Derrière les parois grises, ou de l'art de la projection de béton

13 août 2013

Un mélange de sable, de granulats et d'eau, projeté sous haute pression sur une surface. Cela peut paraître simple, mais la technique de projection de béton actuelle n'est rien de moins qu'une forme d'art. Tom Kurth, Responsable marketing d'Atlas Copco MEYCO, explique l'art délicat de la projection de revêtement dans les mines et les tunnels.

Béton projeté sur une paroi de tunnel à l'aide de l'équipement Meyco.

Aujourd'hui, en raison de sa grande capacité, seule la méthode utilisant un mélange humide est utilisée dans les tunnels, pour laquelle l'équipement robotique MEYCO est idéalement adapté.

La substance grise familière qui recouvre les parois et toits des tunnels et des mines d'aujourd'hui peut ne pas paraître particulièrement remarquable, mais, derrière ce gris se cache plus d'un siècle de recherche scientifique et de développement de produits. Utilisé pour la première fois dans les tunnels et les mines en 1907, et breveté sous le nom de Gunite, le mélange original de sable, de granulats et d'eau devint rapidement la méthode de stabilisation favorite d'une grande variété de structures. Cependant, le béton projeté est aujourd'hui bien loin d'un simple mélange. Au fil des ans, il s'est développé en une multitude de compositions différentes, soigneusement conçues pour répondre à un nombre sans cesse croissant d'applications. Simultanément, l'équipement nécessaire pour appliquer les différents composés s'est transformé en outils de haute technologie, plus avancés et techniquement sophistiqués que jamais. Tout ceci est une bonne nouvelle pour les mineurs et les ingénieurs du bâtiment. Pas seulement en raison du rôle clé joué par le béton projeté dans la sécurisation des parois rocheuses après l'excavation et le maintien des structures dans la position prévue, mais également parce que la méthode peut à présent répondre à la demande de solutions sur mesure. C'est particulièrement le cas pour les applications où le béton projeté doit répondre à des exigences strictes en termes de qualité, durabilité, résistance à la pénétration d'eau, d'absence de risque pour la santé, et de respect de l'environnement.

Mélange sec contre mélange humide

Il existe deux types de béton projeté de base en usage aujourd'hui dans les tunnels et les mines : le béton sec et le béton humide. Pendant de nombreuses années, le seul moyen d'utiliser du béton projeté était de recourir à un mélange sec. Il s'agit d'un mélange préalable de sable et de ciment placé dans une trémie. De l'air comprimé propulse ensuite le mélange sous la forme d'un jet via un flexible jusqu'à une buse où l'eau est ajoutée. La méthode utilisant un mélange humide, introduite dans les années 1970, implique un mélange préalable de sable, de granulats, de ciment, d'eau et d'un additif dans une centrale à béton. Ce mélange est ensuite transporté par le biais de pompes à piston dans le système de flexibles vers la buse, où de l'air comprimé est utilisé pour amener le jet de béton à une vitesse adaptée pour que la buse puisse être positionnée à 1,5 m de la surface rocheuse. Des produits chimiques spéciaux connus sous le nom d'accélérateurs sont fréquemment ajoutés pour accélérer le durcissement du béton projeté. La méthode utilisant le mélange sec tend à être plus largement utilisée dans les exploitations minières en raison de la nécessité d'employer de petits camions et des équipements plus compacts, alors que la méthode humide, qui exige un équipement plus imposant et qui est généralement considérée comme plus intéressante, est la méthode privilégiée du secteur de la construction souterraine. Il faut également noter une autre grande différence : une préparation de mélange humide doit être utilisée tout de suite, alors que les composants du mélange sec peuvent être stockés pendant plusieurs heures avant l'utilisation. Sur le plan logistique, il est plus facile d'utiliser un mélange sec, mais le mélange humide présente de nombreux autres avantages non négligeables.

Des améliorations importantes

Deux améliorations importantes dans l'élaboration du béton projeté ont été l'introduction de la fumée de silice, un sous-produit des métaux au silicium, dans la méthode à base de mélange sec et l'ajout de renforts en fibre d'acier ou de polypropylène. La fumée de silice, également connue sous le nom de microsilice, réagit avec l'hydroxyde de calcium produit au cours de l'hydratation du ciment. Cet additif permet au béton projeté d'atteindre une résistance en compression deux à trois fois supérieure à celle du béton projeté brut, résultant ainsi en un mélange extrêmement solide, durable et imperméable. De même, l'ajout de fibres d'acier dans le béton projeté, qui agissent également comme un agent de renforcement, augmente considérablement la résistance à la traction du béton projeté et permet aux mineurs et aux creuseurs de tunnels de réduire les efforts déployés dans l'installation de treillis métalliques, ce qui permet ainsi de réaliser des économies considérables de temps et d'argent. L'épaisseur des couches de béton projeté varie selon le type de mélange et les exigences du projet, mais elle s'élève normalement à 50 mm pour le mélange humide et 30 mm pour le mélange sec en une seule passe. Néanmoins, dans de nombreux cas, une application plus épaisse est nécessaire, et plusieurs couches doivent être posées. Un grand nombre de paramètres sont pris en compte lors de l'adaptation de la projection de béton à différentes applications. Cela inclut notamment la granulométrie du sable/agrégat, le type et la quantité de ciment, le contrôle de l'hydratation des adjuvants, le type des plastifiants/superplastifiants, la maniabilité, le type d'accélérateur, la température, la pulsation et les systèmes de buse. La sécurité est évidemment un facteur important dans le creusement de tunnels et la vitesse et le coût le sont tout autant. Chaque opération dans le tunnel doit être réalisée aussi rapidement et efficacement que possible. Plus l'entrepreneur peut appliquer le béton projeté rapidement, mieux se porte l'économie globale du projet, et plus l'entrepreneur sera susceptible de respecter la date d'achèvement prévue. De même, plus le temps d'application du béton projeté peut être réduit, plus le projet progresse rapidement, limitant ainsi les coûts du creusement du tunnel.

À compter de 2016, Atlas Copco a décidé de se concentrer sur le béton projeté humide pour répondre aux demandes de ses clients.

Equipement de projection de béton