Excercises Genie Civil 2eme année 2014

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1 Excercises Genie Civil 2eme année 2014

2 a. Donnez trois raisons pour lesquelles il est avantageux de minimiser la quantité de pâte de ciment dans un béton. plus économique moins de phase dans laquelle l eau peut pénétrer moins de chaleur dégagée moins de retrait

3 gros fins sable 40% 30% 30% Expliquez, en incluant un diagramme détaillé, comment choisir les proportions des différentes tailles de granulats de manière à obtenir un béton ouvrable avec le moins de pâte de ciment possible. sable granulats fins gros granulats

4 Une fois que la quantité et la granulométrie des agrégats ont été fixées, expliquez comment la quantité de ciment (en kg/m3) influence le rapport eau sur ciment nécessaire pour obtenir un béton avec la même ouvrabilité. L'ajout de diagrammes dans la réponse est recommandé. Granulats ~70% (60-80) Quand le e/c il faut augmenter «le dosage en ciment» pour garder le même volume de pâte qui donne la fluidité du béton Pâte du ciment ~ 30% eau ciment

5 2. Formulation du béton Quel est l âge de référence pour tester la résistance à la compression d un béton? 28 jours Citer deux essais de mesure de la plasticité d un béton sur chantier et décrire le mode opératoire dans les grandes lignes. Slump-affaissement / flow-étalement / Walz Comment se calcul le module de finesse k et pourquoi est ce que le besoin en eau change-il avec le module de finesse k?

6 3. Hydratation du ciment Quelles sont les raisons principales pour la production de ciment contenant des matériaux cimentaires de substitution (MCS)? - Utilisation de moins de clinker - Gestion des déchets industriels Quelles sont les différences principales entre le laitier de haut fourneau et les cendres volantes? Laitier: plus CaO, hydraulique CV: moins CaO, pozzolanique

7 c. Représentez par des schémas la microstructure des pâtes de ciment suivantes aux instants t=0 ; t=24 heures ; t=28 jours : Rapport eau sur ciment 0.7 Rapport eau sur ciment 0.3 Ciment avec 40% laitier rapport eau sur solide 0.3 Indiquez clairement sur vos schémas les caractéristiques essentielles de ces microstructures (ciment non réagi, hydrates, pores) et expliquez à partir de ces schémas comment la résistance de ces pâtes de ciment évolue en fonction du ratio eau sur ciment et de l'âge de la pâte. (7) Formulation du béton

8 E/C = 0.3

9 E/C = 0.7

10 40% laitier, E/S = 0.3

11 4. Variations dimensionnelles Donnez une raisons pour lesquelles il est important de prendre en compte le fluage du béton dans les structures.

12 Pourquoi tenir compte du fluage? Le fluage peut provoquer des déformations considérables des ouvrages (2 à 3 fois la déformation instantanée en 3 ans). Il est la cause principale des pertes de précontrainte dans les éléments structuraux (relaxation). Il est à l origine de l atténuation des contraintes maximales (relaxation) d où l économie de matière.

13 4. Variations dimensionnelles Pourquoi les variations de température peuvent-elles provoquer la fissuration dans le béton?

14 L hydratation du ciment génère de la chaleur Le béton (comme la plupart des matériaux) gonfle quand la température augmente et diminue en volume quand elle diminue. Les effets de température peuvent poser problème dans les structures massives(au cœur desquelles les hausses de température sont significatives). Les régions proches de la surface refroidissent plus vite, sont soumises au retrait qui est empêché par le cœur, et par conséquent sont vulnérables à la fissuration.

15 4. Variations dimensionnelles Est-ce que le fluage du béton réduit ou augmente le risque de fissuration? Réduit Donnez quatre façons de réduire l'augmentation de température dans le béton.

16 Il y a plusieurs façons de réduire le gradient thermique: Réduire le contenu du ciment bonne granulometrie des granulats Utiliser les pouzzolanes ou fillers Utilisation d un ciment à basse chaleur d hydratation Réduire la température du béton frais (ex. eau glacée) Réduire la masse du béton de chaque gâchée Installer des tuyaux pour refroidir les membres Isolation du coffrage (réduire le gradient de grands éléments) Coffrage métallique (évacuation de la chaleur pour les petits éléments)

17 5. Durabilité Quels sont les deux mécanismes qui peuvent conduire à la corrosion des armatures? Carbonatation Pénétration des ions chlore

18 5. Durabilité Décrivez les mécanismes de ces types de dégradation en détail.

19 Carbonatation du béton CO 2 2Na 2OH CO2 2Na CO3 H 2O 2K 2OH CO2 2K CO3 H 2O Ca OH CO CaCO OH Reaction globale OH CO CaCO H O 2Ca Note: d autres hydrates (e.g. C-S-H) carbonatent aussi, mais ce n est pas décrit ici.

20 Carbonatation du béton CO 2 1 Ca(OH) 2 (Arbitrary Units) Ca OH CO CaCO H O 2 t 3 > t 2 Le front de carbonatation est abrupt avec le changement de ph > 13 à ph < 9 se produisant sur quelques mm de béton

21 5. Durabilité Comment éviter ces formes de dégradation?

22 Comment ralentir la corrosion des armatures par carbonatation ou attaque de chlorures? Augmenter la couche de béton entre l environnement et les armatures «cover» Diminuer la vitesse de pénétration du CO 2 ou Cl - perméabilité E/C réduit Bonne cure