L’aiguille vibrante pour béton

 

L’aiguille vibrante est largement utilisée sur les chantiers pour vibrer le béton frais afin de chasser l’air qu’il contient et ainsi le rendre plus compact.

Fonctionnement, types, choix et utilisation : on vous dit tout sur l’aiguille vibrante.

 

Pourquoi vibrer le béton à l’aide d’une aiguille vibrante ?

La vibration a pour effet de chasser le maximum d’air contenu dans le béton après sa mise en place et ainsi de le rendre plus compact.

L’augmentation de la compacité du béton vibré permet :

• Un meilleur remplissage des moules ou des coffrages.
• Un meilleur enrobage des armatures du béton armé.
• Une meilleure adhérence armature/béton.
• Un meilleur aspect des parements (moins de bullages ; pas de nids de cailloux).
• Une augmentation de la résistance du béton.
• Une augmentation de la durabilité (béton moins poreux).

 

La vibration permet d’évacuer l’air occlus, faciliter l’arrangement des granulats, assurer un bon remplissage du moule et un bon enrobage des armatures.

 

Le fonctionnement d’une aiguille vibrante

L’aiguille vibrante utilise la technique de vibration interne du béton (ou pervibration). C’est la technique la plus employée sur les chantiers, car elle est simple et efficace.

L’aiguille vibrante est plongée dans le béton et agit directement dans sa masse.

Elle est constituée d’un cylindre métallique dans lequel tourne à haute vitesse de rotation une masselotte excentrée, elle-même entraînée par un moteur.

Intérieur d’une aiguille vibrante.

 

Les différents types d’aiguilles vibrantes

Il existe trois types d’aiguilles vibrantes selon la source d’énergie :

• Aiguille vibrante pneumatique : la mise en rotation de la masselotte est assurée par de l’air comprimé. Ces aiguilles sont peu utilisées sur chantier car elles nécessitent un compresseur d’air. Leur diamètre va de 25 à 150 mm.
• Aiguille vibrante électrique : la masselotte est mise en rotation grâce à un moteur électrique par l’intermédiaire d’une transmission flexible. C’est la plus utilisée sur chantier. Leur diamètre va de 25 à 100mm.
  Il existe également des modèles à moteur électrique incorporé dans l’aiguille, et alimenté par un convertisseur de fréquence et de tension.

• Aiguille vibrante thermique : même principe que l’aiguille vibrante électrique mais avec un moteur thermique. Leur diamètre va de 25 à 70mm.

Une aiguille vibrante à moteur électrique (aiguille vibrante electrique).

 

Comment choisir une aiguille vibrante ?

Le béton doit être vibré avec une aiguille de dimension et de fréquence adaptées.

Le diamètre des aiguilles varie entre 25 et 150 mm. Leur fréquence va de 3000 à 20000 vibrations par minutes.

Voici les critères pour choisir une aiguille vibrante :

Masse de l’aiguille

• Une aiguille doit être choisie en fonction de sa masse qui la rend plus ou moins manœuvrable.
• L’aiguille doit pouvoir s’enfoncer sous son propre poids dans le béton frais.
• La masse doit être adaptée en fonction de la fluidité du béton.

 

Diamètre de l’aiguille

• Le diamètre est déterminé selon les dimensions de l’ouvrage et le volume de béton à vibrer.
  Il faut savoir qu’une aiguille vibrante a une zone d’action limitée.

Lorsque l’on introduit une aiguille vibrante dans du béton, on observe différentes zones concentriques autour de celle-ci :
– Zone 1 : zone périphérique déjà compactée et désaérée.
– Zone 2 : zone en cours de compactage qui absorbe l’énergie vibratoire.
– Zone 3 : zone qui ne reçoit plus d’énergie.
Les zones 1 et 2 caractérisent le rayon d’action d’une aiguille vibrante.

 

 

Par exemple, une aiguille de 30 mm de diamètre a un diamètre d’action de 30 cm.

Dans le cas d’un ouvrage vertical (voile ou poteau), il convient donc de choisir le diamètre de l’aiguille en fonction de l’épaisseur de l’ouvrage à bétonner afin d’assurer la vibration de la totalité du béton.

Voici la règle à appliquer : le diamètre de l’aiguille (d) doit être de l’ordre de 1/7ème de l’épaisseur de l’élément (e) :   d = e/7

Cette règle conduit au tableau suivant :

Dans le cas d’un ouvrage horizontal (plancher, dalle), le diamètre de l’aiguille conditionne l’espacement entre les points de vibration. Il faut en effet prévoir un chevauchement correct des zones d’action afin d’assurer la vibration de la totalité du béton.

Cet espacement est égal à 7 fois le diamètre de l’aiguille dans les 2 directions.

Vibration d’une dalle.

 

• Le diamètre est par ailleurs limité en fonction de la densité et de l’espacement des armatures. En règle générale, il faut opter pour le plus gros diamètre possible compte tenu du ferraillage : l’aiguille doit pouvoir passer facilement entre les ferraillages sans les toucher.

Fréquence de vibration de l’aiguille

La fréquence idéale dépend de la granulométrie du béton.

• Si le béton est constitué de gros granulats (>20mm), privilégier une fréquence de vibration basse (10000 vibrations / min).
• Si le béton est de granulométrie fine, opter pour une fréquence élevée (20000 vibrations / min).

 

En règle générale, les aiguilles de 40 à 70mm sont utilisées pour les bétons classiques et des volumes n’excédant pas 10 m³. Les aiguilles de diamètre supérieur à 70 mm sont utilisées pour des volumes de 10 à 30m³ de béton avec de fortes granulométries.

Tableau : choix du diamètre d’aiguille vibrante selon le type d’ouvrage.

 

Précautions pour l’utilisation d’une aiguille vibrante

• Bétonner et vibrer par couche successives de 35 cm (voile en béton architectonique) à 60 cm (bétons courants) et dans tous les cas sur une épaisseur inférieure à la longueur de l’aiguille vibrante utilisée.
• Plonger rapidement l’aiguille verticalement dans le béton (si elle est plongée lentement, le béton en partie haute sera compacté ce qui empêchera la remontée des bulles du béton de masse).
• Faire pénétrer l’aiguille d’environ 10 cm dans la couche précédente, pour lier les deux couches.
• Ne vibrer que le temps strictement nécessaire au serrage, sinon risque de ségrégation.
  Arrêter la vibration dès que :
  • le béton cesse de se tasser ;
  • les grosses bulles n’apparaissent plus en surface ;
  • la laitance brillante apparaît en surface ;
  • le bruit de l’aiguille ne varie plus.

 

• Remonter lentement et régulièrement l’aiguille, sans laisser de trou dans le béton.
• Le temps de vibration doit être identique en tous les points de la masse du béton, pour avoir un parement homogène.
• Ne pas vibrer les armatures (risque d’apparition du fantôme des armatures sur le parement au décoffrage).
• Rapprocher les points de plongée de l’aiguille pour que les zones d’action circulaires du vibreur se recoupent (tous les 30 à 50 cm pour les aiguilles courantes de 50 à 75 mm de diamètre).

 

 

La vibration à l’aide d’une aiguille vibrante béton.

 

Attention :

• Ne jamais vibrer un béton déjà vibré (sinon nouveau bullage).
• Ne jamais vibrer un béton qui a démarré sa prise (perte de résistance).
• Ne pas déplacer l’aiguille horizontalement pendant la vibration.
• Ne pas incliner l’aiguille (risque de ségrégation).
• Ne pas déplacer le béton avec l’aiguille (ségrégation).
• Eviter les volumes de béton non vibrés (nids de cailloux).
• Ne pas arrêter une aiguille plongée dans le béton.
• Arrêter l’aiguille dès qu’on la sort du béton (sinon risque de surchauffe).
• Ne pas vibrer trop près du coffrage si possible (environ 10cm).
• Ne pas toucher le coffrage avec l’aiguille.