NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTONSESSION 2 Notions de formulation des bétons SESSION 2.8.

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1 NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTONSESSION 2 Notions de formulation des bétons SESSION 2.8

2 SESSION 2 2.8 Notions de formulation des bétons NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON Définitions Béton = mélange optimal de ciment, sables, gravillons, eau et éventuellement adjudants, additions (dont les propriétés se développent par l’hydratation du ciment) Formuler un béton = trouver les proportions de chaque constituant pour satisfaire : Nota - Un béton est d’autant plus résistant qu’il est plus compact. Il existe une proportion optimale de chacun des constituants permettant d’atteindre une porosité minimale. Les propriétés du béton à l’état frais : maniabilité, consistance… Les conditions de transport et de mise en œuvre du bétonLa durabilité de l’ouvrageLes exigences esthétique Les propriétés du béton à l’état durci : résistances mécaniques à différentes échéances

3 SESSION 2 2.8 Notions de formulation des bétons NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON Critères de formulation des bétons Durée d’utilisation de l’ouvrage Classes d’exposition de chaque partie de l’ouvrage Géométrie de l’ouvrage et dispositions des armatures Diamètre maximal des plus gros granulats Enrobage nominal : fonction des classes d’exposition Conditions climatiques sur le chantier Contraintes d’exécution Propriétés du béton À l’état frais À l’état durci Maîtrise de la durabilité Gel / dégel Alcali-réaction Réaction sulfatique interne Agressions chimiques Exigences esthétiques

4 SESSION 2 2.8 Notions de formulation des bétons NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON Classes d’exposition Classes d’exposition en fonction des risques de corrosion ou d’attaques

5 SESSION 2 2.8 Notions de formulation des bétons NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON Granulats Caractéristiques intrinsèques Dureté Los Angeles, Masse volumique, Teneur en alcalins, Absorption d’eau, Gélivité… Caractéristiques de fabrication Analyse granulométrique : classe granulaire d/D Teneur en Fine, Coefficient d’aplatissement, Équivalent de sable, Module de finesse… Gravillons, sables, sablons, fillers Concassés : concassage, criblage et lavage de roches sédimentaires ou métamorphiques Roulés : criblage et lavage de matériaux alluvionnaires D max : dimension nominale supérieure du plus gros granulat Modulation de la quantité minimale de liant équivalent en fonction de D max G/S : rapport gravillon sur sable 1,2 à 1,4

6 SESSION 2 2.8 Notions de formulation des bétons NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON Granulats Désignation Fines : D ≤ 0,063 mm Sables : D ≤ 4 mm et d = 0 Granulats : d ≥ 2mm et 4 mm ≤ D ≤ 63 mm Classe granulaire : d/D d = dimension du tamis inférieur D = dimension du tamis supérieur Propreté d’un sable Equivalent de sable Essai au bleu de méthylène Caractéristiques du sable Module de finesse : FM Somme des refus sur les tamis : 0,123/0,250/0,5/1/2/4 mm

7 SESSION 2 2.8 Notions de formulation des bétons NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON Principaux essais sur granulats Mesure du coefficient d’aplatissement A  Caractérisation de la forme plus ou moins massive des granulats Essai d’équivalent de sable  Caractérisation de la propreté des sables Essai au bleu de méthylène  Caractérisation de la propreté des granulats (activité des argiles) Détermination de la masse volumique absolue  Rapport entre la masse de l’échantillon séché à l’étuve et le volume qu’il occupe dans l’eau Essai de résistance à l’usure et au choc

8 SESSION 2 2.8 Notions de formulation des bétons NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON Analyse granulométrique 1/3 Objectif Déterminer les dimensions et les pourcentages pondéraux respectifs des différentes familles de grains Principe Classement des grains à l’aide de tamis  Dimensions des ouvertures (mailles carrées) décroissantes Nota Granulométrie : détermination de la dimension des grains Granularité : distribution dimensionnelle des grains d’un granulat (% en masse) passant au travers d’un ensemble de tamis

9 SESSION 2 2.8 Notions de formulation des bétons NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON Analyse granulométrique 2/3 Dimensions des tamis : séries de tamis Réalisation de l’essai Tamisage par lavage de l’échantillon pour enlever les éléments de dimension < 0,063 mm Séchage de l’échantillon Tamisage de l’échantillon séché à travers les différents tamis (taille des tamis croissante du bas vers le haut) Représentation graphique : courbe granulométrique Abscisse (échelle logarithmique) : dimension des tamis en mm Ordonnée : % Refus cumulés/Tamisas cumulés Courbes continues ou discontinues

10 SESSION 2 2.8 Notions de formulation des bétons NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON Analyse granulométrique 3/3 Courbes granulométriques Tamisat : poids de matériaux passant à travers un tamis donné Refus : poids de matériaux retenus par le tamis Courbe 1 Granulat riche en éléments fins Courbe 2 Courbe granulométrique discontinue. Manquent les granulats 0,25 mm < diamètres < 1 mm Courbe 3 Courbe granulométrique courante Courbe 4 Granulat pauvre en éléments fins

11 SESSION 2 2.8 Notions de formulation des bétons NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON Eau Rôles de l’eau Hydrater le ciment : 25 litres d’eau pour 100 kg de ciment Conférer sa maniabilité au béton : fluidification du mélange Eau/ciment = 0,5 Objectifs de la formulation Minimiser la quantité d’eau sans modifier la consistance du mélange à l’état frais Eau totale = quantité d’eau contenue dans le béton frais E eff = E app + E non absorbée provenant des granulats E eff = E app + ∑ Mi ωi - ∑ Mi Ai + E adjuvant Eau libre / Eau liée Eau libre : eau n’ayant pas participé à la réaction d’hydratation Eau liée : eau consommée par la réaction d’hydratation E eff : eau efficace = eau qui sert à hydrater les grains de ciment E abs : eau absorbée par les différents constituants du béton (retenue par la porosité des granulats et des additions)‏ E app : eau d’apport lors du malaxage Mi : masse sèche des granulats ωi : teneur en eau des granulats Ai : coefficient d’absorption des granulats E adjuvant : eau incluse dans les adjuvants E totale = E eff + E abs

12 SESSION 2 2.8 Notions de formulation des bétons NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON Adjuvants Produits incorporés au malaxage du béton qui modifient et améliorent les propriétés : - du mélange à l’état frais : prise, durcissement, ouvrabilité… - du béton durci : résistance au gel/dégel, perméabilité… Dosage < 5% de la masse du ciment Nécessité de vérifier la compatibilité « ciment/adjuvant »

13 SESSION 2 2.8 Notions de formulation des bétons NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON Différentes méthodes de formulation Méthode de Bolomey Méthode de Fuller Méthode Cubique Méthode de Faury Méthode de Joisiel Méthode de Dreux – Gorisse Méthode informatique : logiciel BétonlabPro du LCPC Méthode de Dreux-Gorisse

14 SESSION 2 2.8 Notions de formulation des bétons NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON NOTION DE LIANT ÉQUIVALENT Possibilité de substituer une partie du ciment (CEM I) par une addition normalisée Liant équivalent : L eq = C + kA Avec : L eq : dosage en liant équivalent en kg/m 3 C : dosage en ciment CEM I en kg/m 3 k : coefficient de prise en compte de l’addition A : dosage en addition normalisée en kg/m 3 Taux maximal d’additions indiqué dans le tableau NA.F.1 de la norme NF EN 206-1 : fonction du type d’addition et de la classe d’exposition k varie de 0,25 (additions calcaires) à 2 (certaines fumées de silice)‏

15 SESSION 2 2.8 Notions de formulation des bétons NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON Résistance du béton Résistance mécanique à la compression à 28 jours Sur cylindre Sur cube Optimisation des décoffrages Résistance à 2 jours Résistance à 7 jours Mise en tension de câbles de précontrainte Résistance à quelques heures Essai sur éprouvette cylindrique Essai sur éprouvette cubique

16 SESSION 2 2.8 Notions de formulation des bétons NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON Résistance du béton Formule de Bolomey R C28 = G F CE x [ L eq / (Eeff + Vair) – 0,5] Avec : R C28 : résistance du béton à 28 jours (MPa) G : coefficient granulaire fonction de la nature du granulat et du D max (0,45 < G < 0,65) F CE : classe vraie du ciment à 28 jours (MPa) L eq : dosage en liant équivalent (kg/m 3 ) Eeff : quantité d’eau efficace (l) Vair : quantité d’air occlus (l/m 3 ) : 15 à 25 l/m 3 pour un béton courant

17 SESSION 2 2.8 Notions de formulation des bétons NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON Résistances caractéristiques Résistance à la compression d’un béton Exprimée par sa résistance caractéristique (f ck ) Valeur de résistance en dessous de laquelle peuvent se situer 5% de la population de tous les résultats des mesures de résistances effectuées Nota - La résistance caractéristique est toujours inférieure à la résistance moyenne de n essais (n éprouvettes de béton rompues en compression). La distribution des résultats de n essais est représentée par une courbe de Gauss. f ck = min [f cmoy – k1 ; f cmin + k2] Avec : f cmoy = résistance moyenne en compression des n lots d’essais f cmin = résistance minimale en compression des différents lots Exemple : k1 = 4 MPa et k2 = 4 MPa

18 SESSION 2 2.8 Notions de formulation des bétons NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON Classe de consistance Maniabilité du béton Doit être adaptée aux contraintes du chantier et aux conditions de bétonnage Caractérisée par l’essai d’affaissement au cône d’Abrams et traduite par la classe d’affaissement Classes d’affaissement : Norme NF EN 206-1 Nota - Consistance = doit être définie par l’entreprise en fonction des conditions de réalisation du chantier et des moyens mis en œuvre

19 SESSION 2 2.8 Notions de formulation des bétons NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON Classes de chlorure Norme NF EN 206-1

20 SESSION 2 2.8 Notions de formulation des bétons NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON Exigences esthétiques des parements Qualité esthétique d’un béton brut de décoffrage  Se traduit par des exigences relatives aux parements 3 critères définis dans le fascicule P 18-503 : Planéité (P) Flèche maximale mesurée sous une règle de 2 m (planéité d’ensemble) et sous un réglet de 20 cm (planéité locale) Texture (E) Niveau de bullage et présence de défauts localisés Teinte (T) Référence à une échelle de gris SOMMAIRE SESSION 2 SOMMAIRE GÉNÉRAL