LE BETON 1 - Utilisation du béton 2 - Constituants 3 - Qualités d’un béton 4 - Les classes d’exposition courantes 5 - Les bétons prêts à l’emploi (BPE) 6 - Les bétons fabriqués sur chantier 8 - Les adjuvants

1 – Utilisation du béton STRUCTURE PORTEUSE Planchers Fondations Poutres Poteaux Murs STRUCTURE PORTEUSE

Le béton se différencie du mortier par la présence de granulats de Ø > 5 mm Le malaxage se fait en “centrale” (BPE), et acheminé à l’aide d’une toupie, ou sur chantier à l’aide d’une bétonnière.

2 - Constituants

pâte pure (ciment + eau + air); granulats (sables et gravillons); Le béton est un mélange de: pâte pure (ciment + eau + air); granulats (sables et gravillons); Produits d’addition éventuels (adjuvants) Les granulats : Ils doivent être propres, le mélange le plus approprié pour 1 m3 de béton mis en place est: ≈ 400 l (dm3) de sable ≈ 800 l (dm3) de gravier Le liant (ciment, chaux): s’exprime en kg/m3 de béton Il change suivant la nature des travaux, et forme une pâte qui unit les granulats. L’eau : Elle doit être potable et sert à humidifier le mélange liant + granulats. Les adjuvants : Ils s’exprime en % du poids de ciment et servent à modifier certaines propriétés du béton à l’état frais ou durci.

3 – Qualités d’un béton L’ouvrabilité: Elle facilite: le coulage du béton dans les coffrages; l’enrobage des aciers; l’obtention d’un parement brut acceptable. Elle est liée à la capacité du mélange à: rester homogène (pas de ségrégation); pouvoir être serré par vibration. Elle dépend: de la teneur en eau; de la forme des grains de granulat (arrondie); du dosage en ciment (=> pâte lubrifiante entre grains). La condition d’ouvrabilité est fixée par la plasticité du béton.

Indice d’affaissement Comment évaluer la plasticité? a) l’affaissement au cône d’Abrams: On remplit le cône en 3 couches chacune piquée, dans son épaisseur, de 25 coups de tige de piquage. Le béton est arasé en roulant la tige de piquage sur le sommet du cône (ne jamais tasser). Le moule est ensuite soulevé verticalement sans secousses et on mesure l’affaissement. Indice d’affaissement Affaissement en mm S1 S2 S3 S4 S5 10 à 40 50 à 90 100 à 150 160 à 210 ≥ à 220

b) l’étalement à la table à secousses: On remplit un tronc de cône normalisé que l’on démoule sur la table à secousses. On soumet le béton démoulé à une série de 15 secousses puis on mesure le diamètre après étalement du béton. On effectue ensuite le rapport: Mesure après étalement Mesure avant étalement Exemple: 30 cm/25 cm = 1,2 => béton S1 (voir tableau ci-dessous) Béton Rapport d’étalement S1 (très ferme) S2 (ferme) S3 (plastique) S4 (mou) 1,1 à 1,3 1,3 à 1,5 1,5 à 1,7 1,7 à 2 tronc de cône

Ce résultat est un bon rapport La résistance à la compression: Elle est dépendante: de la compacité du mélange des granulats, le but recherché étant d’avoir un minimum de vide à remplir par de la pâte de ciment. On jouera alors sur la la grosseur des grains, leur forme et leur dosage. de la quantité et de la classe ciment utilisé (32,5 – 42,5 – 52,5). de la quantité d’eau: plus le rapport: E C Poids de l’eau Poids de ciment = est grand plus la résistance chute car la pâte de ciment est trop diluée: Exemple de calcul d’un rapport: Ce résultat est un bon rapport 175 kg d’eau 350 kg de ciment 0,50 =

Eléments d’Ouvrages Résistance en MPA (fc28) Elle se détermine en fonction de l’ouvrage à réaliser. La résistance à la compression, désigné par fc 28, est mesurée par l’essai de compression (résistance à la compression à 28 jours résultats obtenus à l’aide de la presse de compression). Eléments d’Ouvrages Résistance en MPA (fc28) Ciment de classe 32,5 ou 42,5 - Surface de propreté, gros béton - Eléments porteurs (semelles, dallage, voile, poteaux…) - Ouvrages spéciaux (piles de ponts …) - Eléments préfabriqués (poutres, corniches de pont…) - 10 à 12 Mpa (250kg de ciment/m3) - 12 à 16 Mpa (300 à 350 kg de ciment/m3) - 20 à 30 Mpa (400 à 450 kg de ciment/m3) - 30 à 35 MPa (500kg de ciment/m3)

Eprouvette de béton Ø 160 mm par 320 mm de hauteur Vérin hydraulique Soumis à l’action de la presse, l’éprouvette s’est désagrégée suivant une forme habituellement constatée pour les bétons de bonne qualité.

4 - Les classes d’exposition courantes La responsabilité du choix de la classe d’exposition incombe au client X0 Béton non armé ne subissant aucune agression Béton armé XC1 Sec (faible humidité de l’air ambiant) XC2 Humide, rarement sec (fondations) XC3 Humidité modérée (humidité de l’air ambiant moyenne ou élevée) XC4 Alternance d’humidité et de séchage Béton non protégé soumis à des cycles gel/dégel XF1 Zone de gel faible ou modéré XF2 Zone de gel faible ou modéré + sel de déverglaçage XF3 Zone de gel sévère XF4 Zone de gel sévère + sel de déverglaçage

5 – Les Bétons Prêts à l’Emploi Ils sont fabriqués en centrale à béton suivant la norme européenne béton NF EN 206-1 Les deux grandes familles de Bétons Prêt à l’Emploi BCP Béton à Composition Prescrite BCS Béton à Caractéristiques Spécifiées

Les BCP sont des bétons pour lesquels la composition et les constituants sont spécifiés par le client, on distingue 2 classes: - les BCP résultant d’une étude, la composition détaillée étant spécifiée au producteur par le client, ce qui implique: La responsabilité de l’utilisateur: une étude particulière, le client devant posséder une réelle compétence dans la formulation des bétons; un contrôle de résistance par l’utilisateur (suivant DTU 21). La responsabilité du fournisseur: limitée au respect de la composition donnée par l’utilisateur.

- les BCP définis dans une norme (exemple DTU 21 régissant l’exécution des ouvrages en béton), ce qui implique: La responsabilité de l’utilisateur: des ouvrages limité à R+2; un dosage en ciment correspondant à des résistances maximales (exemple: 350 kg = 16 MPa). La responsabilité du fournisseur: Limitée au respect du dosage donné par l’utilisateur.

Classe de résistance à 28 jours La désignation d’un BCP comporte dans la commande les indications qui stipule sa composition: BCP 385kg de CEM II 32.5 Sable 0/5 410 kg /m3 Gravier 5/15 480 kg /m3 Gravier 15/25 310 kg /m3 Rapport E/C (Eau/Ciment) 0,40 Adjuvant Plastifiant 1,02 % du poids du ciment Quantité de liant Type de liant Classe de résistance à 28 jours Les BCP, impliquant une responsabilité accrue du client, sont principalement fabriqués sur chantier et donc exceptionnellement produits par des centrales BPE

Les BPS sont les produits principalement commercialisés Les BPS sont des bétons dont les performances (résistance, consistance) sont garanties par le fournisseur de BPE: Les propriétés requises sont spécifiées par le client au fournisseur qui doit fournir un béton conforme à ces exigences. Les spécifications de base sont: la classe d’exposition, voir tableau du § 4 (exemple: XC1) la classe de résistance à la compression (C25/30) la classe de consistance (exemple: S3) la dimension maximale des granulats (exemple: 20) D’où l’exemple de désignation: BPS – XC1 – C25/30 – S3 – 20 Les BPS sont les produits principalement commercialisés par des centrales BPE

6 – Les Bétons fabriqués sur chantier 1 – Méthode de calcul simplifiée des composants d’un béton: Mode opératoire: Calculer la composition de 1 m3 de béton en utilisant la méthode simplifié, avec: Rapport granulats, 0,4 sable + 0,8 gravier et coéf. E/C de 0,5 + 350kg de CEMII-42,5R Calcul de composants : Sable : 1,000 m3 x 0,4 = 0,400 m3 ou 400 l de sable Gravier :1,000 m3 x0,8 m3 de gravier = 0,800 m3 ou 800 l de gravier Ciment: 1,000 m3 x 350kg = 350kg de ciment Eau(E/C=0,5) : Eau 0,5 350 kg 1 => Eau = 350kg x 0.5 = 175kg ou 175 l d’eau Produit en croix =

Calcul des composants : Exercice : Calcul du volume 0,20m x 0,40m x 0,60m = 0,048 m3 soit 48 l Calcul des composants : Sable : Si pour 1m3 de béton nous avons 0,4 m3 de sable alors: pour 0,048 m3 de béton : 0,048 x 0,4 = 0,0192 m3 soit 19,2 l de sable Gravier : Si pour pour 1m3 de béton nous avons 0,8 m3 de gravier alors: pour 0.048 m3 de béton : 0,048 x 0,8 = 0,0384 m3 soit 38,4 l de gravier Ciment : Si pour 1m3 de béton nous avons 350kg de ciment alors: pour 0.048 m3 de béton : 0,048 x 350 = 16,8 kg de ciment Eau : E/C = 0.5 soit 16,8 x 0.5 = 8,4 kg ou 8,4 l d’eau 600 400 200

Utilisation de l’abaque de DREUX : On donne : - l’affaissement en cm - la résistance à la compression (fc28) - l’état hydrique des matériaux On demande : De calculer la composition du béton pour une quantité d’ 1m3 à l’aide de l’abaque. Mode opératoire graphique : On détermine la dimension des granulats en fonction de l’ouvrage à réaliser. On trace une ligne verticale vers le haut en partant de l’affaissement jusqu’à la résistance exigée. De ce point on trace une ligne horizontale jusqu'à l’intersection avec la droite du ciment, de sable et des gravillons. On lit sur le graphique le dosage en ciment, les volumes de sable et de gravillons. E repartant de l’affaissement on trace une ligne vers le bas jusqu’à l’intersection avec la droite du dosage en eau. A partir de ce dernier point, on trace une ligne horizontale pour définir le dosage en eau en fonction du taux d’humidité des granulats.

Dosage pour 1 m3 de béton normal sans adjuvant: Quantités Exemple 1 : Suivre l’exemple tracé sur l’abaque et compléter le tableau suivant:. Dosage pour 1 m3 de béton normal sans adjuvant: - D=25 mm - Ciment classe 32,5 - Affaissement=8 cm - Résistance voulue 25 MPa - Granulats humides Quantités Ciment classe 32,5 Sable 0/5 Gravillons 5/25 Eau 325 kg 553 L 743 L 118 L

Exemple 1

Exemple 2 : On veut réaliser un poteau 0.30 x 0.50 m sur 2.20 m ht dans un immeuble avec un béton normal D (diamètre du plus gros grain) = 25 mm, classe ciment 32,5 Choisir l’abaque et donner la composition pour 1 m3 de béton et pour le volume du poteau dont les caractéristiques sont : Affaissement = 7 cm ; Résistance voulue = 25 Mpa ; Granulats mouillés Dosage pour 1 m3 de béton Quantité pour 1 m3 Quantités pour 0,330 m3 Ciment Sable Gravillons Eau 315 kg 104 kg 530 L 175 L 730 L 241 L 62 L 21 L

Exemple 2

% par rapport au poids du ciment 8 - Les adjuvants Adjuvants Caractéristiques % par rapport au poids du ciment Plastifiant - Réducteur d’eau Réduit la teneur en eau et augmente l’étalement. Facilite la mise en place du béton, améliore sa pompabilité, diminue le retrait, améliore à court (3jours) et à long terme (28 jours) les qualités mécaniques et l’imperméabilité. 1 à 5 % Super-plastifiant Haut réducteur d’eau Réduit fortement la teneur en eau et augmente considérablement l’étalement. Permet de réaliser des bétons ou mortiers fluides, diminue le retrait, améliore à court (3jours) et à long terme (28 jours) les qualités mécaniques et l’imperméabilité. 0.35 à 2 % Accélérateur de durcissement Accroît la vitesse de montée en résistance du béton, améliore les résistances mécaniques à court terme (3 jours), permet de décoffrer rapidement. 0.2 à 3 % Accélérateur de prise Accélère le temps de prise, améliore les résistances mécaniques à court terme (3jours), à utiliser pour des bétonnages par temps froid.

% par rapport au poids du ciment Adjuvants Caractéristiques % par rapport au poids du ciment Retardateur de prise Retarde le début de prise tout en conservant l’intervalle de temps entre début et fin de prise, maintient l’ouvrabilité du béton, à utiliser pour des bétonnages par temps chaud ou lors de pompage. 0.2 à 2.2 % Entraîneur d’air Augmente l’air occlus (bulles d’air uniformément réparties) pendant le malaxage qui subsistent après le durcissement, améliore la mise en place des bétons et mortiers, diminue la ségrégation, protège le béton durci contre les cycles gel/dégel, à utiliser pour les dalles extérieures. 0.2 à 0.4 % Hydrofuge de masse Améliore l’imperméabilité, limite la formation de salpêtre, à utiliser pour les bétons de fondations, de radiers. 0.5 à 2 % Agent de démoulage Facilite le décoffrage des bétons.

% par rapport au poids du ciment Adjuvants Caractéristiques % par rapport au poids du ciment Colorants Permet de colorer les mortiers et bétons en les mélangeant à l’eau de gâchage, à utiliser en voierie public ou privé mais aussi en voile d’élévation.. Désactivant Retarde la prise superficielle du béton et permet d’obtenir, après lavage, un aspect « gravillons lavés », à utiliser en voierie publique ou privé. Fibre Dans le cas de fibre de verre, permet de limiter la fissuration de retrait et renforce la cohésion du béton (n’exclut pas le treillis soudé des dallages). Dans le cas de fibre métallique permet de ne pas incorporer de treillis soudé dans un dallage.