Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Pascal BOUNIOL : Ingénieur au Commissariat à l’Énergie Atomique (CEA/SACLAY)
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’emploi de béton, ordinaire ou spécial, demeure une solution généralement retenue lorsqu’il s’agit de mettre en place une protection contre les rayonnements sur une grande envergure, avec ou sans rôle de structure. De fait, les applications des bétons de radioprotection dépassent largement le cadre des réacteurs nucléaires puisque ces matériaux sont utilisés dans des installations aussi variées que les usines de retraitement, les sites d’entreposage, les accélérateurs de particules, les centres hospitaliers (imagerie et thérapie à base d’irradiation), les centres d’ionisation alimentaire, etc.
Parmi les applications nucléaires du béton, la protection contre les rayonnements est l’une des plus importantes, après l’édification de structures (enceinte de réacteurs et autres installations nucléaires de base) et devant le confinement de la radioactivité (matériau de remplissage ou de conteneurisation pour les déchets dans les centres de stockage).
L’intérêt du béton vis-à-vis de la radioprotection résulte d’un ensemble original de propriétés que ne présente aucun autre matériau. Son caractère composite autorise de très grandes variations de composition en fonction des performances exigées. Les constituants de base sont, sauf exception, facilement disponibles et de coût modéré. Enfin, il existe généralement un bon compromis entre les propriétés mécaniques et les propriétés d’atténuation.
Depuis une vingtaine d’années, diverses avancées conceptuelles et technologiques ont été réalisées dans le domaine des bétons de génie civil. Elles s’avèrent, en grande partie, transposables aux bétons de protection. Il s’agit :
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de l’émergence de la notion de durabilité qui s’intéresse au maintien des performances dans la durée, dans l’intention de prolonger la vie de certains ouvrages ;
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des nouvelles méthodes de formulation, basées sur l’optimisation du squelette granulaire et sur la technologie des adjuvants, permettant la mise en œuvre de bétons de plus en plus compacts et durables.
Tout en intégrant cette actualité, l’article présente les bases nécessaires à la prescription des bétons de protection, ainsi que les aspects typologiques et technologiques qui leur sont associés. Il consacre une large place aux propriétés intrinsèques des bétons de protection et aborde le comportement dans les conditions spécifiques de l’irradiation et de la température. Concernant la fabrication du béton et l’exécution des ouvrages, on se reportera en particulier à la rubrique Béton hydraulique du traité « Construction ».
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VERSIONS
- Version courante de sept. 2021 par Pascal BOUNIOL
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Propriétés des bétons spéciaux4. Formulation des bétons spéciaux
4.1 Principes généraux
L’étape de la conception 3 aboutit à définir un cahier des charges assez précis en terme de dimensionnement, de densité de ferraillage, de masse volumique et de caractéristiques thermo-mécaniques du béton. Si cette étape ne va pas jusqu’à imposer un type de granulat ou de ciment, elle laisse le formulateur libre de choisir les ingrédients les plus appropriés et, en tout cas, d’en optimiser le mélange.
En raison du rôle principal du granulat et de sa proportion majoritaire au sein du béton, l’étape de la formulation commence de fait par l’optimisation du squelette granulaire. Celle-ci concerne :
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la nature des granulats, choisie sur la base des critères radiologique, mécanique et thermique ;
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la taille maximale des granulats, conditionnée par la densité de ferraillage et la compacité du béton ;
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la répartition granulométrique, calculée d’après la taille maximale et les tailles inférieures effectivement disponibles.
La pâte de ciment, comblant les vides intergranulaires, est ensuite l’objet d’une optimisation couplée avec le granulat :
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la nature du ciment est choisie sur la base de critères environnementaux (température, caractère chimiquement agressif du milieu), neutronique (eau fixée) et mécanique (classe de résis-tance) ;
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le dosage du ciment est conditionné par le diamètre maximal et la répartition granulométrique du granulat, et, pour partie, par la classe de résistance du béton ;
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le dosage en eau détermine alors, à travers la valeur du rapport massique eau/ciment (e/c), la classe de résistance et, pour partie, la consistance du béton ;
-
le dosage en adjuvant intervient enfin pour régler la consistance du béton frais et sa maniabilité.
Dans la pratique, la démarche...
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Formulation des bétons spéciaux
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SEDRAN (T.), DE LARRARD (F.), ANGOT (D.) - Prévision de la compacité des mélanges granulaires par le modèle de suspension solide - . Bull. liaison Labo. P. et Ch. 194 nov.-déc. 1994 pp. 59-86.
-
(2) - CEA-IPSN - Catalogue des matériels et équipements normalisés (catalogue PMDS des centres nucléaires) ; Tome 1 : Écrans de protection contre les rayonnements ionisants - . 1992 Éditions techniques pour l’automobile et l’industrie, Boulogne-Billancourt.
-
(3) - JAEGER (R.G.), coll - Engineering Compendium on Radiation Shielding - . Vol. I, II et III. 1968-1975, Springer-Verlag, New York.
-
(4) - ROCKWELL (Th.) - Reactor Shielding Design Manual - . USAEC Report TID-7004, mars 1956, U.S. Government Printing Office, Van Nostrand Co.
-
(5) - BAUR (A.) - Protection contre les rayonnements ; aspects physiques et méthodes de calcul - . 1985, Commissariat à l’Énergie Atomique.
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