Béton léger à base de polystyrène expansé

Bétons légers 

Lors de la construction d’un certain nombre de structures, la réduction de poids entraînera probablement des économies générales. L’utilisation d’agrégats légers permet la production de béton dont la densité peut varier entre 500 kg / m3 et 2000 kg / m3, mais plus la densité est faible, plus la résistance à la compression est faible. Elle n’est que de 2 à 5 MPa pour le béton de vermiculite avec une densité moyenne de 500 kg / m3, mais elle peut atteindre 40 MPa pour le béton d’argile à ardoise expansé avec une densité de 1700 kg / m3 à 1900 kg / m3, avec des agrégats légers de bonne qualité ont été fabriqués (Festa et al, 1998) (Mehta, 1986).

Le béton léger peut être utilisé pour la construction de structures résistantes (poutres, dalles, poteaux, etc.) mais sera plus particulièrement utilisé pour la fabrication d’agglomérats, pour les bétons non porteurs ou à faible charge et pour le béton isolant. L’isolation est d’autant meilleure que la densité est faible.
Plusieurs ouvrages importants tels que des ponts en béton armé et en béton précontraint, des bâtiments, des toitures en voiles minces ont été réalisés en béton léger. Cependant, après une période de grande popularité, l’utilisation de béton léger est assez lente et surtout limitée aux éléments préfabriqués.

Types de bétons légers

Le béton léger se caractérise essentiellement par sa faible densité, adaptable aux exigences, par son excellent rapport poids / résistance et par sa bonne isolation thermique, sa résistance à la chaleur et au feu, sa résistance au gel ainsi que son insensibilité générale aux agressions physiques et chimiques traditionnelles dans l’industrie de la construction (Hamad,2014).
Pour développer du béton léger, deux aspects doivent être pris en compte : La particularité de la formulation du béton léger. Sources d’ingrédients spécifiques utilisés pour fabriquer du béton léger, y compris des matériaux légers naturels, artificiels et recyclés.

Ces deux aspects sont liés à la masse volumique qui diminue en remplaçant une quantité de matériaux par l’air. Ces vides d’air peuvent être intégrés à trois endroits: Soit en agrégats. Soit dans la pâte de ciment. Ou entre des agrégats grossiers en éliminant les agrégats fins.
De cela, on se retrouve avec trois types de bétons légers : Les bétons cellulaires. Les bétons caverneux. Les bétons de granulats légers.

Les granulats légers

On classe souvent les bétons légers sous quatre catégories suivant la nature des granulats légers utilisés dans la composition, on distingue alors :
♦ Les granulats légers naturels : la ponce ou la pouzzolane, matériaux volcaniques naturels de structures très poreuse.
♦Les granulats légers ayant subi un traitement thermique : granulats d’argile, d’ardoise, de schiste ou de perlite expansée.
♦Les granulats légers de matériaux artificiels : sous-produit de la combustion de charbon, le mâchefer ou des ordures ménagères.
♦ Les granulats légers de matériaux artificiels ayant subi des traitements spéciaux : granulats de nombreux déchets industriels, comme le laitier de haut fourneau que l’on peut expanser. Les granulats de type végétal : chanvre, paille, moelle de tournesol, le liège.

Qualités des bétons légers

Ces types de matériaux sont principalement utilisés en préfabrication ainsi qu’en raison de certaines de leurs qualités (Festa et al, 1998) :

La légèreté : réduction du poids mort, économies de main-d’œuvre, économies sur les fondations et les structures porteuses, réduction du coffrage et des étais, manipulation plus facile en préfabrication.

Le pouvoir isolant : la même isolation thermique est donnée à 20% près par : 10 cm de béton cellulaire. 20 cm de béton plein de granulats légers. 30 cm de béton caverneux. 60 cm de béton plein classique.

L’aptitude à se travailler après durcissement : certains bétons légers (bétons cellulaires, bétons de pierre ponce, de perlite ou vermiculite …) peuvent se travailler comme le bois, à la scie, au vilebrequin et supportent le coulage.

En revanche, l’inconvénient principal de ces bétons est la faiblesse de leurs résistances mécaniques qui interdit pratiquement leur emploi en béton armé, sauf en ce qui concerne certains bétons de granulats légers suffisamment dosés et bien étudiés avec emploi, de préférence, de sables naturels roulés (Festa et al, 1998).

Durabilité du béton léger

La durabilité du béton consiste à pouvoir conserver sa résistance et continuer à remplir sa fonction tout au long de sa vie, et non indéfiniment, il s’ensuit que le béton doit résister aux mécanismes de dégradation auxquels il peut être vulnérable, comme les cycles de gel-dégel et certaines formes d’attaque chimique. Si on parle d’une mauvaise durabilité, elle se manifeste par une dégradation qui peut résulter de facteurs externes ou de phénomènes internes du béton. Les actions peuvent être mécaniques, physiques ou chimiques. Ils sont généralement provoqués par des réactions alcalisilice et alcali carbonate, les attaques chimiques externes sont dues à la présence d’ions agressifs tels que chlorures, sulfates et dioxyde de carbone, ainsi que de nombreux gaz et liquides d’origine naturelle ou industriel. Tout d’abord, il convient de noter qu’une détérioration spécifique de la qualité est rarement attribuée à une seule cause : le béton peut souvent fonctionner de manière satisfaisante malgré certaines lacunes, mais lorsqu’un facteur défavorable est ajouté, des perturbations apparaissent.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
I CHAPITRE I : BETONS LEGERS
I.1 INTRODUCTION 
I.2 Historique 
I.3 Bétons légers 
I.3.1 Définition
I.3.2 Classification
I.3.3 Types de bétons légers
I.3.4 Les granulats légers
I.3.5 Qualités des bétons légers
I.4 Le polystyrène expansé 
I.4.1 Définition et origine du polystyrène
I.4.2 Les types et formes de polystyrène
I.4.3 Fabrication du polystyrène expansé
I.5 CONCLUSION
II CHAPITRE II : PROPRIETES DES BETONS LEGERS 
II.1 INTRODUCTION
II.2 Caractéristiques physiques 
II.2.1 La masse volumique
II.2.2 L’absorption
II.2.3 La porosité
II.2.4 La légèreté
II.2.5 La rhéologie
II.3 Caractéristiques mécaniques 
II.3.1 Résistance à la compression
II.3.2 Résistance à la traction
II.4 Caractéristiques thermiques et acoustiques
II.4.1 Propriétés thermiques
II.4.2 Propriétés acoustiques
II.5 Autres caractéristiques
II.5.1 Résistance au feu
II.5.2 Résistance au gel
II.6 Durabilité du béton léger
II.6.1 Définition
II.6.2 Indicateurs de la durabilité
II.7 CONCLUSION 
III CHAPITRE III : CARACTERISATION DES MATERIAUX 
III.1 INTRODUCTION
III.2 Caractérisation des matériaux utilisés
III.2.1 Ciment
III.2.1.1 Propriétés physiques
III.2.1.2 Propriétés mécaniques
III.2.1.3 Analyses chimiques
III.2.2 Sable
III.2.2.1 Masse volumique
III.2.2.2 Equivalent de sable
III.2.2.3 Absorption du sable
III.2.2.4 Analyse granulométrique
III.2.3 Polystyrène
III.2.3.1 Masse volumique
III.2.3.2 Taille des billes
III.3 Méthodes de formulation
III.3.1 Formulation par la méthode des volumes absolus
III.3.2 Formulation du fabricant « EDILTECO France »
III.4 Préparation du béton léger
III.4.1 Préparation à la bétonnière
III.4.2 Préparation à la centrale à béton
III.5 CONCLUSION 
IV CHAPITRE IV : ETUDE DE CAS
IV.1 INTRODUCTION
IV.2 Caractéristiques physiques
IV.2.1 Caractéristiques physiques à l’état frais
IV.2.1.1 La rhéologie
IV.2.2 Caractéristiques physiques à l’état durcis
IV.3 Caractéristiques mécaniques 
IV.3.1 Résistance à la compression
IV.3.2 Résistance à la flexion
IV.4 Caractéristiques thermiques
IV.5 Cas d’utilisation du béton léger à base de polystyrène expansé
IV.5.1 Le polystyrène POLYTERM BLU FEIN
IV.5.2 Applications de POLYTERM BLU FEIN
IV.5.3 Formulations à base de POLYTERM BLU FEIN
IV.5.4 Caractéristiques du béton léger à base de POLYTERM BLU FEIN
IV.6 CONCLUSION 
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE

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