Les composants d’un béton

Les composants d’un béton

Malaxage des constituants

Le malaxage est une phase importante dans la fabrication du béton, car les divers constituants d’un béton sont malaxés de façon à avoir un matériau de composition homogène, ayant par la suite des propriétés uniformes. Ceci se fait soit avec un malaxeur à béton à train valseur qui consiste en un brassage forcé des divers constituants du béton, soit avec une bétonnière qui homogénéise le mélange par gravité en soulevant un volume de matériau et en le laissant par la suite tomber dans la masse. Le choix d’un appareil (bétonnière ou malaxeur) dépend de sa capacité de production, de son aptitude à malaxer différents types de mélanges (secs, pleins, plastiques) pour donner des bétons réguliers.
L’homogénéité du béton est un objectif primordial du malaxage. Les granulats sont d’abord introduits, suivis par les pulvérulents (ciment et/ou addition) et en dernier l’eau et l’adjuvant. La durée totale du cycle de malaxage couvre l’ensemble des opérations s’écoulant entre le début du remplissage de la cuve et la fin de vidange et sont divisé en trois partie : Le malaxage à sec, le malaxage humide et notamment le temps de malaxage, ces paramètres contrôlent l’évolution de l’homogénéité du mélange, quel que soit le type de malaxeur.

Influence de la taille maximale du granulat Dmax

Cette dimension dépend évidement des dimensions de l’ouvrage, l’épaisseur de la pièce, l’ouvrabilité demandée, l’espacement et l’enrobage des armatures, la possibilité et l’efficacité du serrage à la mise en œuvre, risque de ségrégation, etc.
L’utilisation des granulats de dimension maximale contribue de façon très significative à l’augmentation de la résistance du béton. Mais cela reste dans les limites de la faisabilité, parce que le choix de D max reste conditionné par les paramètres décrit .
Il est généralement admis que la dimension D max soit cinq fois plus petite que la plus petite dimension de l’élément à réaliser

Particularités de la composition des BAP

Un volume de pâte (ciment + additions + adjuvants + eau efficace + air) élevé environ de 330 à 400 L/m3, Pour limiter les frottements entre les granulats (écartement des granulats les uns des autres).
Les BAP contiennent une quantité de fines (ciments, fillers calcaires) élevée de l’ordre de 500 kg/m3 supérieure à celle des bétons conventionnels. Pour leur assurer une maniabilité suffisante, tout en limitant les risques de ségrégation et de ressuage.
La présence de gravillons à faible volume permet d’augmenter la compacité du squelette granulaire du béton et donc de limiter la quantité de liant nécessaire pour obtenir l’ouvrabilité et la résistance souhaitées. En général, ces considérations conduisent à adopter un rapport gravillon/sable de l’ordre de 1 dans les BAP.
Un faible volume de gravillons permet d’éviter le blocage du béton dans les zones confinées . Pour cela et selon (AFGC, 2008) le diamètre maximal D max des gravillons dans un BAP est compris entre 10 et 20 mm. Le choix d’un D max plus important est donc possible mais ne se justifie que lorsque le confinement est faible.
un rapport E/C faible et un dosage en eau limité.
L’utilisation des superplastifiants permet d’augmenter la fluidité. Toutefois un dosage trop élevé peut augmenter la sensibilité du béton à des variations de teneur en eau vis-à-vis du problème de la ségrégation et du ressuage.

Les avantages du béton autoplaçant

Un BAP est donc un béton qui présente des caractéristiques rhéologiques telles qu’il se met en place sous son propre poids, en restant homogène, sans aucune vibration. Les avantages d’un tel béton sont les suivants :
pour la mise en œuvre : diminution du temps de coulée. meilleures conditions de travail, ce qui permet d’attirer une main d’œuvre qui n’appréciait pas toujours les conditions de travail «bruyantes». possibilité de couler des bétons dans des endroits inaccessibles. possibilité de couler des voiles de grande hauteur en une seule opération.
sur la qualité du béton : parfait remplissage des éléments fortement ferraillés. obtention d’une bonne qualité de parement (surface de béton lisse et donc moins de pores en surface). et d’une manière générale, obtention d’une meilleure qualité du béton, in situ, pratiquement indépendante du savoir-faire des ouvriers durant la réalisation ; cela va dans le sens d’une durabilité accrue des ouvrages.
concernant la conception : permet d’envisager de nouveaux types d’éléments en béton. possibilité d’intégrer des réservations dans le coffrage.

Les méthodes de formulation

On a plusieurs méthodes de formulation telle que : approche japonaise, la méthode de minimisation du volume de la pate, la méthode d’optimisation du squelette granulaire/approche LCPC, la théorie de la pate en excès, la méthode chinoise, méthode basée sur un plan d’expérience etc.
Parmi les méthodes de formulation les plus répandues, nous citons :
La méthode basée sur l’optimisation des mortiers ;
La méthode chinoise ;
La méthode basée sur l’optimisation de la compacité des mélanges granulaires.
La méthode basée sur l’optimisation de la compacité des mélanges granulaires, réside dans la nécessite d’acquérir le logiciel (Betonlab Pro), ce qui présente un inconvénient majeur dans certains laboratoires.
Les bétons autoplaçants obtenus par la méthode basée sur l’optimisation du mortier sont loin d’être économique car ils comportent un volume de pâte très important et peuvent conduire à des problèmes de retrait.
En parallèle, la méthode chinoise utilise une relation empirique pour estimer le dosage en ciment fondée sur des données empiriques provenant du Taïwan. Elle ne peut pas donc être appliquée dans d’autres régions.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
Chapitre I : béton ordinaire
I.1. Introduction 
I.2. Les composants d’un béton
I.2.1. Liants
I.2.1.1. Les ciments
I.2.1.2. Le liant équivalent
I.2.2. L’eau de gâchage
I.2.3.Les granulats
I.2.4. Les adjuvants
I.2.5. Les additions
I.3. Malaxage des constituants
I.4. Propriétés essentielles d’un béton ordinaire 
I.4.1. A l’état frais
I.4.1.1. Affaissement au cône d’Abrams [NF P 18-451]
I.4.2. A l’état durci
I.4.2.1. Essais de compression [NF P 18-406]
I.5. Méthode de formulation des bétons ordinaires
I.5.1. Méthode de DREUX-GORISSE
I.5.1.1. Choix des données de base
I.5.1.2. Détermination du rapport C/E
I.5.1.3. Dosage en ciment
I.5.1.4. Dosage en eau
I.5.1.5. Détermination des fractions granulaires
I.5.1.6. Détermination de la composition en volume absolu
I.5.2. Méthode de BOLOMEY
I.5.3. Méthode de FAURY
I.6. Paramètres qui influent sur les caractéristiques du béton ordinaire 
I.6.1. Influence du dosage en ciment
I.6.2. Influence du rapport eau/ciment
I.6.3. Influence de l’air occlus
I.6.4. Influence de la taille maximale du granulat Dmax
I.6.5. Influence des additions
I.6.6. Influence des adjuvants
I.7. Bilan 
Références bibliographiques
Chapitre II : béton autoplaçant
II.1. Introduction
II.2. Particularités de la composition des BAP 
II.3. Les avantages du béton autoplaçant
II.4. Caractérisation des BAP à l’état frais
II.4.1. Présentation des essais de caractérisation des BAP à l’état frais
II.4.1.1. L’essai d’étalement au cône d’Abrams
II.4.1.2. L’essai d’écoulement à la boîte en L (L-Box)
II.4.1.3. L’essai de stabilité au tamis
II.4.1.4. L’essai de l’entonnoir en forme de «V» « V-Funnel »
II.5. Caractérisation des BAP à l’état durci
II.5.1. Propriétés mécaniques
II.6. Classification des BAP
II.6.1. Classes d’étalement (Essai d’Etalement)
II.6.2. Classes d’aptitude à l’écoulement (Essai de LBOX)
II.6.3. Classes de résistance à la ségrégation (Essai de stabilité au tamis)
II.7. Les méthodes de formulation 
II.7.1. Méthode basée sur l’optimisation du mortier
II.7.1.1. Dosage des gravillons
II.7.1.2. Dosage du sable
II.7.1.3. Dosage du liant
II.7.2.4. Dosage de l’eau et du superplastifiant
II.7.2. Méthode de formulation chinoise
II.7.2.1. Calcul du dosage des granulats
II.7.2.2. Calcul du dosage de ciment
II.7.2.3. Calcul du dosage en eau
II.7.3. Méthode basée sur l’optimisation de la compacité des mélanges granulaires/approche LCPC
II.8. Normalisation du béton autoplaçant (la norme NF EN 206-9)
II.9. Les paramètres influents sur les propriétés des BAP 
II.9.1. Influence des fillers calcaires sur les propriétés des BAP à l’état frais
II.9.2. Influence des fillers calcaires sur les propriétés des BAP à l’état durci
II.9.3. Influence de La pouzzolane sur les propriétés des BAP à l’état frais
II.9.4. Influence de La pouzzolane sur les propriétés des BAP à l’état durci
II.9.5. Influence du superplastifiant sur les propriétés des BAP
II.9.5.1. Interactions superplastifiants – ciment
II.9.5.2. Influence du superplastifiant sur les propriétés des BAP à l’état frais
II.9.5.3. Influence du dosage en superplastifiant
II.9.5.4. Effets des superplastiants à long terme
II.9.6. Influence des granulats sur les propriétés des BAP
II.9.7. Influence du rapport E/C sur les propriétés des BAP
II.10. Bilan
Références bibliographiques
Chapitre III : Caractérisation des matériaux
III.1. Introduction 
III.2. Les granulats
III.2.1. Analyse granulométrique
III.2.1.1. Le sable
III.2.1.2. Le gravier
III.2.2. Propreté des granulats
III.2.2.1. Essai d’équivalent de sable
III.2.2.2. Propreté des graviers
III.2.3. Masses volumiques apparente et absolue
III.2.4. Résistance à la fragmentation
III.2.5. Absorption des granulats
III.3. Le ciment 
III.4. Eau de gâchage 
III.5. Identification du superplastifiant
III.6. Dosage de saturation
III.6.1. Essai au mini cône (NF EN 191-1)
III.6.2. Essai au cône de Marsh (NF P 18 358)
III.7. Fillers calcaires
III.8. La pouzzolane naturelle
III.9. Conclusion
Références bibliographiques
CHAPITRE IV: Partie expérimentale
IV.1. Introduction
IV.2. Programme expérimental
IV.3. Confection du béton
IV.4. Confection des éprouvettes 
IV.4.1. Remplissage des moules
IV.4.2. Mise en place du béton
IV.4.3. Conservation des éprouvettes
IV.5. Caractérisation du béton à l’état frais 
IV.5.1. Caractérisation du béton ordinaire à l’état frais
IV.5.1.1. L’essai d’affaissement
IV.5.1.2. L’essai V- funnel
IV.5.2. Caractérisation du béton autoplaçant à l’état frais
IV.5.2.1. Essai d’étalement
IV.5.2.2. Essai de la boîte en « L »
IV.5.2.3. Essai de stabilité au tamis
IV.5.2.4. L’essai d’écoulement à l’entonnoir en V « V-Funnel »
IV.6. Caractérisation du béton à l’état durci
IV.6.1. Surfaçage des faces de chargement (NF P 18-416)
IV.6.2. Essai de résistance à la compression (NF P 18-406)
IV.6.3. Caractérisation du béton ordinaire à l’état durci
IV.6.4. Caractérisation du béton autoplaçant à l’état durci
IV.7. Conclusion 
Références bibliographiques
CONCLUSION GENERALE

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