LA MONTÉE DE L'ÉDUCATION DANS LE MONDE DE LA PRÉHISTOIRE À L'ÈRE CONTEMPORAIN...
Mini projet
1. Matériaux de Construction
4 Modules
1. Bétons
2. Classes de Matériaux
3. Métaux
4. Autres Matériaux
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2. • perspectives historiques
• gamme de construction
• perspectives économiques
• coûts, quantité utilisée des matériaux
• fonctions des matériaux de construction
• considérations environnementales
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3. Perspectives historiques
se loger/abriter - un des besoins fondamentaux des êtres humains
Il y a
500
ans
Il y a 500 000 ans
~10
ans
Il y a 1 000 ans
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4. 8000 av.JC 6000 5000 4000 3000 1000 100
Brique Obj. En Encadrements Mortier de
en boue céramique des portes et chaux et
et argile briques en poutres en chaux
terre cuite bois hydraulique
Mortier pour Béton à base de
Objets en
les joints de chaux hydraulique
verre
briques en et roche
bitume pouzzolanique
Murs en briques
couverts d'un
enduit de gypse
Aggregats et
Fibres pour
renforcement
0
T°C 400- 800 –
20°C 140°C
800°C 1000°C
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11. Coût / consommation des matériaux
Source: INTRODUCTION à LA SCIENCE DES MATÉRIAUX, Mercier, Zambelli, Kurz Mini Projet 2013
12. Perspectives économiques
En Europe l’industrie de la construction c’est:
• 800 milliards Euro / an
• 30 millions employés
• 20% de workforce
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13. Utilisation des matériaux
Choix du matériau le plus adapté aux applications envisagées.
Les critères de choix des matériaux doivent tenir compte des
facteurs suivants :
• fonctions principales de la construction :
modes de mise en charge, des températures et des conditions
générales d’utilisation.
• comportements intrinsèques du matériau : résistance à la
rupture, à l’usure, à la corrosion, conductibilité, etc.;
• prix de revient des diverses solutions possibles.
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14. Fonctions Mat. de Construct.(2)
Echanges avec l'extérieur:
• éviter la pénétration de pluie, de neige, de vent
– étanchéité (watertight)
– ventilation contrôlée
• thermique
– isolation thermique
• phonique
• optique
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15. Fonctions Mat. de Construct.
Mécanique:
• stabilité pour ne pas s’effondrer
– rigidité (stiffness)
– résistance à la compression (compressive strength)
– résistance à la tension (tensile strength)
• durabilité
– fluage (creep)
– relaxation (relaxation)
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16. Considérations environnementales
Généralités
Les matériaux de construction en général (à
l’exception de quelques métaux) ne sont:
• ni toxiques
• ni particulièrement polluants
MAIS
Etant donné les énormes volumes utilisés, il faut
considérer leur impact sur l’environnement et dans
un contexte de développement durable
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17. Considérations
• Disponibilité des matières 1ères
• Extraction des matières 1ères
• Energie utilisée pour la fabrication
• Considérations de la santé et de la sécurité
• Recyclabilité
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20. Pourquoi le matériel le plus utiliser?
Bétons
Disponibilité Mat. 1ère partout dans le monde
-
•! faible coût énergétique
Les matériaux les plus utiliser (>10 les
•! autres) Transportablepoudre grise en sac ou en vrac
-
!
Constructible adjoindreeau et malaxer
- l
Flexible - remplir toutes les formes
Matériaux fabriquer avec une différence de volume très faible
sur site Durable - pour les siècles
!
surtout résistant à l ,
eau
barrages, tuyaux, etc
et à bas prix!
Matériaux de
Construction 1
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21. Composition Composition
of the earth ! s crust of cement
Demand is forecast to rise steeply in the
Mg rest S Na
K
rest
next decades K
Mg
Na
Ca
Fe
O
Al
O
Ca
Si
Si
Al
Fe
CaO readily available from limestone
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22. Quelques définitions
Introduction aux
Un béton
Technologies du Béton
béton si > 4 mm
!
Granulats + colle =
( Concrete Technology)
mortier si < 4 mm
!
Pâte de ciment = eau + ciment
Mortier = eau + ciment + sable
Béton = eau + ciment + sable + granulats
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23. Le vie d’un béton Développement de la résistance
peu continuer
d'augmenter
pendant des
années si
x2
0 à 3-5hrs Vie en l'eau est
3-5 hrs à 28+j
Fluide service disponible
durcissement x2
ouvrable durabilité
1 jour 3 jour 28 jours
temps
temps de référence
de pour
décoffrage les
résistances
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24. Constituants:
eau
adjuvants
air
( éventuel)
( vides)
ciment
pâte de ciment
colle
sable
granulats squelette
gravier,
roches
concassées
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27. Rôle de l’eau Hydratation
Augmentation de volume solide
Anhydres + eau hydrates
" 1 vol. ciment ~ 2 vols hydrate
#
L'eau est combinée dans les hydrates La quantité d'eau ajoutée, relative au ciment
est exprimée en rapport e/c en poids
Si e/c = 0.5,
L'hydratation continue seulement s'il y a de l'eau disponible.
quel est le volume de ciment dans le mélange de départ?
( la densité de ciment ~ 3 g/cm 3)
Quel est le volume de solide après hydratation?
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28. La taille maximum des granulats
est déterminée
Le diamètre maximum doit être moins de
un cinquième de la taille de la pièce
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29. Ex. mur du 150 mm, taille max ~30 mm
Mélange binaire
% fins
100 80 60 40 20 0
100 0
50 50
0
100
0 20 40 60 80 100
% gros
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32. Mélange ternaire ( Feret 1890s)
sable moyen, 0,5/2
On a vu que les mélanges les plus
compacts sont entre grands et petits
mélange
grains
le plus
compact
Peu de variation dans Pourquoi utilise-t-on les mélanges
la zone rouge
avec granulometrie continue
on n ! a pas besoin
de beaucoup
de grains moyens
sable fin, <0,5 sable grossier, 2/5
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36. Granulats - exigences (1)
Les granulats doivent:
être stables et durables:
1)
–! résistants à des cycles gel-dégel
–! résistants à des cycles mouillage-séchage
–! résistants à des cycles de température
–! résistants à l!abrasion
–! résistants aux réactions chimiques
Ils doivent donc être compacts et non réactifs
"stabilité du béton
2) posséder résistance et dureté:
"résistance du béton
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37. Granulats - exigences (2)
Les granulats doivent:
3)
être propres:
– ! !
–
pas d argiles (instables cycles mouillage-séchage)
! !
pas d impuretés
"
adhérence granulats / pâte
4)
donner un mélange compact:
– !
–
forme correcte
!
–
bonne granulométrie
!
teneur en éléments fins limitée
"
réduction du volume de ciment
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40. Ouvrabilité
Capacité à remplir les formes
à se fluidité compacter
•! La présence des granulats empêche l’utilisation de la plupart des
équipements conçus pour caractériser la rhéologie des autres
fluides
•! Besoin de tests robustes qui peuvent être utilisés sur les
chantiers
Slump test
10 cm
s
30 cm
20 cm
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45. La prise
• ! Le r essuage et la ségrégation peu ven t être évit és
Pâte Solide
avec un e bon ne formulation du béton:
fluide rigide
• ! bon ne granulométrie d u squelette granulats
• ! bon dosage en ciment
• ! bon rapport e/c
La transition n ’ e st pas franche
la définition de la prise est un peu
arbitraire
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46. Le test classique: Aiguille « Vicat »
La prise
F
• ! Avec des méthodes plus précises, il semble que
.
la prise corresponde au point de formation d’un
Final set
4000
. squelette solide continu.
3000
.
.
2000
.
1000
Initial set .
0
180 240 300 360 420
Temps (min)
Un peu de pratique!
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54. Résumé / questions
1.! Quelle est la différence entre le béton et le mortier?
2.! Pourquoi met-on des granulats dans le béton?
3.! Pourquoi utilise-t-on des granulats de tailles différentes?
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55. 4.! Pourquoi utilise-t-on des mélanges continus des
granulats?
5.! Comment calcule-t-on les
proportions de sable, fins et gros
granulats pour avoir un mélange
compact?
6.! Quelle est l!importance du rapport eau / ciment?
7.! Quel processus amène le durcissement du béton?
8.! Qu!est-ce que la prise? Comment la mesurer?
9.! Si le rapport e/c diminue, comment
faut-il changer le dosage en ciment?
10.Quels paramètres de formulation influence le «slump» du
béton! ?
11. ! Quel est le moyen le plus utilisé pour compacter le
béton?
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