Soutenance mémoire
Les différents constituants du béton
Le béton est un matériau formé par le mélange de ciment, de granulats et d’eau, éventuellement, complété par des adjuvants et des additifs. Ce mélange qui est mis en place sur le chantier ou en usine à l’état plastique, peut adopter des formes très diverses parce qu’il est facile à mouler ; il durcit progressivement pour former finalement un monolithe. Selon sa formulation, sa mise en œuvre et ses traitements de surface, ses performances et son aspect peuvent considérablement varier.
Le ciment
Le ciment joue le rôle de « liant hydraulique » dans les bétons. C’est le constituant fondamental du béton puisqu’il permet la transformation du mélange, sa cohésion en un corps solide. La plupart des ciments conviennent aux emplois les plus usuels ; néanmoins certains sont mieux adaptés que d’autres à des emplois spécifiques.
Définition du ciment
Le ciment est un liant hydraulique, c’est-à-dire un matériau minéral finement broyé qui, gâché avec de l’eau, forme une pâte qui fait prise et durcit par suite de réactions et de processus d’hydratation et qui, après durcissement, conserve sa résistance et sa stabilité même sous l’eau. Les produits, dénominations et symboles, de ciments sont montrés dans l’annexe 04.
Les constituants du ciment
On distique deux familles de constituants du ciment selon ses proportions : les constituants principaux et les constituants secondaires. Les constituants sont dits principaux lorsqu’ils sont en proportion élevée supérieure à 5%, et dits secondaires lorsque la proportion est inférieure ou égale à 5%. A ces deux familles de constituants sont ajoutés généralement des régulateurs de prise.
Le constituant principal du ciment : Le clinker
Le clinker est un produit obtenu par la cuisson jusqu’à fusion partielle (réaction de clinkerisation) d’un mélange dosé et homogénéisé des matières contenant les quatre oxydes CaO, SiO2, Al2O3 et Fe2O3, généralement on utilise un mélange de calcaire (qui apporte la chaux) et d’argile naturelle (source des autres oxydes). Les oxydes cités ci-dessus se retrouvent dans le clinker sous forme de silicate et aluminate de calcium anhydres, dont les principaux sont :
● C3S : silicate tricalcique appelé Alite 45 à 65% ;
● C2S : silicate bicalcique appelé Belite 10 à 30% ;
● C3A : aluminate tricalcique appelé célite 5 à 15%.;
● C4AF : aluminoferrite tétracalcique 5 à 15%.
Les autres constituants principaux
Ils sont ajoutés au clinker avec une proportion supérieure à 5% et notifiés par des lettres significatives :
❖ Laitier de haut fourneaux (S) : C’est un sous-produit de la sidérurgie du Fer. Il est obtenu par refroidissement rapide de la scorie provenant de la fusion de minerais de Fer dans un haut fourneau.
❖ Pouzzolanes naturelles (P et Q) : Ce sont des produits contenant essentiellement de Silice, d’Alumine et d’oxyde de Fer présentant, soit naturellement soit après calcination, des propriétés pouzzolaniques. Ces pouzzolanes sont essentiellement des produits d’origine volcanique. P signifie Pouzzolanes naturelles à l’état brute et Q à l’état calciné
❖ Cendres volantes (V, W) : Ces sont des particules pulvérulentes récupérées dans les gaz émis par les chaudières de centrales thermiques qui fonctionnent aux charbons pulvérisés. Ils peuvent être d’origine silicoalumineuse ou calcique. Dans le premier cas ils présentent des propriétés pouzzolanniques, dans le deuxième des propriétés hydrauliques. V et W désignent la nature de la cendre volante, V : calcique (CaO) et W : siliceux (SiO2)
❖ Schistes calcinés (T) : Ce sont des produits obtenus par la calcination d’un type d’argile bien défini (le schiste). Ces produits sont utilisés pour être utilisés dans la fabrication de ciment. Ils contiennent déjà certaines phases de clinker principalement C2S, CA (aluminate monocalcique) et même de la solidre et de la sulfate de calcium finement broyés. Ils montrent de très fortes propriétés hydrauliques et propriétés pouzzolanniques.
❖ Calcaires (L) : Ce sont de produits obtenus par broyage très fins des roches naturelles présentant une très forte teneur en CaCO3 (carbonate de calcium) supérieure ou égale à 75%. Ils sont ajoutés au ciment en tant que fine, c’est-à dire qu’ils permettent d’améliorer la maniabilité de la pâte de ciment, mais ne présente ni des propriétés hydrauliques ni pouzzolaniques.
❖ Fumée de silice (D) : Ce sont des particules très fines (environ 1micromettre) présentant une très forte teneur en silice amorphe (non cristallisée). Ce sont des sous-produits de l’industrie de fabrication de Silicium et d’alliage Ferrosilicium.
❖ Autres produits artificiels : D’autres produits artificiellement fabriqués peuvent être ajoutés au clinker. Ces produits sont généralement obtenus par calcination de produits naturels. La calcination leur confère (comme le schiste calciné) des propriétés pouzzolaniques très marquées. On peut citer par exemple les latérites calcinées, le metalcaolin (kaolin calciné), les cendres de balle de riz, la bauxite calcinée…
Les constituants secondaires
Ce sont des matériaux minéraux naturels ou des sous-produits d’autres usines de fabrication d’autres produits ou encore des constituants décrits comme constituants principaux autres que le clinker mais avec des teneurs n’excédant pas les 5%.
Les sulfates de calcium :
Ils sont ajoutés dans le ciment pour régulariser la prise (ce sont des régulateurs de prise). On utilise le Gypse (CaSO4 , 2H2O) ou l’Anhydre(CaSO4), à raison de 4 à 5%.
Les autres additifs :
Ce sont des produits autres que le sulfate de calcium, qui peuvent être de natures minérales ou organiques, qui sont utilisés pour améliorer la fabrication du ciment ou certaines propriétés de ciment. Dans tous les cas la proportion n’excède pas 1% et même pour les additifs de nature organique la totalité ne doit pas dépasser 0,5%.
Les granulats
Généralités sur les granulats
Le mot « granulat » a remplacé depuis peu celui d’ « agrégat ». Il désigne des matières grenues, soient roulées et déposées par les cours d’eau, soient concassées en carrière. Les granulats sont constitués par des grains des grosseurs diverses que sont les sables, les graviers et les cailloux et qui sont utilisés pour la confection du béton et du mortier. On appelle souvent les granulats des « inertes», désignation qui signifie que les granulats ne réagissent pas chimiquement en présence de la pâte de ciment. En effet, leur grosseur, leur forme et leur propriété ont une grande influence sur la qualité des bétons et des mortiers. Les granulats servent aussi de ballast ou matériaux de fondations pour les chaussées, les aérodromes et les voies ferrées.
Outre l’intérêt économique évident de l’emploi des granulats qui résulte du remplacement de pâte de ciment à égalité de volume, leur présence diminue les effets de l’échauffement et du retrait du ciment.
Les granulats n’ont pas une forme et un volume définis, mais ils sont classés par catégorie appelée « granulat élémentaire d/D » (les lettres d et D signifient respectivement le plus petit et le plus grand diamètre de granulats contenus dans l’échantillon). Les dimensions des granulats sont fixées par la norme NF P 18 304. On distingue les granulats aux formes arrondies des granulats de concassage.
Critères de choix des granulats
Pour obtenir des meilleures performances dans la fabrication du béton, deux choix primordiaux sont à considérer :
La composition chimique :
Les granulats sont en général constitués par du calcaire ou de la silice, parfois par un mélange des deux. On a longtemps donné préférence aux granulats siliceux, mais les granulats calcaires sont également très convenables pourvu que le calcaire constituant soit dur.
La forme :
Les granulats de rivière ou provenant d’alluvions ont des formes arrondies qui leur permettent de glisser facilement les uns sur les autres et par conséquent de réserver entre eux le vide minimum.
Les granulats de concassage ont des formes anguleuses qui favorisent les coincements et la production des vides plus importants. La forme des granulats a une grande importance pour l’ouvrabilité des bétons. Ils doivent en principe être arrondis. Les formes anguleuses, les plats et les aiguilles sont difficiles à malaxer et à mettre en œuvre.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
Chapitre I: GENERALITES SUR LE BETON
I-1 Introduction
I-2 Définition
I-3 Les différents constituants du béton
I-3-1 Le ciment
I-3-1-1 Définition du ciment
I-3-1-2 Notation des cimentiers
I-3-1-3 Les constituants du ciment
I-3-2 Les granulats
I-3-2-1 Généralités sur les granulats
I-3-2-2 Critères de choix des granulats
I-3-2-3 Classement des granulats
I-3-3 L’eau de gâchage
I-3-3-1 Importance de l’eau de gâchage
I-3-3-2 Exemple de technique de gâchage
I-3-4 Les adjuvants
I-3-4-1 Les adjuvants modificateurs de prise et de durcissement
I-3-4-2 Les adjuvants modifiants certaines propriétés du béton
I-4 Propriétés et caractéristiques du béton
I-4-1 Propriété du béton à l’état frais
I-4-1-1 Affaissement au cône d’Abrams (slump-test)
I-4-1-2 Etalement à la table de secousse (Flow test)
I-4-2 Propriétés des bétons durcis
I-4-2-1 Résistance mécanique
I-4-2-2 Les autres propriétés du béton durci
I-5 Classification des bétons
I-5-1 Suivant la masse volumique
I-5-2 Suivant la nature du liant
I-5-3 Suivant la nature du plus gros granulat utilisé
I-5-4 Classe de résistance
I-5-5 Classe de consistance
I-6 Conclusion
Chapitre II: METHODE DE CALCUL DE LA COMPOSITION DU BETON SELON DREUX-GORISSE
II-1 Données de bases
II-1-1 Nature de l’ouvrage
II-1-2 Résistance souhaité
II-1-3 Ouvrabilité désirée
II-1-4 Dimension maximale des granulats
II-2 Calcul du dosage
II-2-1 Dosage en ciment
II-2-2 Dosage en eau
II-2-3 Correction du dosage en eau en fonction de Dmax
II-2-4 Dosage en granulats
II-2-4-1 Dosage en pourcentage (en volume absolu) des granulats
II-2-4-2 Dosage en masse des granulats
Chapitre III: LA VIBRATION DES BETONS
III-1 Introduction
III-2 Objectifs de la vibration
III-3 Propriétés du béton vibré
III-3-1 Amélioration de l’ouvrabilité
III-3-2 Qualité des parements
III-3-3 Performance du béton
III-4 Le matériel de vibration
III-4-1 Les vibrateurs internes ou aiguilles vibrantes
III-4-1-1 Vibrateurs internes pneumatiques
III-4-1-2 Vibrateurs électriques à moteur incorporé
III-4-1-3 Vibrateurs mécaniques
III-4-2 Les vibrateurs externes
III-4-2-1 Vibrateurs pneumatiques
III-4-2-2 Vibrateurs électriques
III-4-3 Les vibrateurs de surface
III-4-3-1 Règles vibrantes
III-4-3-2 Compacteurs
III-5 Rappel sur la presse vibrante
III-6 MISE EN ŒUVRE DE LA VIBRATION DU BETON
III-6-1 Vibration interne
III-6-1-1 Règles usuelles générales
III-6-1-2 Vibration d’éléments verticaux
III-6-1-3 Vibration d’éléments horizontaux : planchers, dalles, radiers
III-6-2 Vibration externe
III-6-2-1 Règles usuelles générales
III-6-3 Vibration de surface
III-6-3-1 Règles vibrantes
III-6-3-2 Compacteurs vibrants
CONCLUSION GENERALE
