilisée en poste fixe Dans le cas des POMPES STATIONNAIRES : le béton est transporté dans la tuyauterie posée au sol et alimente un mât de bétonnage ou simplement, assure le remplissage d’un coffrage. Deux systèmes de pompage complètent la gamme de l’offre de matériel : la pompe à pistons, qui permet d’obtenir des débits de pompages importants avec des bétons de consistance S2 ; la pompe à rotor, qui est peu utilisée en chantier d’ouvrage d’art. Elle est plus adaptée aux pompages délicats tels que le pompage des bétons spéciaux (béton léger, béton autoplaçant, etc.)

Différents types de pompes VISUEL ? Différents types de pompes Pompes à piston Constituées par deux ensembles : piston - cylindre à commande hydraulique travaillant en alternance 1er étape : la pompe aspire une charge de béton en provenance de la trémie d’approvisionnement 2e étape : la pompe refoule sa charge dans le tuyau de transport Les pompes à piston Elles sont constituées par deux ensembles piston-cylindre à commande hydraulique travaillant en alternance, le premier ensemble aspirant une charge de béton en provenance de la trémie d’approvisionnement pendant que le second ensemble refoule sa charge, préalablement aspirée, dans le tuyau de transport. Elles sont adaptées pour de grands débits et des pompages sur de grandes distances. Le débit de la pompe dépend : Du diamètre du cylindre de la pompe, De la course du piston, Du nombre de cycles par minute, Des pertes de charges lors de l’écoulement dans les conduites. Pompes adaptées pour grands débits et pompages sur de grandes distances Paramètres du débit de la pompe : diamètre du cylindre de la pompe - Course du piston - Nombre de cycles par minute - Pertes de charges lors de l’écoulement dans les conduites

Différents types de pompes Pompes à rotor ou à tuyau écrasé Principe : béton introduit dans un tronçon de tuyau souple puis poussé par un système de galets Constituants de la pompe : Trémie pour la réception du béton Système de malaxage et d’alimentation à l’intérieur de la trémie Tuyau souple torique constituant la conduite de pompage Rotor à galets de caoutchouc diamétralement opposés ou ensemble de galets entraînés par deux chaînes Conduite de refoulement Pompe à rotor Une pompe à rotor ou à tuyau écrasé comprend essentiellement : une trémie pour la réception du béton un système de malaxage (et de réhomogénéisation du béton) et d’alimentation à l’intérieur de cette trémie un tuyau souple torique constituant la conduite de pompage Un rotor à galets de caoutchouc diamétralement opposés ou un ensemble de galets entraînés par deux chaînes avec, éventuellement, une pompe auxiliaire pour créer la dépression dans la conduite Une conduite de refoulement. Dans une premier temps, le béton est introduit dans la trémie de déversement puis progresse vers la conduite de pompage située en partie basse par gravité et à l’aide d’une vis d’alimentation et de malaxage. La conduite de pompage est constituée par un tuyau torique souple. Dans une seconde phase, le béton est légèrement aspiré dans ce tuyau flexible par la dépression créée dans la chambre de pompage du fait de la mise en route du rotor. Le béton arrivant dans le flexible est alors soumis à l’action extérieure des galets tournants qui, en comprimant le tuyau, poussent régulièrement le béton dans la conduite de refoulement. Après avoir été écrasé, le tuyau retrouve sa forme initiale sous l’effet du vide créé par une pompe auxiliaire et aspire de nouveau le béton contenu dans la trémie. Le débit est lié à la vitesse du rotor et au diamètre du tuyau. La pompe à rotor travaille à débit constant et faible pression (< 25 bar). Pour ne pas engendrer de pertes de charges, le tuyau flexible de pompage et la conduite de refoulement ont les mêmes diamètres ; le débit maximal de ce type de matériel n’excède pas 50 m3/h. La durée de vie du tuyau flexible reste le point faible des pompes à rotor puisqu’elle dépasse rarement 2000 m3 de béton pompé. Elle constitue cependant une solution économique pour les pompages courts ou de répartition. VISUEL ?

Matériel de pompage pour ouvrages d’art En général  Pompes à pistons, automotrices à flèche de répartition. Flèches  Supportent la tuyauterie métallique dans laquelle circule le béton Diamètre des tuyaux  125 mm en général En bout de flèche  Tuyau flexible en caoutchouc armé pour faciliter la mise en place du béton dans le coffrage ou la zone à bétonner Les types de pompes utilisées sur les chantiers d’ouvrage d’art courants sont généralement des pompes à pistons, automotrices à flèche de répartition. Les flèches, composées d’éléments articulés dont le nombre de bras varie selon les modèles (de 3 à 5 bras) supportent la tuyauterie métallique dans laquelle va circuler le béton. Généralement, le diamètre des tuyaux est de 125 mm. La tuyauterie est prolongée en bout de flèche par un tuyau flexible en caoutchouc armé qui facilite la mise en place du béton avec précision dans le coffrage ou la zone à bétonner. Paramètres des pompes : débit maximal théorique en m3/h pression maximale dans le béton nombre maxi de courses du piston par minute coefficient de remplissage : rapport entre le volume de béton effectivement introduit dans le circuit à chaque coup de pompe et le volume utile maximum du cylindre. Fonctionnement de la pompe à piston : Le principe de la pompe à piston consiste à alimenter un cylindre avec du béton frais et à refouler ce béton au moyen d’un piston (en général deux cylindres sont placés en parallèle et fonctionnent en opposition de phase).

Choix du matériel de pompage Fonction : De la partie d’ouvrage à bétonner Des contraintes d’accessibilité du point de bétonnage Des cadences de bétonnage souhaitées Longueur de flèche  À adapter aux caractéristiques géométriques de l’ouvrage et à l’emplacement des pompes Choix du débit de la pompe  Fonction de la capacité de production de la centrale BPE et du nombre de camions malaxeurs affectés à l’approvisionnement du chantier La pression de pompage nécessaire pour assurer le débit est fonction de : des caractéristiques rhéologiques du béton frais des caractéristiques géométriques du circuit de pompage : longueur, hauteur diamètre des tuyauteries coudes des canalisations Nota - Tous les bétons ne sont pas pompables = lors de la commande du béton, préciser cette caractéristique au fournisseur de béton

Atouts du bétonnage par pompage Rapidité de mise en place du béton Accessibilité aux coffrages : flèches de grandes portées : 20 à 50 mètres Qualité du bétonnage : homogénéité des propriétés à l’état frais du béton et homogénéité des parements Diminution de la pénibilité de la mise en œuvre du béton Relation débit/pression Il est possible de déterminer la pression nécessaire pour assurer un débit donné en traçant la courbe caractéristique du couple béton/installation à partir : des propriétés rhéologiques du béton : seuil de cisaillement, viscosité plastique des propriétés d’interface acier/béton de l’installation puis la courbe caractéristique de la pompe (fournie par le constructeur). Le point d’intersection de ces deux courbes donne le débit maximal que peut assurer la pompe pour une installation donnée et la pression correspondante.

Atouts du bétonnage par pompage des bétons Rapidité de mise en place du béton Pompage  Accélère la mise en œuvre du béton Gain de temps de coulage  Grâce à l’apport important et rapide de béton Bétonnage à la pompe  Libère la grue de chantier qui peut ainsi être affectée à d’autres tâches RAPIDITÉ DE MISE EN PLACE DU BÉTON Le pompage permet d’accélérer la mise en œuvre du béton. Lors du bétonnage dans un coffrage, le gain de temps de coulage est essentiellement dû à l’apport important et rapide de béton (le volume transporté par une toupie varie de 6 à 8 m3 par rotation). Le tuyau de flèche reste en place à l’intérieur du coffrage jusqu’à la fin du remplissage, contrairement au bétonnage à la grue qui nécessite des rotations de remplissage/vidange de la benne à béton dont la capacité est limitée à la performance de la grue. Le bétonnage à la pompe permet de libérer la grue de chantier qui peut ainsi être affectée à d’autres tâches.

Conduite du pompage Précautions à appliquer Avant déversement de la trémie  Contrôler et assurer la régularité de consistance du béton En cas de difficultés de pompage  Ne jamais rajouter d’eau Maintenir la trémie de déversement en charge  Pour ne pas provoquer le désarmorçage de la conduite de refoulement CONDUITE DU POMPAGE Pendant le pompage, les précautions suivantes doivent être appliquées : contrôler et assurer la régularité de consistance du béton avant déversement de la trémie ; en cas de difficultés de pompage, ne jamais rajouter d’eau, ce qui ne ferait qu’accroître les difficultés ; maintenir la trémie de déversement en charge pour ne pas provoquer le désarmorçage de la conduite de refoulement ; maintenir constantes les pressions de pompage dans la plage de variations donnée par le constructeur ou appréhendée lors d’une épreuve de convenance. Maintenir constantes les pressions de pompage

Essai de convenance Sert à valider la pompabilité de la formule de béton dans le contexte du chantier Permet d’optimiser la composition du béton, la capacité de débit de la pompe, la configuration des installations et le mode opératoire du pompage Pour éviter la formation d’un bouchon au démarrage de l’opération de pompage  Pomper préalablement de la « barbotine » (de préférence barbotine de synthèse) dont la quantité à utiliser est à adapter en fonction de la longueur de la flèche de la pompe Sert à valider la pompabilité de la formule de béton dans le contexte du chantier Permet d’optimiser la composition du béton, la capacité de débit de la pompe, la configuration des installations et le mode opératoire du pompage Pour éviter la formation d’un bouchon au démarrage de l’opération de pompage  Pomper préalablement de la « barbotine » (mélange de ciment et d’eau) dont la quantité à utiliser est à adapter en fonction de la longueur de la flèche de la pompe POUR EN SAVOIR PLUS SUITE

Calcul de la distance équivalente Si pompage avec dénivellation ou changement de direction, on évalue la distance équivalente de transport par la formule : Deq = L + 5 H + 10 C1 + 5 C2 Avec L = distance horizontale en mètres H = dénivellation en mètres vers le haut C1 = nombre de coudes à 90° C2 = nombre de coudes à 135° Longueurs maximales de pompage (cas courants) Horizontalement = 300 m Verticalement = 100 m Dans le cas d’un pompage avec dénivellation ou changement de direction, la distance équivalente de transport peut être évaluée par la formule suivante : Deq = L + 5H + 10 C1 +5 C2 où L = distance horizontale en mètres H = dénivellation en mètres vers le haut C1 = nombre de coudes à 90° C2 = nombre de coudes à 135° Dans les cas courants, les longueurs maximales de pompage sont : - 300 m horizontalement - 100 m verticalement RETOUR

Consignes de sécurité Positionnement de la pompe Fonction : De l’environnement au sol Du gabarit aérien disponible Des contraintes de coulage Consignes de sécurité Risques électriques Stabilisation du sol Sécurité au sol dans l’environnement immédiat de la pompe Équipements de protection individuels Sécurité du personnel évoluant sur l’ouvrage Risques électriques En cas de présence d’une ligne électrique au-dessus de la zone d’implantation de la pompe, il convient d’identifier la tension de la ligne et de contacter les responsables d’EDF pour demander la coupure ou l’isolation temporaire de l’alimentation de cette ligne. En cas d’impossibilité de coupure, l’opérateur de la pompe devra respecter les distances d’approche conseillées de la ligne : minimum 3 m de distance pour 20 000 volts minimum 5 m pour 400 000 volts. Il est recommandé d’utiliser des pompes équipées de moyens de détection de champs électriques qui permettent d’alerter en permanence le conducteur de la pompe de la proximité d’une ligne électrique. Stabilisation, préparation du sol La pompe doit être stabilisée conformément aux recommandations du constructeur et être mise en place sur un emplacement plan. L’emprise au sol doit être adaptée à la longueur de la flèche et à sa zone d’évolution. Le sol doit être suffisamment compacté. Il doit résister à la pression exercée par les patins de stabilisateurs afin d’éviter leurs éventuels enfoncements (la pression au sol est donnée par le constructeur de la pompe). La surface de la plateforme doit permettre les manœuvres nécessaires aux positionnements des toupies à l’arrière de la pompe. Sécurité au sol dans l’environnement immédiat de la pompe L’accès à l’aire de bétonnage (emplacement de la pompe et aire de manœuvre des toupies) doit être dégagé de tout obstacle pouvant : gêner l’approche des camions malaxeurs gêner les manœuvres de la flèche de la pompe provoquer un accident corporel au personnel évoluant dans cette zone, par exemple, le personnel de laboratoire chargé d’effectuer les prélèvements pour la confection des éprouvettes de contrôle du béton ou le personnel chargé de guider la toupie à se placer à l’arrière de la pompe. Equipements de Protection Individuels Le port des Equipements de Protection Individuels (EPI) est obligatoire sur tous les chantiers. Les EPI comprennent : le casque ; les chaussures de sécurité ; les gants ; les lunettes ; le baudrier réflectorisé. Le personnel, désigné par l’entreprise et affecté au guidage des camions malaxeurs, doit lui aussi impérativement porter les EPI. Il doit être équipé d’un baudrier réflectorisé afin d’être visible de jour comme de nuit et se tenir sur le côté du camion de manière à être vu par le chauffeur lors de la manœuvre de recul. Le conducteur de la pompe et les chauffeurs de toupies doivent également porter les EPI. Sécurité du personnel évoluant sur l’ouvrage Le conducteur de la pompe se positionne généralement au plus près du point de bétonnage de manière à avoir une bonne visibilité pour effectuer ses manœuvres en toute sécurité. Pour le bétonnage d’un tablier et suivant l’implantation de la pompe, il peut être au même niveau ou à un niveau situé bien au-dessus de celle-ci. A l’aide de sa radiocommande, il peut manœuvrer la flèche en toute sécurité pour lui et pour le personnel évoluant sur le tablier.

Prévention des bouchons Important Béton formulé en fonction de l’installation de pompage utilisée Risques  Formation de bouchons dans les tuyauteries = pour bétons manquant de cohésion et présentant une tendance à la ségrégation Les 4 types de risques de bouchons : Bouchons au démarrage Bouchons en cours de pompage Bouchons en phase de redémarrage Bouchon en phase de nettoyage Pour éviter les bouchons de démarrage  Utiliser une barbotine de synthèse Si un béton est mal formulé et n’est pas pompable, la tuyauterie se bouche et l’écoulement s’arrête. Il faut alors démonter la tuyauterie pour la déboucher. Nota : les bétons constitués de granulats roulés posent moins de problèmes de pompabilité, de même qu’une teneur en sable élevée ou l’utilisation d’un sable fin correcteur. Bouchon au démarrage Les bouchons sont très courants au démarrage du pompage, même pour les bétons qui ne posent aucun problème par la suite, une fois le régime établi. Le plus souvent, ce type de bouchon peut être dégagé assez facilement et le pompage peut reprendre suivant le mode opératoire initialement prévu. Pour prévenir ces bouchons, on pompe dans la tuyauterie de la BARBOTINE (mélange d’eau et de ciment E/C variant de 0,5 à 0,8). La barbotine joue le rôle de lubrifiant en laissant une pellicule de coulis sur la paroi de la tuyauterie, ce qui facilité l’écoulement du béton. Le risque de bouchon est diminué avec des bétons résistant à la ségrégation. Bouchon au redémarrage Lors d’un éventuel arrêt du bétonnage, il faut éviter la prise du béton situé dans la tuyauterie. Nota : le SNPB recommande d’amorcer le pompage avec une barbotine de synthèse (prête à l’emploi : sachet de 300g) qui permet de réduire la pression du béton dans la pompe et les tuyaux.

La norme NF EN 12001 Textes de référence La norme NF EN 12001 Publication AFNOR (août 2004) « Machines pour le transport, la projection et la distribution de béton et mortier par tuyauterie » « La présente norme spécifie les mesures techniques appropriées à prendre pour éliminer ou réduire les risques dus aux phénomènes dangereux significatifs » Publiée en France par l’AFNOR en août 2004, la norme européenne NF EN 12001 de décembre 2003, intitulée « Machines pour le transport, la projection et la distribution de béton et mortier par tuyauterie » - Prescription de sécurité « La présente norme spécifie les mesures techniques appropriées à prendre pour éliminer ou réduire les risques dus aux phénomènes dangereux significatifs »

 Obligation de suspendre la livraison BPE Risques électriques Risques électriques non évoqués dans la norme NF EN 12001 Actions du SNPB Questionnaire de prise de commande Evaluation de sécurité Détermination de la nature des risques Mesures à prendre Si risque électrique  Obligation de suspendre la livraison BPE Mais, la norme NF EN 12001, n’évoque pas les risques électriques. Le SNPB à donc mis au point un ensemble de documents questionnaire de prise de commande évaluation de sécurité Pour déterminer la nature des risques, Indiquer les mesures prises pour y répondre En cas de risque électrique : obligation de suspendre la livraison SOMMAIRE SESSION 6 SOMMAIRE GÉNÉRAL