Méthode de formulation des bétons ordinaires 

Méthode de formulation des bétons ordinaires 

Les composants d’un béton

Le béton est un mélange de plusieurs composants : liants, eau, sable, graviers et le plus souvent, adjuvants et addition, chaque constituant joue un très grand rôle dans la fabrication du béton et leurs caractéristiques influent sur les propriétés et la destination du matériau.
Le béton est un matériau hétérogène dont les caractéristiques physico-chimiques et mécaniques des divers constituants sont différentes : les masses volumiques dans les bétons courants varient de 1 t/m3 (pour l’eau) à 3 t/m3 (pour ciment), les dimensions de leurs grains varient de 0.5 μm (grains du ciment) à 25 mm (gravillons).

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

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.

Influence du superplastifiant sur les propriétés des BAP

Les superplastifiants sont des produits organiques qui, ajoutés à faibles proportions (0,5 à 2 % du poids de ciment) au béton frais, permettent de modifier les propriétés rhéologiques durant une période plus ou moins longue. Ils sont des polymères à chaînes macro-moléculaires très longues qui permettent de défloculer les grains de ciment.
L’utilisation de superplastifiants nous permet d’obtenir un béton très liquide pouvant être mis en place sans vibration ni ressuage ou ségrégation .
Les superplastifiants sont généralement classés en quatre groupes :
les polycondensats de formaldéhyde et de mélamine sulfonée (PMS).
les polycondensats de formaldéhyde et naphtalène sulfonée (PNS).
les lignosulfonates modifiés (MLS) et les autres incluant les esters d’acides sulfoniques, les polyacrylates et les polycarboxylates.
Polymélamine sulfonâtes(PMS) :Le PMS est une polymélamine sulfonâte effectué à partir de la mélamine, du forma Aldéhyde.
Polynaphtalène sulfonâtes(PNS): Le PNS est un polymère composé d’un aldéhyde et de naphtalène sulfoné, sont d’une efficacité dispersante très liée à la nature du ciment.
Polycarboxylate polyoxéthylène (PCP) : Le PCP est un polymère dont le mécanisme de dispersion se fait par une répulsion combinée D’effets électrostatiques. Le groupement fonctionnel est formé d’acides métacryliques ou acryliques.

Analyse granulométrique

L’analyse granulométrique permet de déterminer et d’observer La granularité (la distribution dimensionnelle des grains constituant un granulat).
L’essai consiste à classer à l’aide de tamis les différents grains qui constituent l’échantillon selon leur diamètre. Pour cela en utilisant une série de tamis emboîtés les uns sur les autres dont les dimensions des ouvertures sont décroissantes du haut vers le bas. Le matériau étudié est placé dans le tamis supérieur et le classement des grains s’obtient par vibration de l’ensemble de la colonne des tamis à l’aide d’une machine à tamiser électrique qui imprime un mouvement vibratoire. Les grains ainsi isolés peuvent être pesés pour déterminer la proportion de chacun dans le granulat. La représentation graphique de l’analyse permet d’observer et d’exploiter ces informations très simplement.
Dans notre cas on a utilisé la procédure de tamisage par voi sèche qui est conforme à la norme NA 2607, pour les deux matériaux : sable et gravier.

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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