Béton fibré à ultra hautes performances (BFUP)

Le béton fibré à ultra hautes performances (BFUP) est un matériau de construction composé de ciment, d’eau, de granulats et de fibres de verre, de kevlar ou d’autres matériaux. Il a été développé dans les années 1990 pour remplacer le béton conventionnel, qui est plus fragile et sujet aux fissures et à la corrosion.

Le BFUP présente de nombreux avantages par rapport au béton conventionnel, notamment une meilleure résistance à la traction, à la flexion et à la compression, une durée de vie plus longue et une meilleure résistance aux intempéries.

En raison de ses propriétés exceptionnelles, le BFUP est utilisé dans la construction d’infrastructures routières, de bâtiments et de ponts, entre autres. Cependant, son coût est généralement plus élevé que celui du béton conventionnel, ce qui limite son utilisation.

En Québec, la plupart des infrastructures routières sont en mauvais état en raison de la rudeur des hivers. Chaque année, l’État doit dépenser des milliards de dollars pour réparer ces ouvrages essentiels, ce qui représente un fardeau pour les contribuables.

On estime qu’environ 25 à 30% des pentes peuvent nécessiter une réhabilitation à moyen terme pour répondre aux exigences du climat québécois. Il existe une famille de béton originaire d’Europe, connue sous le nom de BFUP ou béton fibré à ultra hautes performances, qui présente des propriétés prometteuses.

Cependant, leur prix très élevé limite leur intégration à nos infrastructures.

Jean-Philippe Charron, ingénieur et professeur en génie civil de l’École polytechnique de Montréal, a créé sa propre version du béton fibré à ultra hautes performances (BFUP) en développant un matériau innovant à moindre coût avec des matières premières exclusivement d’origine canadienne. Tout a commencé lorsqu’il a fait une observation alors qu’il était en poste à l’École polytechnique de Lausanne au début des années 2000. Son sujet d’étude était les propriétés des bétons renforcés de fibres ultra performants.

C’est là que j’ai compris tout le potentiel d’utilisation de ce matériau dans nos infrastructures et que j’ai cherché à l’intégrer dans mes activités de recherche pour en bénéficier.
Jean-Philippe Charron

Le problème, c’est que le béton fibré à ultra hautes performances (BFUP) est très coûteux. Lorsqu’il arrive à Montréal en 2004, le professeur Charron décide donc de mobiliser son équipe pour concevoir un BFUP plus économique, fabriqué à base de matériaux locaux et adapté aux réalités du Québec.

Un béton révolutionnaire pour renforcer nos ponts

En d’autres termes, créer un BFUP de qualité 100% canadien et plus accessible en utilisant du sable de ciment et des ajouts minéraux en grande quantité et en ajoutant beaucoup plus de fibres, de l’ordre de 3 à 4 fois plus de fibres qu’un béton fibres classique.

Après avoir élaboré la composition de ce BFUP canadien, le professeur Charron a testé en laboratoire des dalles de ponts en béton conventionnel et d’autres fabriquées avec le BFUP. Il a reproduit l’effet de cinq ans de trafic routier intensif sur ces dalles de pont. Il a constaté que, alors que sur le béton conventionnel des fissures se propageaient rapidement, sur le BFUP, il n’en était rien. Les fissures étaient bien présentes, mais les fibres du BFUP retardaient leur expansion.

Le fait d’ajouter davantage de fibres ne changera pas vraiment la résistance à la compression du matériau, mais va plutôt augmenter la résistance à la traction ou à la flexion. Grâce à ses propriétés mécaniques exceptionnelles, le BFUP offrirait une durée de vie utile de 100 ans et plus aux nouvelles infrastructures routières québécoises.

Si on répare avec du BFUP, normalement, les dalles de pont peuvent durer jusqu’à la fin de leur vie utile. La durée de vie utile de la dalle en BFUP est actuellement en attente de certification auprès des autorités canadiennes.

Une fois les normes de l’industrie officiellement remplies, ce nouveau type de béton sera utilisé dans la construction d’ouvrages majeurs au Québec.

On parle d’une augmentation de l’utilisation de ce matériau dans les infrastructures de l’ordre de 5 à 10% d’ici un an. J’espère qu’à moyen terme, cette utilisation s’élargira et garantira à nos infrastructures québécoises une durée de vie en béton.