Additifs pour béton : types, rôles et utilisations

Le béton est un matériau de construction incontournable, apprécié pour sa robustesse et sa polyvalence. Pour optimiser ses performances et l’adapter aux exigences spécifiques de chaque projet, l’ajout d’additifs est souvent requis. Ces substances, qu’elles soient chimiques ou minérales, modifient les propriétés du béton, tant à l’état frais qu’à l’état durci. Cet article vous propose de découvrir les différents types d’additifs pour béton, leur rôle et leur mode d’utilisation.

Qu’est-ce qu’un additif pour béton ?

Un additif pour béton est une substance ajoutée lors du gâchage du béton pour modifier ses caractéristiques, améliorer ses performances et répondre à des exigences spécifiques (mise en œuvre, résistance, durabilité, esthétisme, etc.).

On distingue principalement deux grandes catégories d’additifs :

Les adjuvants pour béton

Adjuvant béton – définition : les adjuvants sont des produits chimiques, généralement sous forme liquide, ajoutés en faible quantité (inférieure à 5 % de la masse de ciment) directement dans le béton au moment du malaxage. Leur rôle est d’améliorer certaines caractéristiques du béton à l’état frais (fluidité, temps de prise, mise en œuvre) et/ou à l’état durci (résistance mécanique, durabilité, imperméabilité).

L’utilisation des adjuvants est régie par la norme NF EN 934-2, qui définit plusieurs familles d’adjuvants en fonction de leurs effets sur le béton.

Les additions minérales pour béton

Les additions minérales sont des poudres finement broyées qui sont intégrées au béton en quantité plus importante, qui peuvent atteindre jusqu’à 30 % du poids du ciment (selon les types de ciments et les types de bétons), voire plus dans le cas de bétons spéciaux. Elles peuvent être d’origine naturelle (calcaire, métakaolin) ou industrielle (sous-produits industriels tels que cendres volantes, fumée de silice, laitier de haut fourneau).

Leur rôle principal est d’améliorer certaines propriétés mécaniques ou de durabilité du béton et, dans le cadre du béton prêt à l’emploi (BPE) ou du béton préfabriqué, de substituer une partie du ciment, ce qui permet de réduire l’empreinte carbone du béton tout en optimisant ses performances.

L’utilisation des additions minérales est encadrée par la norme béton NF EN 206+A2/CN, qui fixe les limites et les conditions d’incorporation dans le béton.

Les principaux additifs pour béton, leur rôle et leur mode d’utilisation

Les adjuvants pour béton

Les adjuvants sont des produits chimiques qui modifient les propriétés du béton frais et/ou durci pour répondre à des besoins spécifiques.

Voici les principaux types d’adjuvants et leurs fonctions :

• Plastifiants réducteurs d eau : ce sont les adjuvants les plus courants. Ils peuvent être utilisés de deux manières. Employé comme fluidifiant béton, ils permettent d’augmenter la fluidité du béton à quantité d’eau constante par rapport à un béton non adjuvanté, facilitant ainsi sa mise en œuvre. Employés comme réducteur d’eau, ils permettent de diminuer la quantité d’eau de gâchage du béton à fluidité constante, augmentant ainsi sa résistance et sa durabilité. Bien souvent les adjuvants béton plastifiants sont utilisés pour combiner les deux effets :  adjuvant béton fluidifiant et réduction de la teneur en eau.

Les plastifiants béton permettent généralement une réduction d’eau de 5 à 12 %.

• Superplastifiants : plus performants que les plastifiants, les superplastifiants permettent une réduction d’eau plus importante (12 à 30 %), tout en maintenant une excellente fluidité du béton. Ils sont particulièrement utilisés dans les bétons autoplaçants ou les bétons autonivelants (pour lesquels une grande maniabilité est nécessaire sans augmenter la quantité d’eau), les bétons à hautes performances (qui requièrent une faible quantité d’eau de gâchage tout en conservant une bonne fluidité), comme adjuvant dans les bétons drainants, ou bien encore comme additif adjuvant pour bétons légers (additif béton allégé avec billes de polystyrène).
• Accélérateurs de prise et de durcissement (additif béton pour temps froid) : ils réduisent le temps de prise du béton et augmentent sa vitesse de durcissement. Ils permettent classiquement de continuer de bétonner par temps froid (bétonnage par temps froid à une température comprise typiquement entre 0 et 5°C) et éviter que le béton ne gèle pendant la nuit. Les adjuvants béton accélérateur de prise peuvent également être utilisés par températures plus clémentes afin de décoffrer ou d’enlever les étais plus rapidement.

L’utilisation d’un adjuvant accélérateur de prise permet d’éviter que le béton ne gèle (sorte d’ additif antigel pour béton résistant au gel, d’ additif béton gel).

• Retardateurs de prise : à l’inverse des accélérateurs, ces adjuvants augmentent le temps de prise. Ils sont principalement utilisés par temps chaud (typiquement /25°C) afin de conserver une durée pratique d’utilisation du béton convenable (étant donné que les températures élevées accélèrent naturellement la prise du ciment). Les adjuvants retardateurs de prise béton peuvent également être utilisés par températures plus clémentes afin d’avoir un délai d’ouvrabilité du béton plus grand, dans le cas de coulages compliqués pour augmenter le temps de mise en place par exemple.
• Entraîneurs d’air : ils permettent d’incorporer pendant le malaxage une quantité contrôlée de fines bulles d’air uniformément réparties et qui subsistent après durcissement. Cela améliore la résistance du béton aux cycles gel-dégel, réduisant les risques de d’éclatements.
• Hydrofuges de masse : les adjuvants béton hydrofuge permettent de diminuer la porosité et la perméabilité à l’eau du béton. Idéaux pour les ouvrages en contact avec l’eau (réservoirs, additif béton anti remontée d’ humidité pour fondations), ils ne rendent cependant pas le béton totalement étanche.

Le superplastifiant est un adjuvant pour béton autonivelant.

Les additions minérales pour béton

Les additions minérales sont des matériaux finement divisés incorporés au béton pour améliorer certaines de ses propriétés.

Voici les principales additions minérales utilisées :

• Cendres volantes : résidus provenant de la combustion du charbon dans les centrales thermiques, elles améliorent la maniabilité du béton, augmentent sa durabilité, et réduisent la chaleur d’hydratation. Elles sont couramment utilisées dans le béton prêt à l’emploi (BPE) en substitution partielle du ciment.
• Fumées de silice : sous-produit de la production de silicium, elles augmentent la résistance mécanique et la durabilité du béton en réduisant sa porosité. Elles sont particulièrement utilisées pour confectionner des bétons à hautes performances (BHP) et des bétons fibrés à ultra hautes performances (BFUHP).
• Laitier de haut fourneau : résidu de la production de fonte, il remplace partiellement le ciment et améliore la résistance à long terme du béton. Il offre également une meilleure résistance aux attaques chimiques et aux sulfates, ce qui le rend idéal pour les ouvrages en milieux agressifs.
• Filler calcaire : poudre de calcaire finement broyée, il est utilisé pour améliorer la compacité du béton et réduire sa porosité. Il est couramment utilisé en substitution partielle du ciment pour des raisons économiques et écologiques, ainsi que pour confectionner des bétons architecturaux et des bétons autoplaçants où il apporte des fines complémentaires aux grains de ciment.
• Métakaolin : produit issu de l’activation thermique du kaolin, il agit comme un liant pouzzolanique, réagissant avec la chaux libérée lors de l’ hydratation du ciment, pour améliorer les performances du béton. Il est apprécié pour sa capacité à augmenter la résistance mécanique et améliorer la durabilité du béton.

Cendres volantes utilisées comme addition dans le béton.

 

L’utilisation de ces additions minérales présente plusieurs avantages :

✔ Économie de ciment, réduisant ainsi l’empreinte carbone du béton.
✔ Amélioration des performances mécaniques et de la durabilité.
✔ Réduction de la chaleur d’hydratation, limitant le risque de fissuration du béton dans les ouvrages massifs.
✔ Optimisation de la compacité et de la résistance aux attaques chimiques.

Conclusion

L’utilisation d’additifs pour béton est essentielle pour adapter le matériau aux exigences spécifiques de chaque chantier. Qu’il s’agisse d’améliorer la maniabilité, d’accélérer ou de retarder la prise, d’augmenter la durabilité ou de conférer des propriétés particulières au béton, les adjuvants et additions minérales offrent une palette de solutions pour optimiser vos ouvrages en béton armé.