Avantages et inconvénients du béton

Télécharger le fichier pdf d’un mémoire de fin d’études

Avantages et inconvénients du béton

Le béton possède des avantages et des inconvénients.
Parmi ses avantages, on peut dire que:
• Il n’est pas trop coûteux, il est facile à fabriquer et nécessite peu d’entretien.
• Il épouse toutes les formes qui lui sont données. Des modifications et adaptations du projet sur le chantier sont faciles à effectuer.
• Il se solidifie et acquiert les caractéristiques de la pierre. Correctement utilisé, il a une durabilité probante. Il résiste bien au feu et aux actions mécaniques usuelles.
• Associé à des armatures en acier, il acquiert des propriétés nouvelles qui en font un matériau de construction aux possibilités immenses (béton armé, béton précontraint).
• Il convient aux constructions monolithiques. Les assemblages sont faciles à réaliser dans le cas de béton coulé sur place. Dans la plupart des cas, les dimensions des ouvrages et éléments d’ouvrage en béton sont suffisants pour ne pas poser de problème délicat de stabilité.
• Les ressources nécessaires pour sa fabrication ne sont pas difficiles d’accès et existent dans de nombreux pays en quantités suffisantes.
• Il exige peu d’énergie pour sa fabrication.
• C’est un matériau qui permet le réemploi de certains déchets industriels ou domestiques comme la fumée de silice, le sulfonate, les polyphénols, les farines animales, les cendres et la poudre de verre micronisé.
Quant à ses inconvénients, bien qu’ils aient pu être éliminés grâce à l’association de ce dernier à des armatures en acier ou à l’utilisation de la précontrainte, on peut encore citer :
• son poids propre élevé (densité de 2,4 environ qui peut être réduite à 1,8 dans le cas de bétons légers de structure et à moins de 1,0 dans le cas de béton légers d’isolation)
• sa faible isolation thermique (elle peut être facilement améliorée en ajoutant une couche de produit isolant ou en utilisant des bétons légers spéciaux)
• le coût élevé entraîné par la destruction du béton en cas de modification d’un ouvrage.

Utilisations du béton

L’usage du béton est fortement répandu. Utilisé dès la Seconde Guerre mondiale pour la réalisation de dispositifs défensifs tels que bunkers ou lignes antichars, il est notamment utilisé pour :
– les travaux publics (ponts, routes, barrages,…)
– les constructions liées à l’activité professionnelle (usines, ateliers,…)
– les bâtiments (logements, écoles, hôpitaux,…)

LE BETON ET SES CARACTERISTIQUES

Parler des caractéristiques du béton revient à énumérer ses propriétés en premier lieu, puis à procéder à sa classification et enfin à retracer son évolution.

Les principales propriétés du béton frais

L’ouvrabilité

La caractéristique essentielle du béton frais est l’ouvrabilité qui conditionne non seulement sa mise en  place pour le remplissage parfait du coffrage et du ferraillage, mais également ses performances à l’état durci.
Il existe un très grand nombre d’appareils de mesure de l’ouvrabilité du béton reposant sur des principes différents. Certains mesurent une compacité, d’autres un temps d’écoulement ou encore utilisent l’énergie potentielle du béton ou nécessitent un apport d’énergie extérieur.

Affaissement au cône d’Abrams.

Cet essai (slump-test) est incontestablement un des plus simples et des plus fréquemment utilisés, car il est très facile à mettre en œuvre. Il ne nécessite qu’un matériel peu coûteux et peut être effectué directement sur chantier par un personnel non hautement qualifié mais ayant reçu simplement les instructions nécessaires au cours de quelques séances de démonstration. L’appareillage est complètement décrit dans la norme NF P 18-451 et est schématisé sur la figure 2. Il se compose de 4 éléments: un moule tronconique sans fond de 30 cm de haut, de 20 cm de diamètre en sa partie inférieure et de 10 cm de diamètre en sa partie supérieure; une plaque d’appui; une tige de piquage; un portique de mesure.

Principales propriétés du béton durci

La résistance en compression

La caractéristique essentielle du béton durci est la résistance mécanique en compression à un âge donné (28 jours). Le béton est un matériau travaillant bien en compression, dont la connaissance de ses propriétés mécaniques est indispensable pour le calcul du dimensionnement des ouvrages. Lorsqu’il est soumis à l’action d’une charge rapidement croissante, le béton se comporte comme un matériau fragile. D’une part, sa rupture n’est pas précédée de déformations importantes et, d’autre part, sa résistance à la traction est beaucoup plus faible que sa résistance à la compression.
On se préoccupe assez peu de sa durabilité, de son imperméabilité. Très souvent un béton de résistances mécaniques élevées est durable bien que l’on puisse confectionner avec un ciment très performant un béton sous-dosé, peu étanche, de durabilité limitée, mais possédant cependant les résistances en compression exigées.
On verra que la résistance du béton dépend d’un grand nombre de paramètres : le type et le dosage des matériaux utilisés, le degré et la condition de réalisation etc.

Par ailleurs, la résistance du béton est en fonction d’une quantité de facteurs autres que la classe de ciment et qui sont à contrôler et à surveiller dès le choix de la qualité des granulats et tout au long de la chaîne de bétonnage.
La résistance d’un béton est une notion toute relative et elle dépend de la méthode d’essai utilisée (comprenant la forme des éprouvettes).
La résistance en compression à 28 jours est désignée par fc28. Elle se mesure par compression axiale de cylindres droits de révolution et d’une hauteur double de leur diamètre. Le cylindre le plus couramment employé est le cylindre de 16 (d = 15,96 cm) dont la section est de 200 cm2. La normalisation européenne indique comme dimension des cylindres d = 15 cm et H = 30 cm.
Elle varie suivant la taille des éprouvettes essayées, en particulier le rapport H/d. Plus celui-ci est petit et plus les résistances sont élevées. La résistance sur cylindre d’élancement 2 (par exemple diamètre de 16 cm, hauteur de 32 cm) est plus faible de l’ordre de 20% que la résistance sur cubes de 20 cm.

La résistance en traction par fendage

L’essai consiste à écraser un cylindre de béton suivant deux génératrices opposées entre les plateaux d’une presse (Figure.8.B). Cet essai est souvent appelé « Essai Brésilien ». Si P est la charge de compression maximale produisant l’éclatement du cylindre par mise en traction du diamètre vertical, la résistance en traction sera : avec : j = âge du béton (en jours) au moment de l’essai ; D et L = diamètre et longueur du cylindre.

La résistance en traction directe

La mesure se fait par mise en traction de cylindres identiques à celle de la résistance en traction par fendage, mais l’essai est assez délicat à réaliser car il nécessite, après sciage des extrémités, le collage de têtes de traction parfaitement centrées, l’opération devant avoir lieu sans aucun effort de flexion parasite (figure 8 C).

Classification du béton

Le béton fait partie de notre cadre de vie. il a mérité sa place par ses caractéristiques de résistance, ses propriétés en matière thermique, sa résistance au feu, son isolation phonique, son aptitude au vieillissement, ainsi que par la diversité qu’il permet dans les formes, les couleurs et les aspects. Le béton utilisé dans le bâtiment, ainsi que dans les travaux publics comprend plusieurs catégories.
En général le béton peut être classé en 4 groupes, selon la masse volumique:
• Béton très lourd: > 2500 kg/m3.
• Béton lourd (béton courant): 1800 – 2500 kg/m3.
• Béton léger: 500 – 1800 kg/m3.
• Béton très léger :< 500 kg/m3.
Le béton courant peut aussi être classé en fonction de la nature des liants :
• Béton de ciment (le ciment),
• Béton silicate (la chaux),
• Béton de gypse (le gypse) et
• Béton asphalte.
Le béton peut varier en fonction de la nature des granulats, des adjuvants, des colorants, des traitements de surface et peuvent ainsi s’adapter aux exigences de chaque réalisation, par ses performances et par son aspect.

– Les bétons courants sont les plus utilisés, aussi bien dans le bâtiment qu’en travaux publics. Ils présentent une masse volumique de 2003 kg/m3 environ. Ils peuvent être armés ou non, et lorsqu’ils sont très sollicités en flexion, précontraints.
– Les bétons lourds, dont les masses volumiques peuvent atteindre 6000 kg/m3 servent, entre autres, pour la protection contre les rayons radioactifs.
– Les bétons de granulats légers, dont la résistance peut être élevée, sont employés dans le bâtiment, pour les plates-formes offshores ou les ponts.
– Les bétons cellulaires (bétons très légers) dont les masses volumiques sont inférieures de 500 kg/m3. Ils sont utilisés dans le bâtiment, pour répondre aux problèmes d’isolation.
– Les bétons de fibres, plus récents, correspondent à des usages très variés: dallages, éléments décoratifs, mobilier urbain.
La norme ENV 206 classes les bétons en fonction de leur résistance caractéristique à la compression conformément au tableau 3. Dans ce tableau fckcyl est la résistance caractéristique mesurée sur cylindres (c’est cette résistance qui correspond à la résistance caractéristique à laquelle il est fait référence dans l’Eurocode 2) ; fckcube est la résistance caractéristique mesurée sur cubes. Les valeurs soulignées sont les valeurs recommandées.

Les constituants secondaires

Les constituants secondaires sont des matériaux minéraux naturels ou dérivés du processus de fabrication du clinker ou encore l’un des constituants définis précédemment comme constituants principaux mais avec de teneur n’excédant pas 5%.
Dans tous les cas, les constituants secondaires entrent dans la composition des ciments dans des proportions qui n’excèdent pas 5% en masse.

Le sulfate de calcium

Le sulfate de calcium est ajouté au ciment pour réguler la prise. Il peut être du gypse (CaSO4, 2H2O) ou de l’anhydrite (CaSO4) naturel qui doit être ajouté en faible quantité de l’ordre de 4 à 5% en masse.

Les additifs

Les additifs sont des constituants qui ne figurent pas parmi ceux énumérés ci-dessus mais ce sont d’autres produits qui sont ajoutés au mélange pour améliorer la fabrication ou certaines propriétés du ciment. La quantité totale des additifs n’excède pas à 1%, et la proportion des additifs organiques ne doit pas dépasser 0,5% en masse du ciment.

Normalisation et classification du ciment

La normalisation a pour objectif de satisfaire aux problèmes de qualité et de régularité des ciments. Les normes établies pour l’utilisation des ciments peuvent être propres à un pays ou adoptées par un ensemble de pays. Les pays membres de l’Union Européenne, par exemple, utilisent la même norme EN 197-1 et 197-2 dans le domaine des ciments, et les normes ASTM C 150 et ASTM C 595 pour les Américains.
A Madagascar, les normes en vigueur et utilisées par les laboratoires de contrôle sont celles publiées par l’AFNOR. Mais dans le cadre de normalisation, la direction du bureau des normes de Madagascar a fait sortir des normes en juillet 2005 qui ont été révisées en 2009, et après les normes avec les amendements sont sorties en janvier 2010. : normes NM031 et NM032
Les normes malagasy de ciment sont :
• NM 031-1 : ciment à usage courant ;
• NM 031-2 : évaluation de la conformité ;
• NM 032-1 : liant à maçonner ;
• NM 032-2 : ciment pour travaux près de bord de mer ;
• NM 032-3 : ciment à usage tropical.
Ces normes s’inspirent grandement de la norme européenne EN 197-1.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
PREMIERE PARTIE: ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I: AUTOUR DU BETON
I.1. GENERALITES SUR LE BETON
I.1.1. Eléments de définition
I.1.2. Avantages et inconvénients du béton
I.1.3. Utilisations du béton
I.2. LE BETON ET SES CARACTERISTIQUES
I.2.1. Les principales propriétés du béton frais
I.2.1.1. L’ouvrabilité
I.2.1.1.1. Affaissement au cône d’Abrams.
I.2.1.1.2. Etalement sur table (flow-test)
I.2.1.2. Résistance du béton frais
I.2.2. Principales propriétés du béton durci
I.2.2.1. La résistance en compression
I.2.2.2. La résistance en traction
I.2.2.2.1. La résistance en traction – flexion
I.2.2.2.2. La résistance en traction par fendage
I.2.2.2.3. La résistance en traction directe
I.3. Classifications du béton
I.4. Evolution du béton
I.4.1. Etapes de vie du béton
I.4.1.1. Mise en œuvre :
I.4.1.2. Durcissement :
I.4.1.3. Vieillissement :
I.4.2. Déformation du béton
I.4.2.1. Le retrait
I.4.2.2. La dilatation
I.4.2.3. Le fluage
I.4.2.4. L’élasticité du béton
I.4.2.5. L’Effet «Poisson»
I.4.2.6. Le mécanisme de la fissuration
I.4.2.7. Condition de fissuration d’un béton :
I.5. LA FABRICATION DU BETON
I.5.1. Les éléments de composition du béton
I.5.1.1. Ciment
I.5.1.1.1. Les constituants du ciment :
a. Le clinker
b. Les autres constituants principaux
c. Les constituants secondaires
d. Le sulfate de calcium
e. Les additifs
I.5.1.1.2. Normalisation et classification du ciment
a. La norme Européenne EN 197-1
I.5.1.1.3. Caractéristiques des ciments
a. Caractéristiques chimiques et minéralogiques
I.5.1.1.4. Caractéristiques physiques
a. Masses volumiques et densités
b. Début de prise (NF EN 196-3)
c. Expansion (NF EN 196-3)
d. Retrait (NF P 15 433)
e. Eau de consistance normale (NF EN 196-1)
f. Finesse de mouture (NF EN 196-6)
g. Couleur
I.5.1.1.5. Utilisations du ciment
I.5.1.2. Les granulats
I.5.1.2.1. Les caractéristiques géométriques
a. Granulométrie
b. Classes granulaires
c. Module de finesse d’un granulat Mf
I.5.1.2.2. Les caractéristiques physiques
a. Masses volumiques
b. Porosité et compacité
c. Propreté
I.5.1.2.3. Les caractéristiques mécaniques
a. Essai Los-Angeles
b. Essai Micro-Deval
I.5.1.2.4. Les différents types de granulats
a. Les granulats naturels
b. Les granulats artificiels
I.5.1.3. Les adjuvants
I.5.1.3.1. Les plastifiants réducteurs d’eau
I.5.1.3.2. Les super plastifiants
I.5.1.3.3. Les accélérateurs de prise
I.5.1.3.4. Les retardateurs de prise
I.5.1.3.5. Les rétenteurs d’eau
I.5.1.3.6. Les hydrofuges
I.5.1.3.7. Accélérateurs de durcissement
I.5.1.3.8. Entraineurs d’air
I.5.1.4. L’eau
I.5.1.5. Les ajouts
I.5.2. Quelques méthodes de composition du béton
I.5.2.1. Méthode Dreux Gorisse
I.5.2.1.1. Données de base
a. Nature de l’ouvrage
b. Résistance souhaitée
c. Ouvrabilité désirée
d. Dimension maximale des granulats :
e. Dosage en ciment
f. Dosage en eau
g. Correction du dosage en eau en fonction de D
h. Dosage en granulats
I.5.2.2. Méthode Baron Oliver avancée
I.5.2.2.1. Objectifs
I5.1.2.2. Principe
a. Augmentation de la résistance
b. Volume absolu des fines
c. Mode opératoire
CHAPITRE II: LE GRANITE : GENESE ET EVOLUTION
II.1. LES ORIGINES DU GRANITE
II.1.1. Définition du granite
II.1.2. Processus de formation du granite
II.1.3. Constitution du granite
II.2. LES PROPRIETES DU GRANITE
II.2.1. Typologies du granite et caractéristiques du granite
II.2.2. La vie du granite
II.2.2.1. Les utilisations du granite
II.2.2.2. L’altération du granite
II.3. LA SOCIETE PROGRANIT
II.3.1. Fiche Technique de la société
II.3.1.1. Présentation du promoteur
II.3.1.1.1. Contexte du projet
II.3.1.1.2. Présentation de la société
II.3.1.1.3. Produits vendus par la société
II.3.1.2. Localisation du site de la société
II.3.1.2.1. Carte de localisation du périmètre
II.3.1.2.2. Base-vie
II.3.2. Les ressources de la société
II.3.2.1. Ressources matérielles
II.3.2.2. Ressources humaines:
DEUXIEME PARTIE : ETUDE EXPERIMENTALE
CHAPITRE III : CARACTERISATION DES MATIERES PREMIERES
III.1. Poudre de granite
III.1.1. Caractéristiques physiques
III.1.1.1 Couleur
III.1.1.2 Teneur en eau
III.1.1.3.Masse volumique apparente d
III.1.1.4 Masse spécifique  s
III.1.1.5 Surface spécifique de Blaine
III.1.2. Caractéristiques géométriques
III.1.3. Caractéristiques chimiques
III.2. Le ciment
III.2.1. Caractéristiques physiques
III.2.1.1 Couleur
III.2.1.2 Masse volumique apparente
III.2.1.3 Masse spécifique
III.2.1.4 Surface spécifique de Blaine
III.2.1.5. Classe vraie de résistance
III.2.2. Caractéristiques chimiques du CEM I 42.5 N
III.2.2.1 Composition chimique du CEM I 42.5N
III.2.2.2 Modules et valeurs requises
III.2.2.3 Composition minéralogique potentielle
III.3. Les granulats
III.3.1. Caractéristiques physiques
III.3.1.1 Masse volumique apparente
III.3.1.2 Masse spécifique
III.3.1.3 Equivalent de sable E.S du sable S
III.3.2. Caractéristiques géométriques
III.3.2.1 Granulométrie
III.3.2.2 Module de finesse du sable
III.3.2.3 Coefficient d’aplatissement Ap des graviers
III.3.2.4 Coefficient volumétrique Cv des graviers
III.3.3. Caractéristiques mécaniques
III.3.3.1. Essai Los Angeles
III.3.3.2. Essai Micro-Deval
III.4. L’eau de gâchage
III.5. L’adjuvant
III.5.1. Spécification
III.5.2. Mode d’emploi
III.5.3. Domaines d’application
CHAPITRE IV : LES ESSAIS DE FABRICATION
IV.1. Essai n°1 : Confection du béton témoin et des bétons à 5% ,10% et 15% de poudre de granite et K=0.5:
IV.1.1. Données de base
IV.1.2. Données sur les granulats
IV.1.3. Données sur les liants
IV.1.4. Données sur l’adjuvant
IV.1.5. Composition pour 1m3 de béton
IV.1.6. Caractéristiques des bétons obtenus
IV.1.7. Interprétation
IV.2. Essai n°2 : Confection du béton témoin et des bétons a 5% ,10% et 15% de poudre de granite et k=1 :
IV.2.1. Données de base
IV.2.2. Caractéristiques des bétons obtenus
IV.2.3. Interprétation
IV.3. Essai n°3 : Confection du béton témoin et des bétons a 5% ,10% et 15% de poudre de granite et k=1.5:
IV.3.1. Caractéristiques des bétons obtenus
IV.3.2. Interprétation
CHAPITRE V : INTERETS ENVIRONNENTAUX, TECHNIQUES ET ECONOMIQUES
V.1. Volet environnementale
V.1.1. Emission de CO2
V.1.2. Les ressources naturelles
V.1.3. Récupération des déchets de carrière
V.2. Intérêts techniques
V.3. Intérêt économique
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE

Télécharger le rapport complet