LE BETON PAR Abderrazek KALLEL 25/11/2008

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1 SEMINAIRE SUR LE BETON ARME ARMATURES & BETONS 2EME INTERVENTION LE BETON PAR Abderrazek KALLEL 25/11/ /11/2008 Abderrazek KALLEL 1

2 SOMMAIRE INTRODUCTION LES CONSTITUANTS DU BETON LES CIMENTS LES GRANULATS L EAU ET LES ADJUVANTS LE BETON Le béton frais Le béton durci DIFFERENTS TYPES DE BETON BETONS DEVELOPPES AVECLES MATERIAUX LOCAUX 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 2

3 INTRODUCTION HISTOIRE DU BETON DEPUIS L ANTIQUITE Béton Romain Ciment naturel: Chaux Aérienne + Pouzzolane Béton: ciment naturel + granulats (sable et gravillons). LE BETON CONTEMPORAIN: En Utilisation du béton armé a l échelle expérimentale. En Utilisation du béton (20000 ouvrages réalisés). 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 3

4 AQUEDUCS ROMAIN DE ZAGHOUAN Construit en 122 sur 132 Km. Déclivité 0.29% 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 4

5 OUVRAGE REALISES EN BETON Pont de Normandie Entre piles: 856 m F c28 = 87 MPa m 3 de BHP 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 5

6 LES CONSTITUANTS DU BETON LES CIMENTS 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 6

7 PROCEDES DE FABRICATION OBTENTION DU CLINKER ET DU CIMENT Calcaire 75% Broyage Mélange et Homogénisation Stockage Argile 25% Refroidissement FOUR 1480 o C Clinker Ajout de régulateur de prise (Gypse) Broyage Ciment Ajout éventuel de: - Fillers - Cendres volantes - Laitiers - Pouzzolanes - Fumées de silice 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 7

8 PF: CONSTITUANTS PRINCIPAUX DU CLINKER SILICATE TRICALCIQUE (3CaO.SiO 2 ) (C 3 S) % du clinker SILICATE BICALCIQUE 2CaO.SiO 2 (C 2 S) % du clinker ALUMINATE TRICALCIQUE 3CaO.Al 2 O 3 (C 3 A) 2 15 % du clinker ALUMINO-FERRITE TETRACALCIQUE 4CaO.Al 2 O 3.Fe 2 O (C 3 4AF) 5 15 % du clinker 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 8

9 LES CIMENTS SELON NT (2005) HOMOLOGUEE JANVIER 2007 Constituants des Ciments Portland: - Clinker (K) - Laitier (S) - Matériaux pouzzolaniques (P, Q) Pouzzolanes Naturelles (P) Pouzzolanes Artificielles (Q) - Cendres volantes (V, W) Cendres volantes siliceuses (V) Cendres volantes calciques (W) 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 9

10 SUITE SUR LES CIMENTS SELON NT (2005) HOMOLOGUEE JANVIER 2007 Schistes calcinés (T) Calcaire (L) Carbone<0.5%, (LL) Carbone<0.2% Fumées de silice (D) Silice amorphe SiO 2 > 85 % Perte au feu 4 % Aire massique (BET) non traitée > 15 % Fillers (F) Naturelles Artificielles Sulfate de calcium et Additifs. 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 10

11 Types de ciment, composition et désignation normalisée (selon NT (2005)). Ciment Portland: Ciment Portland Composé: Ciment de Haut fourneau: Ciment pouzzolanique: Ciment Composé: CEM I CEM II CEM III CEM IV CEM V 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 11

12 Types de ciment, composition et désignation normalisée (selon NT (2005)). Clinker, % Autre constituants principaux CEM I CEM II A B Laitier, pouzzolanes, cendres, volantes, calcaire, fumées de silice, schistes calcinés CEM III A B Laitier granulé de haut fourneau C 5-19 CEM IV A B Pouzzolanes, cendres volantes, fumées de silice * CEM V A B Laitier **, pouzzolanes, cendre volante siliceuse * Maximum de 10% **18-30 %, dans CEM IV/A, ou 31-50%, dans CEM V/B 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 12

13 EXIGENCE A LA COMPRESSION POUR LES CIMENTS (selon NT (2005)). Classe Résistance à la compression (N/mm 2 ) Résistance à jeune âge Résistance normale Temps de début de prise (min) Expansion (mm) 2 (j) 7 (j) 28 (j) 32, ,5 52, ,5 R 10-42, ,5 62, ,5 R 20-52, , ,5 R 30-25/11/2008 Abderrazek KALLEL 13

14 CONTROLE DE QUALITE CARACTERISTIQUES CHIMIQUES CARACTERISTIQUES PHYSIQUES MASSE VOLUMIQUE (apparente, absolue) SURFACE MASSIQUE (finesse de mouture) CONSISTANCE NORMALE DE LA PATE TEMPS DE PRISE DETERMINATION DE LA STABILITE CARACTERISTIQUES MECANIQUES CONTROLE DE LA CLASSE DU CIMENT 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 14

15 RESISTANCE AUX MILIEUX AGRESSIFS RESISTANCES AUX EAUX A HAUTE TENEUR EN SULFATE HRS CEM III/B, C CEM I, II à condition: C 3 A 5 % 2C 3 A + C 4 AF 20 % SO 3 < 2.3 % MgO < 4% 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 15

16 RESISTANCE AUX MILIEUX AGRESSIFS RESISTANCE A L EAU DE MER CEM I CEM II CEM III CEM IV CEM V DOIVENT SIMULTANEMENT REPONDRE: C 3 A < 10 %; % (C 3 A C 3 S < 23.5 % (formule de Sadran) LIMITATION POUR SO 3 <? % ET MgO <? % 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 16

17 EXEMPLES D APPLICATIONS DEFINIR LA CLASSE D AGRESSIVITE DOSAGE MINIMUM EN CIMENT A2 (moyenne) ou XA1 (faible), C= 550/(D) 1/5, E/C = 0.55 PAS DE CONDITIONS PARTICULIERES A3 (forte)ou XA2 (modérée), C= 700/(D) 1/5, E/C : DE 0.45 A 0.50 TYPE DE CIMENT, CURE ET ADJUVANTS A4 (très forte) ou XA3 (forte), C= 700/(D) 1/5, E/C : DE 0.45 A 0.50 TYPE DE CIMENT, CURE ET ADJUVANTS PROTECTION EXTERNE(enduits,peinture) ou INTERNE 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 17

18 RECOMMANDATIONS BETON DE STRUCTURES CEM I, II, III, IV, V selon le projet et le milieu CLASSE 32.5, 42.5, 52.5 (N et R) TRAVAUX DE MACONNERIE CEM II/A-L et B-L CLASSE 32.5 N MORTIERS LIANTS BATARD ENCOURAGER L UTILISATION D AUTRES MATERIAUX CHAUX, CHAUX HYDRAULIQUES, PLATRE, BTS MATERIAUX NOUVEAUX: Géopolymère 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 18

19 CONSTITUANTS DU BETON CONSTITUANTS DU BETON LES GRANULATS 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 19

20 PROPRIETES DES GRANULATS Origine des granulats Naturelle Industrielle Propriétés chimiques Propriétés physiques Masse volumique apparente Masse volumique absolue Forme du granulat Mesure du coefficient d aplatissement: A Ouvrages d art F c28 >36 (MPa) ou bétons de bâtiment > 60 (MPa) A 20 % pour les gravillons D > 10 mm. A 25 % pour les gravillons D 10 mm. Analyse granulométrique % passant au tamis 0.5 mm, 2% granulats roulés et 5% granulats concassés. 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 20

21 PROPRIETES DES GRANULATS Essai d équivalent de sable 70 < ES < 80 % valeur optimale, ES > 80 % Sable propre, ES < 70 % Sable non propre. Essai de bleu de méthylène Valeur de bleu BV 1 Propriétés mécaniques Résistance de compression Essai micro-deval (T 0 >750/j), MDE 20 % (couche liaison) et 15 % (couche roulement). Essai Los Angeles (T 0 >750/j), LA 25% (couche liaison) et 15% (couche roulement). 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 21

22 PROPRIETES DES GRANULATS LES PRODUITS PROHIBES Tamisât de 80 µm Matières organiques Matières affectant la prise et le durcissement du ciment Les sulfates Les réactions alkali LES DIFFERENTS TYPES DES GRANULATS Granulats légers Granulats normaux Granulats Lourds 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 22

23 CONSTITUANTS DU BETON L EAU ET LES ADJUVANTS 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 23

24 L EAU DE GACHAGE L eau de gâchage utilisée Eaux potables de robinet Toutes eaux propres Type d eaux prohibées Eau de mer Eaux industrielles Eaux usées Propriétés des eaux de gâchage Contrôle de qualité des eaux de gâchage 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 24

25 LES ADJUVANTS Adjuvants modifiant l ouvrabilité Les plastifiants Les superplastifiants Les réducteurs d eau Adjuvants modifiant la prise et le durcissement Accélérateurs de prise et de durcissement Retardateurs de prise Autres types d adjuvants Entraîneurs d air Hydrofuges de masse Produits de cure Produit de démoulage 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 25

26 CARACTERISTIQUES DU BETON LE BETON FRAIS ET LE BETON DURCI 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 26

27 DEFINITION DU BETON Le béton est un matériau composite constitué d une matrice (pâte de ciment) et d inclusions (granulats). La matrice forme une structure poreuse après prise, contenant de l eau plus au moins libre. Le béton comporte deux étapes Le béton à l état frais Le béton à l état durci 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 27

28 BETON FRAIS Propriétés des bétons frais Ouvrabilité Essais des bétons frais Essai d affaissement Maniabilimètre LCPC Essai d étalement Essai V. B. Facteurs affectant l ouvrabilité du béton Le rapport E/C Les conditions climatiques (soleil, vent, HR etc.) Le temps 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 28

29 BETON FRAIS VALEURS DE LA CONSISTANCE: A de 0 à 4 (±1 cm), béton ferme. A de 5 à 9 (±2 cm), béton plastique. A de 10 à 15 (±3 cm), béton très plastique. A 16 (±3cm), béton Fluide. 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 29

30 ESSAIS SUR BETON DURCI Essai de compression Essai de traction Direct sur cylindres : Fendage diamétral sur cylindres : Par flexion sur 4 points (éprouvette prismatique) : Essai de Flexion 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 30

31 BETON DURCI FACTEURS AFFECTANT LA RESISTANCE DES BETONS Constituants du béton Ciment (Dosage, Marque) Eau de gâchage Granulats Adjuvants Malaxage du béton La cure du béton Méthodes de préparation Des éprouvettes 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 31

32 BETON DURCI GRANDEURS DE BETON DE QUALITE USUELLE La contrainte maximale de (MPa) Masse volumique de ρ v = (Kg/m 3 ) Module d élasticité E ij(instantané) = (MPa) La déformation maximale ε = 10-3 = 0.2 (%) Retrait de selon HR. Dilatation thermique de /11/2008 Abderrazek KALLEL 32

33 DIFFERENTS TYPES DE BETON Béton ordinaire F c28 = de MPa BHP F c28 = de MPa BTHP F c28 = de MPa Béton exceptionnel F c28 > 150 MPa Béton BFUP Béton autoplaçant Béton léger ρ v 1800 (Kg/m 3 ) Béton lourd ρ v 2800 (Kg/m 3 ) 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 33

34 BETONS DEVELOPPES AVEC LES MATERIAUX LOCAUX Béton ordinaire F c28 = de (MPa) BHP et BTHP ρ v = 2500 (Kg/m 3 ) σ ou F c (MPa) A 19 (cm). Béton léger ρ v 1400 (Kg/m 3 ) σ 25 (MPa) Béton autoplaçant 25/11/2008 Abderrazek KALLEL 34

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