INTRODUCTION

Les scellements de fer jouent un rôle crucial tant dans les bâtiments que dans les ouvrages de génie civil, en permettant des liaisons structurales entre des bétons coulés à des moments différents. Elles sont largement utilisées en renforcement, réhabilitation et extension des structures existantes, assurant l’intégrité structurale sans nécessiter de démolition. Les scellements de fer dans les applications structurales sont généralement réalisés avec des mortiers adhésifs à injection en scellant les barres dans des trous forés afin d’imiter le comportement des armatures coulées en place, créant des connexions monolithiques pour un transfert d’efforts efficace.

La sécurité et la performance de ces solutions post‑installées dépendent d’une combinaison d’exigences de dimensionnement et de chantier. L’évaluation des scellements de fer réalisée via les Organismes d’Evaluation Technique (OET) de l’EOTA assure l’équivalence de performance en termes de résistance d’adhérence et de comportement force‑déplacement entre armatures scellées et armatures coulées en place sous divers paramètres d’essai. Seulement ces systèmes évalués et approuvés doivent être utilisés pour le dimensionnement selon les codes et normes applicables, ainsi que pour la mise en œuvre des solutions post‑installées. Il existe plusieurs méthodes de dimensionnement à l’état de l’art selon des codes établis (Eurocodes), des normes et rapports acceptés (rapports techniques EOTA) couvrant différentes actions de charge sur différentes applications utilisant des solutions post‑installées. Ignorer l’un de ces éléments peut conduire à une rupture d’adhérence, une durée de vie insuffisante ou une performance incertaine au regard des exigences de dimensionnement et de chantier.
 
En tant qu’ingénieur structure, il est essentiel de considérer la méthode d’installation, sa qualité et d’autres conditions de chantier, car cela peut influencer à la fois les résultats de dimensionnement et l’efficacité de la mise en œuvre. La procédure correcte phttps://www.hilti.fr/c/CLS_FASTENER_7135/CLS_CHEMICAL_ANCHORS_7135/r11219549?activeTab=preconfigured-kits-tabsour l’installation des scellements de fer comporte les étapes typiques suivantes :

• Positionnement des scellements de fer
• Préparation/dépolissage de surface du matériau support
• Forage des trous
• Bouchardage des trous forés en cas de carottage diamant
• Nettoyage des trous forés
• Injection du produit et mise en place de l’armature
• Simplification du processus d’installation avec l’offre Hilti SPEC2SITE

 
Dans cet article, nous comparons les systèmes de mortier à injection époxy, inorganique et hybride, et vous apportons des éclairages sur trois paramètres de chantier qui affectent la longueur d’ancrage de calcul et la performance des solutions de scellement de fer :
i) température du matériau support pendant l’installation,
ii) conditions d’humidité du matériau support, et
iii) méthode de forage.
Ces facteurs doivent être pris en compte lors du choix du mortier à injection adapté à votre cas d’application.
Cet article vous aidera à garantir que votre dimensionnement des armatures avec des systèmes d’injection est sur la bonne voie, prêt pour le chantier, et vous indiquera les bénéfices que vous pouvez en tirer par rapport à d’autres solutions

CONDITION DE CHANTIER 1 : TEMPÉRATURE DU MATÉRIAU support PENDANT L’INSTALLATION

La température du matériau support (béton) pendant l’installation des scellements de fer affecte deux paramètres d’installation produit : le temps d’emploi et le temps de cure (durcissement).

Le temps d’emploi commence immédiatement après l’injection et correspond à la période pendant laquelle l’armature doit être insérée et peut être ajustée. Lorsque le temps d’emploi est atteint, les composants installés ne doivent pas être touchés jusqu’au respect du temps de durcissement complet, sauf indication contraire dans les instructions d’installation du fabricant. Si un mortier durcit trop rapidement à des températures élevées, il peut ne pas y avoir suffisamment de temps d’emploi pour que l’installateur insère l’armature dans le trou. Si la prise dépasse le temps d’emploi défini, l’armature ne sera pas correctement installée, ou la performance (résistance mécanique) pourrait être compromise. Ce paramètre dépend des caractéristiques du produit et de la température du matériau support : plus la température est élevée, plus le temps d’emploi est court, et inversement.

Les mortiers époxy tels que HIT‑RE 500, HIT‑RE 100 offrent un temps d’emploi plus long que les systèmes hybrides (d’où l’appellation courante de mortiers « à prise lente ») et sont donc généralement mieux adaptés aux chantiers situés dans des régions chaudes et/ou pour des barres de grand diamètre en combinaison avec des trous profonds dans des projets d’infrastructure/génie civil appropriés, nécessitant un temps plus long pour achever la mise en place/installation correcte.

Un mortier hybride présentant un temps ouvert adéquat en présence de températures élevées et de ancrages profonds (sensiblement plus long que d’autres mortiers hybrides et pas beaucoup plus court que les mortiers époxy) est le HIT‑HY 200 R, ce qui le rend adapté à un large éventail de travaux en béton.
 
Le temps de cure (durcissement) est le temps nécessaire pour développer la capacité complète. Ce paramètre dépend de la température du matériau support de manière similaire au temps d’emploi. Si l’adhésif durcit trop lentement à basse température, le calendrier du projet peut subir un retard significatif et une perte de productivité. Habituellement, en conditions de trou humide, le temps de durcissement des mortiers à injection augmente significativement. Cependant, les systèmes hybrides présentent généralement un durcissement accéléré et peuvent être l’option la plus judicieuse pour augmenter la vitesse d’installation – et donc la productivité du chantier – dans des applications avec des diamètres de barres petits à moyens, des trous peu à moyennement profonds, des basses températures et des conditions humides. Pour cette raison, les mortiers hybrides sont également connus comme systèmes « à prise rapide » tels que HIT‑HY 200 R.
 
Il est également essentiel de noter que la température de la cartouche de mortier à injection doit elle aussi être conditionnée pour préserver la performance du système de scellement de fer. Le conditionnement est une méthode de régulation de température. Les mortiers à injection doivent être régulés à une certaine température (conformément à l’ETE correspondante) pour réagir correctement lors du mélange et atteindre la capacité d’adhérence conçue.
 

CONDITION DE CHANTIER 2 : CONDITIONS D’HUMIDITÉ DU MATÉRIAU support (BÉTON)

La présence d’humidité lors de l’installation des systèmes de mortier à injection peut affecter la résistance d’adhérence avec la surface du béton environnant, réduisant les valeurs réelles de performance (resistance mécanique). Il peut exister trois conditions possibles d’humidité du matériau support (béton) sur chantier lors du forage d’un trou, comme montré ci‑dessous :

Seulement quelques mortiers à injection du marché sont qualifiés pour des trous humides et remplis d’eau, et peuvent également être assortis de facteurs de réduction d’adhérence et d’une plage restreinte de diamètres d’armatures liés aux conditions d’humidité. Se reporter à l’ETE du produit concerné pour les évaluations relatives aux conditions d’humidité et aux diamètres d’armatures selon la méthode de forage correspondante. Le mortier à injection HIT‑RE 500 est un produit qualifié pour les trois conditions (sec, humide et trou rempli d’eau) pour les scellements de fer.
 

CONDITION DE CHANTIER 3 : MÉTHODE DE FORAGE

Les scellements de fer nécessitent généralement des ancrages profonds pour satisfaire aux exigences de longueur d’ancrage. Les outils utilisés pour ces forages se différencient principalement par la masse, l’énergie d’impact, la rotation et la fréquence de percussion. Hilti recommande les outils de forage les plus appropriés (différenciés selon différentes gammes de diamètres de trous) pour optimiser la productivité. Les trous pour la mise en place des armatures sont forés selon l’une des méthodes suivantes, dont les effets sur la performance produit varient (avec à la fois des avantages et des limitations) :

1. Perçage par rotation-percussion (HD)
2. Perçage par rotation-percussion avec foret creux en combinaison avec des aspirateurs (système de nettoyage automatique) (HDB)
3. Perçage à l’air comprimé (CA)
4. Carottage diamant à l’eau (DD)
5. Carottage diamant à l’eau avec bouchardage du trou (DD+RT)

 
Remarque : percer au travers d’armatures existantes ou d’autres objets noyés ne devrait en général pas être entrepris sans consultation préalable de l’ingénieur responsable du projet ou de l’autorité compétente.
 
La première méthode consiste à utiliser le perforateur à rotation-percussion (HD) équipé de forets carbure hélicoïdaux 2 goujures ou cruciformes standards. C’est l’approche la plus couramment privilégiée pour la plupart des applications compte tenu de leur portabilité et de leur facilité d’utilisation. La résistance d’adhérence du mortier provient du micro-verrouillage du mortier sur le béton rugueux. Les perforateurs Hilti produisent une surface de trou non-uniforme, particulièrement adaptée pour assurer une bonne adhérence (à condition que les procédures de nettoyage du trou adéquates soient utilisées). Pour des trous profonds et de grand diamètre, les perforateurs peuvent ne pas être pratiques. Ils ne conviennent pas non plus pour le perçage à travers des armatures existantes lorsque cela est requis.

En deuxième alternative, la perceuse par rotation-percussion peut être équipée de forets creux (HDB) en combinaison avec des aspirateurs certifiés (nettoyage automatique). Cela augmente la fiabilité et la vitesse d’application en éliminant l’étape la plus critiquement influente sur la charge et la plus chronophage du processus d’installation : le nettoyage du trou avant l’injection de l’adhésif. Comme dans le cas précédent, des systèmes époxy et hybrides peuvent être utilisés s’ils sont qualifiés pour cette condition, tels que HIT‑HY 200 R, HIT‑HY 170, et HIT‑RE 500.

Le forage à l’air comprimé (CA) – le forage à l’air comprimé offre rapidité et efficacité et produit une surface de trou rugueuse. Plus l’énergie d’impact associée à l’air comprimé est élevée, plus la tendance aux dommages dans l’élément en béton est élevée, en particulier si utilisé dans des applications avec faible distance au bord ou enrobage réduit.
 
Le carottage diamant à l’eau (DD) est utilisé lorsque les solutions précédentes ne sont pas pratiques pour des longueurs d’ancrage plus importantes et des trous de grand diamètre. Cette méthode utilise une technologie de carottage humide ou à sec. Contrairement aux perforateurs, qui fracturent le béton par énergie d’impact, les couronnes utilisent une matrice sacrificielle contenant des fragments de diamant pour abrader le béton. La rigidité du fût de carottage permet de forer avec moins de déviation par rapport au tracé prévu, et ces machines sont capables de percer au travers d’armatures existantes sans grand effort. Les carotteuses produisent généralement un trou très lisse qui est habituellement recouvert d’un film mince de poussière nuisible à l’adhérence, avec pour conséquence que certains systèmes de mortier à injection ne sont pas adaptés à une utilisation dans des trous carottés.

Les mortiers époxy approuvés pour l’installation par carottage diamant sont HIT‑RE 500 et HIT‑RE 100. Néanmoins, même lorsque le produit est qualifié pour le carottage diamant, en raison de la surface de trou lisse, la résistance d’adhérence pour certains diamètres d’armatures est réduite par rapport aux trous forés par rotation-percussion. Boucharder les trous carottés permet l’utilisation de certains mortiers comme les systèmes hybrides/inorganiques lorsque cette technique de forage est utilisée, comme expliqué ci‑dessous.
 
La procédure carottage diamant à l’eau combiné au bouchardage du trou (DD+RT) augmente le clavetage mécanique entre le mortier et le béton afin d’atteindre la même performance de charge que pour des trous forés par rotation-percussion. Ce bouchardage permet d’obtenir un système dont la résistance d’adhérence est équivalente à celle obtenue avec des trous forés par rotation-percussion. Cet avantage est offert par le mortier époxy HIT‑RE 500, le mortier hybride HIT‑HY 200 R et le mortier inorganique HIT‑ FP 700‑R (mortier spécial pour les exigences de résistance au feu. Consultez l’ETE du produit concerné pour les diamètres d’armatures approuvés correspondant à la méthode de forage.

Remarque : Des aides à l’alignement (guides) de forage peuvent être employées avec des opérations de forage à main (efficacité de forage) pour fournir une distance suffisante par rapport au bord du béton existant afin d’éviter fendage et/ou écaillage de l’enrobage.
 
Il est désormais évident que diverses techniques de forage affectent le comportement force‑déplacement des solutions de scellement de fer jusqu’à un certain degré de performance. Un aperçu de la compatibilité des systèmes de mortier à injection avec les méthodes de forage est présenté dans le tableau ci‑dessous :
  
Note : La décision finale sur la méthode de forage doit être prise par des professionnels en fonction des conditions spécifiques du chantier et de la pertinence pour l’application de scellement de fer. Les codes, normes ou réglementations applicables, ainsi que les directives propres au client et/ou au secteur, doivent être pris en compte et évalués de manière indépendante.
 

SOLUTIONS HILTI ET GUIDE D’UTILISATION

Le tableau suivant met en évidence les solutions qualifiées de Hilti avec leurs attributs de performance liés au dimensionnement (actions de charge, durée de vie) et aux paramètres de chantier (température, condition d’humidité, méthode de forage) :

CONCEPTION AVEC LE LOGICIEL PROFIS ENGINEERING

Pour démarrer vos conceptions de liaisons béton‑béton pleinement conformes aux codes et sûres, utilisez le logiciel propriétaire de Hilti PROFIS ENGINEERING pour des solutions de dimensionnement rapides, efficaces et fiables avec des systèmes d’injection Hilti qualifiés conformément aux codes et normes de dimensionnement à l’état de l’art. En saisissant les contraintes de chantier et de conception comme données d’entrée, vous serez accompagné tout au long du processus de calcul jusqu’à une note de calcul complète en quelques clics. PROFIS ENGINEERING est une plateforme unique pour le dimensionnement de divers types d’applications utilisant des scellements de fer.