ÉCOLE DE TECHNOLOGIE SUPÉRIEURE
UNIVERSITÉ DU QUÉBEC
RAPPORT DE LABORATOIRE
BÉTON ET MORTIER
ÉLÉMENTS DE MATÉRIAUX DE CONS...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
i
Table des matières
INTRODUCTION....................................................
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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ESSAIS SUR LE BÉTON FRAIS ( AFFAISSEMENT,TEMPÉRATURE,MASSE VOLUMIQUE,
TENEUR EN...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
iii
Surface du cylindre .............................................................
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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LISTE DES FIGURES
Figure 1. Rupture du cylindre 1 de béton durci lors de l’essa...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 : Synthèse des matériaux et leurs essais .............
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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INTRODUCTION
Malgré souvent critiqués, le béton et le mortier restent malgré tou...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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CARACTÉRISTIQUES DES MATÉRIAUX UTLISÉS
Tableau 1 : Synthèse des matériaux et leu...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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sont des liants hydrauliques constitués de silicates de calcium hydrauliques aux...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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DOSAGE D'UN BÉTON POUR TROTTOIR SELON LA
MÉTHODE DE L'ACI
1. Résultats des calcu...
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Tableau 4. Masses cibles pour une gâchée d’essai (correction des calculs)
Matéri...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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3. Analyse des calculs
Après une vérification des résultats obtenus lors du labo...
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GÂCHAGE DU BÉTON
Le gâchage du béton s’est effectué selon les normes du document...
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ÉCHANTILLONAGE DU BÉTON
1. Présentation de l’essai
L'échantillonnage du béton se...
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Consolidation par vibration
 Remplir en 2 couches
 Utiliser, pour chaque couch...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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CALCULS DES PROPORTIONS RÉELLES DU BÉTON
1. Résultats des calculs
Tableau 5. Bi...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
11
Calculer Fρ
ρ
Calculer la teneur SSS (kg/m³ de béton)
Trouver les volumes
( )
3...
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ESSAIS SUR LE BÉTON FRAIS
( AFFAISSEMENT,TEMPÉRATURE,MASSE VOLUMIQUE,
TENEUR EN...
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3. Détail des calculs
Volume du récipient
Masse volumique du béton
4. Analyse d...
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GÂCHAGE DU MORTIER
Le gâchage du mortier c'est effectuer selon les normes du do...
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CALCULS DES PROPORTIONS RÉELS DU MORTIER
1. Résultats des calculs
Tableau 8. Co...
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2. Détail des calculs
Pour s'assurer que les mélanges de mortier de composition...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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La quantité de retardateur a été calculée par une règle de trois.
Ceci représen...
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ESSAIS SUR LE MORTIER FRAIS (MASSE
VOLUMIQUE,TEMPÉRATURE,ÉTALEMENT)
1. Résultat...
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sait que le ciment Portland à usage général possède une masse volumique de 1505...
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ÉCHANTILLONAGE DU MORTIER
1. Présentation de l’essai
L'échantillonnage du morti...
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structure conforme. Il est imaginable que l'échantillon 2 présentera une résist...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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3. Analyse des résultats
Tout d'abord, pour le mélange 1 (ciment de type 30) il...
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résultats que la présence d'eau excédentaire à favoriser la réaction chimique d...
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RÉSISTANCE À LA COMPRESSION
1. Présentation de l’essai
La résistance à la compr...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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résultats de la résistance totale du matériau. En effet, l’hydratation (réactio...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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Tableau13. Résultats des essais sur la mesure de la résistance en
compression d...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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Figure 6. Rupture du cylindre 1 de
mortier durci (ciment de type 30) lors
de l’...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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Résistance atteinte fc’
( ) ( ) ( ) ( )
4. Analyse des résultats des éprouvette...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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capacités structurales résultantes. Du même coup, elle met en lumière l’influen...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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Tout comme pour les cylindres de béton, la norme Béton-Moules cylindriques pour...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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MPa. L’ensemble de ses résultats obtenus avec ce mélange est supérieur a celui ...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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RÉSITANCE DU BÉTON DURCI EN FLEXION
1. Présentation de l’essai
La flexion est u...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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La norme qui s’applique à cet essai est Détermination de la résistance à la fle...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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3. Détail des calculs
Portée libre de la poutre
Taux de chargement moyen
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RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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résistance en flexion de la poutre obtenue expérimentalement est de 4,785 MPa. ...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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CONCLUSION
En conclusion, nous avons mené une suite d’essais en laboratoire sur...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
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BIBLIOGRAPHIE
Centre national de la recherche scientifique. 2006. Principe de l...
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
38
LES ANNEXES
RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER
39
Évaluation de l’équipe
Nom Équipier 1 (moi) Équipier 2 Équipier 3 Équipier 4
Pa...
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40
Nom Équipier 1 (moi) Équipier 2 Équipier 3 Équipier 4
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Rapport de laboratoire BÉTON ET MORTIER

  1. 1. ÉCOLE DE TECHNOLOGIE SUPÉRIEURE UNIVERSITÉ DU QUÉBEC RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER ÉLÉMENTS DE MATÉRIAUX DE CONSTRUCTION CTN104-04 PAR ÉQUIPE 8 Christophe BERGERON BERC12079409 Alex LUSSIER LUSA03019404 Joey THOMASSIN THOJ07049402 Arianne VINCENT VINA04599406 MONTRÉAL, LE 10 DÉCEMBRE 2015
  2. 2. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER i Table des matières INTRODUCTION......................................................................................................................................1 CARACTÉRISTIQUES DES MATÉRIAUX UTLISÉS.........................................................................2 DOSAGE D'UN BÉTON POUR TROTTOIR SELON LA MÉTHODE DE L'ACI ............................4 1. Résultats des calculs ........................................................................................................4 2. Détails des calculs.............................................................................................................5 Masses cibles des constituants granulats SSS.....................................................5 Gâchée d’essai granulats à disposition.................................................................5 Ajustement de l’eau .....................................................................................................5 3. Analyse des calculs ...........................................................................................................6 GÂCHAGE DU BÉTON............................................................................................................................7 ÉCHANTILLONAGE DU BÉTON ..........................................................................................................8 1. Présentation de l’essai ....................................................................................................8 Consolidation par pilonnage ....................................................................................8 Consolidation par vibration......................................................................................9 CALCULS DES PROPORTIONS RÉELLES DU BÉTON................................................................. 10 1. Résultats des calculs ..................................................................................................... 10 2. Détail des calculs............................................................................................................ 10 Masse SSS avec l’équation........................................................................................ 10 Calculer Fρ.................................................................................................................... 11 Calculer la teneur SSS (kg/m³ de béton)........................................................... 11 Trouver les volumes................................................................................................. 11 3. Analyse des calculs ........................................................................................................ 11
  3. 3. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER ii ESSAIS SUR LE BÉTON FRAIS ( AFFAISSEMENT,TEMPÉRATURE,MASSE VOLUMIQUE, TENEUR EN AIR) ................................................................................................................................. 12 1.Présentation de l’essai .................................................................................................. 12 2. Résultats de l’essai........................................................................................................ 12 3. Détail des calculs........................................................................................................... 13 Volume du récipient ................................................................................................. 13 Masse volumique du béton .................................................................................... 13 4. Analyse des résultats ................................................................................................... 13 GÂCHAGE DU MORTIER.................................................................................................................... 14 CALCULS DES PROPORTIONS RÉELS DU MORTIER................................................................. 15 1. Résultats des calculs ..................................................................................................... 15 2. Détail des calculs............................................................................................................ 16 ESSAIS SUR LE MORTIER FRAIS (MASSE VOLUMIQUE,TEMPÉRATURE,ÉTALEMENT)18 1. Résultats des essais....................................................................................................... 18 2. Analyse des résultats.................................................................................................... 18 ÉCHANTILLONAGE DU MORTIER.................................................................................................. 20 1. Présentation de l’essai................................................................................................. 20 2. Comparaison des résultats obtenus de toutes les équipes concernant le mortier frais..................................................................................................................... 21 3. Analyse des résultats.................................................................................................... 22 RÉSISTANCE À LA COMPRESSION ................................................................................................. 24 1. Présentation de l’essai................................................................................................. 24 2. Résultats de l’essai........................................................................................................ 25 3. Détail des calculs........................................................................................................... 27 Taux de chargement moyen................................................................................... 27
  4. 4. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER iii Surface du cylindre ................................................................................................... 27 Rapport L/D................................................................................................................. 27 Résistance atteinte fc’............................................................................................... 28 4. Analyse des résultats des éprouvettes de béton................................................ 28 5. Analyse des résultats des éprouvettes de mortier............................................ 29 RÉSITANCE DU BÉTON DURCI EN FLEXION............................................................................... 32 1. Présentation de l’essai................................................................................................. 32 2. Résultats de l’essai........................................................................................................ 33 3. Détail des calculs........................................................................................................... 34 Portée libre de la poutre......................................................................................... 34 Taux de chargement moyen................................................................................... 34 Module de rupture .................................................................................................... 34 4. Analyse des résultats ................................................................................................... 34 CONCLUSION ........................................................................................................................................ 36 BIBLIOGRAPHIE.................................................................................................................................. 37 LES ANNEXES........................................................................................................................................ 38 Évaluation de l’équipe....................................................................................................... 39
  5. 5. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER iv LISTE DES FIGURES Figure 1. Rupture du cylindre 1 de béton durci lors de l’essai de la résistance en compression .........................................................................................................................................25 Figure 2. Rupture du cylindre 2 de béton durci lors de l’essai de la résistance en compression .........................................................................................................................................25 Figure 3. Rupture du cylindre non compacté de béton durci lors de l’essai de la résistance en compression .....................................................................................................................25 Figure 4. Rupture du cylindre 1 de mortier durci (ciment de type 10 avec retardateur) lors de l’essai de la résistance en compression............................................................................26 Figure 5. Rupture du cylindre 2 de mortier durci (ciment de type 10 avec retardateur) lors de l’essai de la résistance en compression............................................................................26 Figure 6. Rupture du cylindre 1 de mortier durci (ciment de type 30) lors de l’essai de la résistance en compression ...............................................................................................27 Figure 7. Rupture du cylindre 2 de mortier durci (ciment de type 30) lors de l’essai de la résistance en compression ...............................................................................................27 Figure 8. Contraintes de flexion sur une poutre........................................................................32 Figure 9. Appui et portée de la poutre à l’essai de flexion ........................................................32 Figure 10. Rupture de la poutre de béton à essai de résistance en flexion...............................33
  6. 6. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER v LISTE DES TABLEAUX Tableau 1 : Synthèse des matériaux et leurs essais ..................................................................2 Tableau2. Évaluation de l’humidité des granulats ......................................................................4 Tableau 3. Masses cibles pour une gâchée d’essai (calcul fait lors du laboratoire) ....................4 Tableau 5. Bilan des matériaux utilisés ....................................................................................10 Tableau 6. Caractéristiques du béton frais...............................................................................10 Tableau 7. Essai sur le béton frais ...........................................................................................12 Tableau 8. Composition des mélanges du mortier ...................................................................15 Tableau 9. Évaluation de l'humidité des granulats....................................................................15 Tableau 10. Caractéristiques du mortier frais...........................................................................18 Tableau 11. Comparaison des tests sur le mortier fais des équipes de la classe ....................21 Tableau 12. Résultats des essais sur la mesure de la résistance en compression des cylindres de béton durci...................................................................................................................25 Tableau13. Résultats des essais sur la mesure de la résistance en compression des cylindres de mortier durci.................................................................................................................26 Tableau14. Comparaison de la résistance en compression des mortiers des équipes de la classe ...............................................................................................................................29 Tableau 15. Résultats des essais sur la mesure de la résistance à la flexion...........................33
  7. 7. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 1 INTRODUCTION Malgré souvent critiqués, le béton et le mortier restent malgré tous des matériaux de base pour la construction et cela à cause de leurs nombreuses propriétées chimiques et physiques avantageuses. Le béton est souvent utilisé pour faire des fondations, des murs de soutènement, des colonnes et ce genre d’ouvrage. Malheureusement le béton à beaucoup de résistance à la compression et très peu à la traction, mais on peut ajouter des barres d’armatures pour construire des ouvrage avec une plus grande résistance à la flexion. Le mortier est un matériau utilisé pour amalgamer des briques de béton, des briques d’argiles, des roches ou d’autres éléments de gros volumes. Les essais en laboratoire sur le béton et sur le mortier sont particulièrement importants afin de confectionner des mélanges qui seront approprié pour un usage spécifique. Pour ce laboratoire nous allons effectuer des essais sur les propriétés du béton et du mortier. Les objectifs de ces laboratoires sont de se familiarisé avec les principes de base du dosage du béton et du mortier, de faire une composition pour une application spécifique, de faire des ajustements les dosages des ingrédients du béton et ensuite de faire des tests sur les propriétés du béton et du mortier. Les essais seront réalisés pour évaluer les propriétés du béton et du mortier seront les tests d’affaissement (test d’étalement pour le mortier), de masse volumique, de teneur en air et la mesure de la résistance à la flexion (poutre de béton) et à la compression (colonne de béton et cylindre de mortier).
  8. 8. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 2 CARACTÉRISTIQUES DES MATÉRIAUX UTLISÉS Tableau 1 : Synthèse des matériaux et leurs essais Matériau Caractéristiques Essai Norme applicable Ciment Type GU Dosage du béton MTQ3101 CAN/CSA A23.2-2C Dosage du mortier Adjuvant Retardateur Dosage du mortier Accélérateur Dosage du mortier Sable naturel lavé Provenance : bomix Type : sable naturel, séché et lavé Calibre : 5-0 mm Producteur : daubois Dosage du béton MTQ3101 CAN/CSA A23.2-2C Dosage du mortier Granulat concassé pierre concassée Provenance : laval Type : calcaire concassé Producteur : carrières bonix Sphéricité : cubique Angularité : angulaire Surface : rugueuse MTQ3101 CAN/CSA A23.2-2C Dosage du béton Le béton est un mélange de granulat et de pâte. Le granulat se consiste de sable et de gravier ou de pierre concassée. La pâte est composée de liants (ciment Portland), d’eau et d’air. Elle sert à joindre les particules par la réaction chimique entre le ciment et l’eau. Les granulats doivent être bien choisis puisqu’ils représentent 60% à 75% du volume total. Ainsi la qualité du béton dépendra de ce facteur ainsi que de la qualité de la pâte. Les ciments Portland
  9. 9. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 3 sont des liants hydrauliques constitués de silicates de calcium hydrauliques auxquels du gypse est ajouté (4% à 6%) permettant de contrôler la prise, le retrait de séchage et le gain de résistance. La quantité et la pureté de l’eau sont également un facteur très important dans le béton. Il est préférable d’utiliser le moins d’eau possible lors de la confection de celui-ci pour obtenir une pâte peu poreuse résultant directement d’un béton plus résistant (rapport eau/liant). Un excès de saletés dans l’eau peut affecter grandement la durabilité du béton. Pour que l’eau soit considérée acceptable, elle doit contenir moins de 2000 ppm de solide dissous. Avant d’utiliser les matériaux servant au mélange du béton, il est important de s’assurer que leur entreposage a été fait selon la norme CSA A23.2-2C Confection de mélange de béton en laboratoire. Dans notre cas, les gros granulats utilisés étaient cubiques et angulaires. Lors de la confection de béton, les caractéristiques recherchées pour favoriser la maniabilité et l’enrobage des granulats sont cubiques ayant une forte angularité. Il est donc possible de dire que les granulats utilisés lors de la confection du béton pour le trottoir avaient bien été choisis et respecte la norme MTQ 3101. Les granulats fins ont été fournis par Sable L.G et préparés par les techniciens du laboratoire. Ceux-ci sont du sable naturel lavé et séché d’un calibre de 5mm Il est donc vrai de dire que ceux-ci respectaient les critères d’utilisation soit de passer au travers du tamis 5mm. Le ciment Portland était également fourni et préparé par les techniciens. Les résultats dans le certificat de ciment hydraulique à usage général fourni par la firme Holcim démontrent que le ciment est conforme à la norme en vigueur CSA A3001-08. Il était entreposé dans des bacs de plastique fermé pour empêcher l’humidité d’y pénétrer. Il était donc conforme pour l’utilisation. L’eau utilisée était potable, on peut donc dire que celle-ci ne contenait aucune impureté pouvant affecter les composantes du béton. Toutefois aucun test n’a été effectué. Lors du mélange de toutes les composantes il est important d’utiliser l’équipement et les techniques décrites dans la norme CSA A23.2-2C Confection de mélange de béton en laboratoire.
  10. 10. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 4 DOSAGE D'UN BÉTON POUR TROTTOIR SELON LA MÉTHODE DE L'ACI 1. Résultats des calculs Tableau2. Évaluation de l’humidité des granulats Granulat fin Gros Granulat Calcul de Mh 531,2 30 la teneur Ms 530,8 en eau ω% 0,075 0,2 Absorption Abs 1,02 0,57 Calcul de l'humidité h% -0,945 -0,37 Tableau 3. Masses cibles pour une gâchée d’essai (calcul fait lors du laboratoire) Matériaux Masse des constituants Granulats secs (Kg) Masses cibles des constituants Granulats SSS (Kg) Gâchée d'essai Granulats à disposition (Kg) Eau 5,50 5,50 5,44 Ciment 13,50 13,50 13,50 Gros Granulat 30,00 30,30 30,11 Granulat fin 16,00 16,09 16,15 Air - - - Total 65,00 65,39 65,39
  11. 11. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 5 Tableau 4. Masses cibles pour une gâchée d’essai (correction des calculs) Matériaux Masse des constituants Granulats secs (Kg) Masses cibles des constituants Granulats SSS (Kg) Gâchée d'essai Granulats à disposition (Kg) Eau 5,50 5,50 5,76 Ciment 13,50 13,50 13,50 Gros Granulat 30,00 30,17 30,06 Granulat fin 16,00 16,16 16,01 Air - - - Total 65,00 65,33 65,33 2. Détails des calculs Masses cibles des constituants granulats SSS ( ) ( ) ( ) ( ) Gâchée d’essai granulats à disposition ( ) ( ) ( ) ( ) Ajustement de l’eau ( ) ( ) Donc, On ajoute 0,26 kg d’eau
  12. 12. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 6 3. Analyse des calculs Après une vérification des résultats obtenus lors du laboratoire, ceux-ci s’avèrent faux. Lors du calcul des masses cibles des constituants granulats SSS, l’absorption des granulats fins et du gros granulat ont été interchangé faussant tous les résultats. Le tableau 3.2 présente les données calculées en classe et le tableau 3.3 présente les données après vérification. On peut observer une différence dans les masses cibles des constituants granulats SSS et dans la gâchée d’essai granulats à disposition pour les gros granulats et les granulats fins ayant finalement une répercussion sur la quantité d’eau qui doit être utilisé lors de la confection du béton. La différence remarquée est de 0.322 kg d’eau. Il n’y avait donc pas suffisamment d’eau dans le mélange. Il est donc possible de prévoir les résultats de l’essai d’affaissement qui seront présentés sous peu. Toutefois, il est favorable d’avoir un déficit d’eau que d’avoir un surplus. La situation se corrige plus facilement et les résultats d’affaissement peuvent passer sans aucune correction si la différence n’est pas trop grande. Le rapport eau/liant est de 0,40 dans le cas de l’essai et de 0,42 si les bonnes données avaient été utilisées. Ceci-ci respecte la norme NQ 2621-900 stipulant que selon la classe d’exposition qui dans notre cas est C2 (ouvrage de béton non armé exposé aux chlorures et au gel-dégel) doit avoir un rapport eau/liant inférieur à 0,45. Il est possible de dire que la pâte de cette gâchée sera peu poreuse favorisant ainsi la durabilité de l’ouvrage.
  13. 13. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 7 GÂCHAGE DU BÉTON Le gâchage du béton s’est effectué selon les normes du document de laboratoire provenant de la norme CSA A23.2-2C, soit:  Humidifier le malaxeur et les instruments - Cette manipulation a été suivie à la lettre.  Introduire dans le malaxeur environ 75% de la quantité de sable à utiliser. - Cette manipulation a été effectuée selon la recommandation, toutefois la méthode est approximative. Il est possible que la masse déversée ne fût pas de 75% de la masse totale  Introduire dans le malaxeur toute la masse de ciment et mettre en fonctionnement le malaxeur pour homogénéiser les ingrédients secs. - Puisque tous les ingrédients sont mélangés à sec, ceci fait beaucoup de poussière et des particules fines sont perdues. Les quantités sont minimes, mais il faut toutefois en tenir compte.  Ajouter l’eau de gâchage au complet dans le malaxeur en fonctionnement et malaxer jusqu’à ce que le mélange soit homogène : environ 3 minutes - Cette manipulation a été suivie à la lettre  Arrêter le malaxeur et introduire environ 75% de la masse des gros granulats et malaxer jusqu’à ce que le mélange soit homogène : environ 2 minutes - Cette manipulation a été effectuée selon la recommandation, toutefois la méthode est approximative. Il est possible que la masse déversée ne fût pas de 75% de la masse totale  Arrêter le malaxeur et faire une évaluation visuelle de l’ouvrabilité et de la maniabilité du béton : - Si la consistance du béton semble être acceptable, évaluer les propriétés du béton frais; - Si la consistance du béton ne semble pas être acceptable ou si l’essai d’affaissement rejette la gâchée, ajuster les proportions des constituants et malaxer de nouveau la gâchée jusqu’à satisfaction. - Lors de l’arrêt du malaxeur, le béton semblait trop liquide. Toutefois, dû au manque d’expérience des techniciens, un essai d’affaissement a été effectué et s’est avéré être rejeté. Le restant des gros granulats et des granulats fins ont été ajoutés au mélange et puis malaxés à nouveau. Les résultats ont été satisfaisants pas la suite.  Noter la masse finale des matériaux utilisée - Voir les résultats au tableau 5. Bilan des matériaux utilisés
  14. 14. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 8 ÉCHANTILLONAGE DU BÉTON 1. Présentation de l’essai L'échantillonnage du béton se résume à la confection et la cure des éprouvettes, la méthode est suivie en fonction de la norme en vigueur CSA A23.2-3C. Voici les principales étapes suivies lors de la confection des éprouvettes :  Enduire les moules (intérieur et extérieur) d’une légère couche d’huile pour faciliter le démoulage - Cette étape a été suivie à la lettre, mais il est à savoir qu'une présence trop prononcée d'huile peut affecter le mélange de mortier en s'infiltrant du mélange et nuisant à la réaction d'hydratation et diminuant sa résistance en compression.  Remplir les moules et le consolider Le mode de remplissage et de consolidation est fonction de la maniabilité du béton, Pour ce laboratoire, les cylindres seront consolidés par pilonnage et la poutre par vibration. Consolidation par pilonnage  3 couches de volume égal  Nombre de coups par couche : 20 uniformément réparti  1re couche : pilonner sur toute la profondeur  2e et 3e couche : faire pénétrer le bourroir d’environ 25mm dans la couche sous-jacente  Après le pilonnage de chaque couche, frapper légèrement les côtés du moule  Araser la surface de l’éprouvette - Cette étape est extrêmement liée à la minutie des techniciens. Étant donné que les opérations ont été effectuées par des débutants il est à douter sur la compaction dans les éprouvettes. Une mauvaise compaction se refléterait, encore une fois, dans le test de résistance à la compaction du mortier.
  15. 15. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 9 Consolidation par vibration  Remplir en 2 couches  Utiliser, pour chaque couche un temps de vibration constant et relativement bref pour éviter la ségrégation et le ressuage de surface et de paroi  Attention à la ségrégation  Ne pas ajouter de béton en cours de vibration  Araser la surface de l’éprouvette - Cette étape a été suivie à la lettre  Mettre les éprouvettes de côté sur une surface horizontale rigide, exempte de vibrations et autres perturbations, dans une pièce à 23 C. - Cette étape a été suivie à la lettre  Recouvrir les éprouvettes pour empêcher l’évaporation - Cette étape a été suivie à la lettre  Démouler les éprouvettes au bout de 24 heures. Les placer dans une chambre humide pour la cure du béton. - Les éprouvettes ont été démoulées après 20 heures toutefois le béton avait déjà pris ce qui n’a pas affecté le démoulage. Elles ont été mises dans la chambre humide par la suite.
  16. 16. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 10 CALCULS DES PROPORTIONS RÉELLES DU BÉTON 1. Résultats des calculs Tableau 5. Bilan des matériaux utilisés Formulation initiale kg/gâchée Bilan final kg/gâchée Eau 5,44 5,44 Ciment 13,5 13,5 Gros granulats 30,11 30 Granulats fins 16,15 16 Tableau 6. Caractéristiques du béton frais Matériaux Masse des matériaux utilisés (kg) Masse SSS (kg) Teneur SSS (kg/m³) Volume (m³) Eau 5,4 -0,1 5,2 193,4 0,193 Ciment 13,5 13,5 504,3 0,160 G.G. 30,0 -0,1 30,1 1124,9 0,416 G.F. 16,0 -0,2 16,2 603,4 0,221 Total 64,9 64,9 2426,0 0,991 Air 0,9 0,009 2. Détail des calculs Masse SSS avec l’équation ( ) ( )
  17. 17. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 11 Calculer Fρ ρ Calculer la teneur SSS (kg/m³ de béton) Trouver les volumes ( ) 3. Analyse des calculs Les proportions réelles du béton sont calculées afin de s’assurer que la formulation soit exacte et sans faille. Avec ce calcul, il est possible de constater une différence de 0,1% quant au pourcentage d’air dans le béton. L’air dans le béton peut affecter la résistance du béton lors du gel, il est donc nécessaire de connaître les vrais résultats. Il aurait été intéressant dans le cas d’un ouvrage de béton pour un trottoir, d’ajouter un agent entraîneur d’air. Celui-ci a pour propriété de crée des micros bulle d’air dans le mélange en ainsi augmenter la durabilité au gel-dégel et améliorer directement la résistance a l’écaillage casé par les chlorures.
  18. 18. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 12 ESSAIS SUR LE BÉTON FRAIS ( AFFAISSEMENT,TEMPÉRATURE,MASSE VOLUMIQUE, TENEUR EN AIR) 1. Présentation de l’essai L’essai sur la teneur en air doit se faire en respectant la norme en vigueur CSA A23.2- 4C et avec les instruments prescrits par celle-ci. Cet essai sert à déterminer le pourcentage d’air présent dans la gâchée de béton après le malaxage. L’échantillon utilisé doit être représentatif de celle-ci. Pour cela, il est important de suivre la norme CSA A23.2-1C. Le béton utilisé lors de l’essai doit être jeté, il ne peut pas être utilisé à nouveau puisque sa teneur en eau a été modifiée. Lors de l’essai sur l’affaissement, il est important de suivre la norme en vigueur CSA A23.2-5C et d’utiliser les outils qui sont prescrits. Cet essai vise évaluer la consistance du béton en vue de déterminer si celui-ci contient trop ou pas assez d’eau. Un faible affaissement (moins de 25 mm) signifie un manque d’eau et un grand affaissement (plus de 50 mm) une quantité trop élevée d’eau dans le mélange. 2. Résultats de l’essai Tableau 7. Essai sur le béton frais Essais sur le béton frais Affaissement (mm) 25 mm 20,9 masse béton + contenant (M) 28,85 masse du contenant (B) 3,43 ρ kg/m³ masse du béton (C) C=M-B 17,20 volume 0,00709 masse volumique 2425,95 Teneur en air (%) 0,8%
  19. 19. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 13 3. Détail des calculs Volume du récipient Masse volumique du béton 4. Analyse des résultats Au premier essai du test d’affaissement, le mélange contenait évidemment beaucoup trop d’eau. Le reste des granulats a été ajouté et puis mélangé à nouveau. Lors du deuxième essai, le béton avait un affaissement de 25mm qui selon la norme CSA A23.2-5C est le minimum pour dire que l’essai est valide. Il est possible de faire un lien direct entre le manque d’eau prouvé dans l’analyse du dosage d’un béton pour trottoir et ce résultat. Puisque la quantité d’eau est minime, le test à tout de même passé malgré l’erreur.
  20. 20. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 14 GÂCHAGE DU MORTIER Le gâchage du mortier c'est effectuer selon les normes du document de laboratoire, soit:  Mélanger les composantes sèche pendant environ une minute è la vitesse 1 du malaxeur. - Cette manipulation a été suivi à la lettre.  Le cas échant introduire l'adjuvant dans l'eau. -Le retardateur du mélange 2 a été ajouté dans l'eau au moins 15 minutes avant d'être incorporer au mélange. Ce délai est a considérer, puisqu'une dilution, prolonger sur une période de temps, pourrait atténuer les capacité de l'adjuvants chimiques  Incorporer doucement l'eau de gâchage au mélange pendant le malaxage, vous devriez prendre environ trente secondes pour verser l'eau. - Cette manipulation est l'une des plus déterminante dans l'opération de gâchage du mortier, puisqu'il s'agit de l'incorporation de l'agent ( eau) qui démarre la réactivité du liant ( ciment ) . Donc, puisqu'il s'agit d'une opération manuelle l'eau n'a pas été versé uniformément dans le mélange, ce qui peut créer certaine irrégularité au niveau du mélange.  Une fois l'eau introduite, mélanger le tout pendant une minute à la vitesse 2 du malaxeur. - Cette manipulation a été suivi à la lettre.  Arrêter le malaxeur et bien racler les parois et le fond du bol à mélanger avec une spatule pour s'assurer d'avoir un mélange homogène. - Il s'agit, encore une fois d'une opération relative à la compétence et la minutie du technicien. Un opérateur prenant trop de temps pour cette opération pourrait rallonger les opérations et erroné les test sur le mortier frais. D'un autre part, un opérateur pas assez minutieux, ne permet pas au mélanger d'atteindre l'homogénéité ciblé, affectant par le fait même la résistance à la compression du mortier puisque certaines portions du mélanges seront mieux hydrater que d'autres. Le deuxièmes cas à plus de chances d'être applicables dans le cas des essai de ce rapport de laboratoire.  Continuer le malaxage pendant une minute à la vitesse 2 du malaxeur. - Cette manipulation a été suivi à la lettre.
  21. 21. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 15 CALCULS DES PROPORTIONS RÉELS DU MORTIER 1. Résultats des calculs Tableau 8. Composition des mélanges du mortier Formulation pour 1 m3 de mortier (sable sec) Masse des constituants Avant correction (sable sec) Après correction (sable à disposition) Ciment (kg/m3 de mortier 575 g 1040 g 1040 g Eau (kg/m3 de mortier 290 g 520 g 519,5 g Sable (kg/m3 de mortier) 1320 g 2440 g 2440,5 g Accélérateur 650 ml pour 100Kg de mortier Retardateur 125 ml pour 1000 kg de mortier 5ml 5ml Masse de la gâchée (g) 4000 g 3999,5 g Tableau 9. Évaluation de l'humidité des granulats Granulat fin Calcul de la teneur en eau Masse humide (Mh) 524,8 g Masse sèche (Ms) 524,3 g ( ) ) 0,20% Absorption 1,021 Calcul de l'humidité h%= ω% - Abs% -1% 1 Donnée tiré du manuel disponible en laboratoire
  22. 22. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 16 2. Détail des calculs Pour s'assurer que les mélanges de mortier de composition exacte et sans faille, le protocole de laboratoire fourni une formulation pour 1 m3 de mortier. Cependant, il y a une adaptation a faire a ce procédé pour deux raisons majeures. Tout d'abord, il s'agit d'une formule pour 1m3 de mortier, qui est un volume, et il est nécessaire de confectionner 4 kg, qui est une masse. Tous les détails des calculs font référence aux tableaux des pages précédentes. Il est à noter que nos essais ne contenait pas d'accélérateur et le retardateur à été négliger dans le calculs de masse. Voici la démarche scientifique utilisé pour convertir le volume en masse :  = 2185 g  ( )  À ce point, la masse de chaque constituant sec est connu. Par contre le granulat fin utilisé dans le gâchage n'est pas totalement sec. Autrement dis, il contient déjà un certaine quantité d'eau. Il a donc fallu ajusté la quantité d'eau pour ne pas modifier la recette initiale.  Nous savons que cet eau est en excès car l'humidité obtenue est négative, à cause de la formule d'humidité, en sachant que l'état SSS est obtenue à l'absorption.  La masse de ciment reste constante.
  23. 23. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 17 La quantité de retardateur a été calculée par une règle de trois. Ceci représente la démarche à suivre dans un cas idéal. Cependant, lors des manipulations en laboratoire. Voici la démarche erronée suivie lors du laboratoire pour les calculs de proportions réel. Notre béton contient alors 23,9 g d'eau en excès. Cette erreur de calcul mène a une quantité excédentaire en eau dans le mélange de mortier qui, hypothétiquement, diminuera sa résistance en compression
  24. 24. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 18 ESSAIS SUR LE MORTIER FRAIS (MASSE VOLUMIQUE,TEMPÉRATURE,ÉTALEMENT) 1. Résultats des essais Tableau 10. Caractéristiques du mortier frais 2. Analyse des résultats Tous les calculs sont clairement indiqués dans le tableau lui-même. Les masses volumiques des mortier 1 et 2 sont différentes, respectivement 2157,0 kg/m3 et 2201,5 kg/m3 . Puisque chaque constituant des mélanges a été peser avec les même proportions, et que l'eau et le sable possède une masse volumique relativement fixe, il est a supposé que le ciment de type 10 et 30 ne possède pas la même masse volumique. Aussi, on Essai sur le mortier frais Mélange 1 Mélange 2 Type de ciment 30 10 Type d'adjuvant - retardateur Masse volumique kg/km3 Masse du mortier + contenant (M) kg 1027,8 1610,0 g Masse du contenant (B) kg 747,2 g 747,2 g Masse du mortier ( C ) C= M-B kg 862,8 880,6 Volume du moule (V) 0,0004 m3 0,0004 m3 Masse volumique ( ρ ) ρ=C/V kg/km3 2157,0 2201,5 Température ( °C) 24,2 23,8 Étalement moyen ( % ) 100 92
  25. 25. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 19 sait que le ciment Portland à usage général possède une masse volumique de 1505 kg/m3 et on retrouve plusieurs autres types de ciment sur le marché ayant des valeurs différentes de celle-ci. L'ajout du retardateur a aussi pu modifier la valeur de la masse volumique, puisque l'hydratation du mortier est une réaction exothermique elle a tendance a assécher le mélanger. Alors un mélange dégageant plus de chaleur, évaporera plus d'eau et perdra en masse pour un volume semblable. C'est aussi ce qui pourrait expliquer l'écart entre les deux masse volumique , puisque le mélange 2 contient un retardateur de prise qui à limiter la réaction d'hydratation exothermique dans la même fenêtre temporel comparativement au mélange 1 . La température du mélange 1 est plus élevée que celle du mélange 2, respectivement 24,2°C et 23,8°C . Ce résultat était attendu puisque l'hydratation du ciment est une réaction exothermique. Donc, en ajoutant un retardateur de prise dans le mélange 2, la réaction chimique a n'était pas au même stade dans les deux mortiers au moment de la prise de données. Le mélange 1 a donc eu une réaction thermique plus prononcé que le mélange 1 en grande partie à cause du retardateur de prise. Il est aussi a noter que le type de ciment peut modifier cette valeur. Il est à savoir que cet valeur est considéré acceptable car la plupart des fabricant conseille des valeurs entre 5 °C et 55°C . L'étalement selon CSA-A179-04 Art. 7.2.2.3 doit être compris entre 100% et 115 %. Le mélange 1 ayant une valeur de 100% on peut facilement le considérer comme acceptable selon la norme. Cependant le mélange 2, a une valeur de 92 %, ce qui est inférieur à la norme. Cet écart est tout a fait acceptable car le mélange comprend un retardateur de prise qui a pu influencer à la baisse ce résultat. De plus on peux le constater avec les valeurs de masse volumique de chacun des échantillons, le mélange 2 étant plus massif par unité de volume, il s'oppose donc plus naturellement à tout mouvement, dans ce cas-ci l'écoulement. Autrement dit, le mortier 2 est moins liquide que le mortier du mélange 1. L'écart du mélange 2 semble être causé a la fois par le l'adjuvant chimique et sa masse volumique élevée.
  26. 26. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 20 ÉCHANTILLONAGE DU MORTIER 1. Présentation de l’essai L'échantillonnage du mortier ce résume à la confection et la cure des éprouvettes. Voici les principales étapes suivies lors de la confection des éprouvettes : Enduire les moules (intérieur et extérieur) d'un légère couche d'huile pour facilité le démoulage. - Cette étape a été suivie à la lettre mais il est a savoir qu'une présence trop prononcé d'huile peut affecter le mélange de mortier en s'infiltrant de le mélange et nuisant à la réaction d'hydratation et diminuant sa résistance en compression. Placer un rond en papier a fond des moules pour identifier l'éprouvette (numéro d'équipe et type de mélange) - La présence de papier peut réduire la quantité d'eau disponible pour les réactions d'hydratation puisqu'il s'agit d'un matériau avec un forte capillarité. Remplir les éprouvettes en trois couches. Pilonner chaque couche de vingt coups uniformément répartis. -Cette étape est extrêmement lié à la minutie des techniciens. Étant donné que les opérations ont été effectué par des débutant il est à douter sur la compaction dans les éprouvettes. Une mauvaise compaction se reflèterais, encore une fois , dans le test de résistance à la compaction du mortier. Araser et couvrir d'une membrane étanche. - Cette manipulation a été suivi à la lettre. Démouler les éprouvettes au bout de 24 heures. Les identifier au feutre. Les placer en chambre humide pour la cure du béton. Nettoyer avec soin les moules. - Lors du démoulage, le mélange 2 , avec retardateur, c'est révéler encore en étape de prise. Autrement dit, il n'était pas prêt à être démoulé. Ce démoulage préliminaire a du certainement effectuer la forme finale de l'échantillon. Si celui ne présente une forme pas parfaitement cylindre, il sera difficile de le comparer adéquatement avec les autres poutrelles de
  27. 27. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 21 structure conforme. Il est imaginable que l'échantillon 2 présentera une résistance à la compression réduite lors des essai de compression. 2. Comparaison des résultats obtenus de toutes les équipes concernant le mortier frais Voici la liste des tableaux résumant les résultats des autres équipes ayant effectuer des manipulations semblables. Ce rapport-ci traite des résultats de l'équipe 8, soit un mortier avec du ciment de type 30 et un autre mélange du type 10 avec l'ajout cimentaire de retardateur. Tableau 11. Comparaison des tests sur le mortier fais des équipes de la classe Équipe Type de mélange Masse volumique (kg/m3) Température (°C) Étalement (%) 1 type 10 1720 22,9 111 type 10 + retardateur 2213 24,8 117 2 type 10 2225 22,6 101 type 10 + accélérateur 2200 22,6 108 3 type 30 2180 22,3 11 type 10 + retardateur 2204 23,6 26 4 Type 30 2195 23,1 102 Type 10 + accélérateur 2188 22,6 103 5 Type 30 2219 23,7 121 Type 10 + accélérateur 2237 21,9 136 6 type 10 2227 23,9 117 type 10 + retardateur 2209 24,3 126 7 type 30 21578 23,7 104 type 10 + accélérateur 2185 23,0 119 8 type 30 2157 24,2 100 type 10 + retardateur 2202 23,8 92 9 type 10 2184 23,0 127 type 10 + accélérateur 2184 23,1 123
  28. 28. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 22 3. Analyse des résultats Tout d'abord, pour le mélange 1 (ciment de type 30) il faut regarder les tableaux des équipes 3,4, 5. Les valeurs de masse volumique varie entre 2219 et 2157 kg/m3 . La valeur la plus basse est celle de l'équipe étudier. Il s'agit d'un résultat attendu puisqu'il y a eu trop d'eau ajouter. On peut donc croire que la quantité d'eau présente dans le mortier a diminuer sa densité puisque l'eau est plus légère que le sable et le ciment. Ensuite, les température varient entre 22,3 et 24,2 °C.L'équipe à la valeur la plus haute. Encore une fois, il s'agit d'un résultat explicable par une présence d'eau excédentaire. Il y avait plus de molécules d'eau disponible pour réagir avec le ciment, augmentant le nombre de réactions. Toutes ces réactions ont alors amplifier l'effet exothermique de la réaction, augmentant la température. Par ailleurs, les valeurs d'étalement varient entre 11 et 121 %. Il faut erroné la valeur de 11 % changeant la plage de donné de 100 à 121 %. L'équipe 8 a obtenue la valeur la plus petite. Étonnamment, la présence d'eau en extra ne semble pas avoir affecter le test d'étalement à la hausse comme la logique aurait pu laisser croire. Dans tous les cas, l'équipe 8 a obtenue une valeur extremum comparativement aux autres. Ces résultats suggérèrent que le mortier ne sera pas très efficace lors des tests de résistance en compression. Dans un autre ordre d'idée, le mélange 2 (ciment type 10 avec retardateur), il faut regarder les résultats des équipes 1,3,6. Les masses volumiques varient entre 2202 et 2213 kg/m3 . Il s'agit d'une plage de donnée beaucoup plus uniforme que dans les résultats sur le mortier avec ciment de type 30. Cependant, l'équipe 8 représente la valeur minimale et cet écart est explicable pour la même raison que dans le mélange 1 ci-dessus, puisque l'excès d'eau est présent dans les deux mélange. Les températures se situent entre 22,3 et 24,2°C, L'équipe 8 a obtenue encore une fois, la valeur maximale. Ce résultats peut être expliqué de la même e manière que dans le mélange 1, ciment de type 30. Pour terminer, les valeurs d'étalement ont une plage de données de 26 à 126 %. La valeur de 26 % de l'équipe 3 peut être erroné, modifiant la plage de donnée de 92 à 126 %. L'équipe 8 a obtenue la valeur minimale, comme pour le mélange 1. On peut déduire de ces
  29. 29. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 23 résultats que la présence d'eau excédentaire à favoriser la réaction chimique du mélange, accélérant la prise du mélange. Ce qui se traduit par une diminution de la valeur d'étalement moyenne. De plus, l'équipe 8, comparativement à l'équipe 3, a obtenue des valeurs d'étalement inférieur avec le retardateur dans le mélange. Pour terminer, les résultats de l'équipe 8 représentent, dans tous les cas, les valeurs extremum des équipes. Plusieurs des ses écarts sont simplement explicable par l'eau en surplus présente dans le mélange. Cependant les résultats obtenus en étalement sont semblent incohérent et sont difficilement explicables. Avec les calculs erronés, il serait facile d'imaginer que les manipulations ont été mal effectuées, faussant les données et créer ces incohérences.
  30. 30. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 24 RÉSISTANCE À LA COMPRESSION 1. Présentation de l’essai La résistance à la compression du béton est une propriété élémentaire en ce qui attrait aux capacités structurales du matériau. En effet, c’est qui caractérise le mieux le béton et elle est fortement reliée à la résistance à l’abrasion. L’essai de résistance en compression permet de déterminer la contrainte ultime que peut supporter un matériau. Pour ce faire, une éprouvette du matériau étudié est placée entre deux plateaux qui exercent une certaine force. Dans le cadre de l’essai réalisé en laboratoire, la force appliquée tendait à augmenter à vitesse constante de manière à ce que la charge soit appliquée en un mouvement continu. Le test prend fin lorsque l’éprouvette se rompt, c’est-à-dire le moment ou il y a apparition d’un réseau de fissures longitudinales La norme qui s’applique à cet essai est Détermination de la résistance à la compression d’éprouvettes de béton cylindriques : CAN/CSA A23.2-9C. Conformément à cette norme, la préparation des éprouvettes pour l’essai varie selon le matériau. En effet, les cylindres de mortier sont plus petits tandis que les cylindres de béton sont plus volumineux car le diamètre d’un échantillon cylindrique de matériau doit avoir un diamètre au moins égal à 3 fois la dimension maximale du plus gros granulat qui le constitue. Ensuite, les cylindres de mortier ont été coiffés par un composé de souffre tandis que les extrémités des cylindres de béton ont été surfacés par une fraiseuse. Selon la norme, la charge appliquée sur les cylindres doit augmenter de 0,15 à 0,35 MPa par seconde. La valeur visée pour les manipulations sera donc la valeur moyenne de 0,25 MPa. Compte tenu que la machine exercice une force en newton, il faut convertir la valeur de la charge appliquée. En raison des différences de l’aire d’application de la force sur chaque type d’éprouvette, le taux de chargement moyen pour les éprouvettes de béton doit être de 2042 N/seconde et celui des éprouvettes de mortier de 983 N/seconde. Trois matériaux soit un béton et deux mortiers (ciment de type 10 avec retardateur et ciment de type 30) ont été étudiés lors de cet essai. Compte tenu des limitations des séances de laboratoire, les essais n’ont pas pu être réalisé après 28 jours de cure humide pour tous les matériaux comme il est prévu par la norme. Plus précisément, la durée de la cure humide a été de 21 jours pour le béton et 28 jours pour les deux mortiers. Ceci a des répercutions sur les
  31. 31. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 25 résultats de la résistance totale du matériau. En effet, l’hydratation (réactions chimiques entre le ciment et l’eau) qui est responsable des qualités liantes du matériau continue aussi longtemps qu’il y a présence de liants non hydratés et que la matériau soit dans des conditions favorables (humidité relative supérieure à 80% et température au dessus du point de congélation). Il est donc prévisible que la résistance en compression du béton obtenue soit inférieure à celle obtenue par les autres équipes qui ont utilisé le même mélange et dont la cure a été de 28 jours (ou la résistance est quasi maximale). Selon la même logique, les résistances obtenues des mortiers devraient être plus élevées que celles des équipes dont les mortiers ont eut une cure humide de 21 jours seulement. 2. Résultats de l’essai Tableau 12. Résultats des essais sur la mesure de la résistance en compression des cylindres de béton durci Cylindre Charge ultime P (N) Diamètre du cylindre D (mm) Surface du cylindre A (mm2 ) Longueur L (mm) Rapport L/D fc’ (MPa) 1 300 950 101,59 8 105,7 200,0 1,969 37,128 2 310 675 102,36 8 229,1 190,0 1,856 37,753 ̅ 305 813 1,912 37,441 Non compacté 129 597 101,50 8 091,37 192,0 1,892 16,017 Figure 1. Rupture du cylindre 1 de béton durci lors de l’essai de la résistance en compression Figure 2. Rupture du cylindre 2 de béton durci lors de l’essai de la résistance en compression Figure 3. Rupture du cylindre non compacté de béton durci lors de l’essai de la résistance en compression
  32. 32. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 26 Tableau13. Résultats des essais sur la mesure de la résistance en compression des cylindres de mortier durci Type de mortier Cylindre Charge ultime P (N) Diamètre D (mm) Surface du cylindre A (mm2 ) Longueur L (mm) Rapport L/D fc’ (MPa) 10 + retardateur 1 90 095 71,33 3996 116,28 1,632 22,55 2 89 940 70,78 3935 115,89 1,637 22,86 ̅ 90 018 22,70 30 1 73 256 70,71 3927 116,12 1,642 18,65 2 78 054 70,87 3945 115,50 1,630 19,79 ̅ 75 655 19,22 Figure 4. Rupture du cylindre 1 de mortier durci (ciment de type 10 avec retardateur) lors de l’essai de la résistance en compression Figure 5. Rupture du cylindre 2 de mortier durci (ciment de type 10 avec retardateur) lors de l’essai de la résistance en compression
  33. 33. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 27 Figure 6. Rupture du cylindre 1 de mortier durci (ciment de type 30) lors de l’essai de la résistance en compression Figure 7. Rupture du cylindre 2 de mortier durci (ciment de type 30) lors de l’essai de la résistance en compression 3. Détail des calculs Taux de chargement moyen ( ) Surface du cylindre ( ) ( ) Rapport L/D
  34. 34. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 28 Résistance atteinte fc’ ( ) ( ) ( ) ( ) 4. Analyse des résultats des éprouvettes de béton La norme Béton-Moules cylindriques pour essais (BNQ 2620-950 1986) spécifie que la hauteur nominale intérieure des moules doit être le double du diamètre intérieur nominal. Ceci dit, le rapport L/D des échantillons était de 1,969 et 1,856 ce qui semble acceptable compte tenu de la proximité avec les minimum de 2. Selon la norme Bétons de masse volumique normale et constituants (NQ 2621- 900/2002), un béton de trottoir est catégorisé dans la classe d’exposition C-2 : Béton non armé exposé aux chlorures et soumis au gel-dégel. Cette même norme exige que les bétons de la classe d’exposition C-2 aient acquis une résistance à la compression minimale de 32 MPa après une cure de 28 jours. D’après les expériences réalisées en laboratoire, le béton préparé serait adéquat pour la construction d’un béton. En effet, les 2 éprouvettes avaient respectivement une résistance en compression de 37,128 MPa et 37,753 MPa pour une moyenne de 37,441 MPa. Cette valeur est bien au delà du minimum exigé par la norme. Il est aussi à noter que la cure du béton a été uniquement de 21 jours, il est donc envisageable que les résistances en compression auraient été encore plus grandes avec une cure de plus longue durée. Cette forte résistance à la compression est explicable par la faible quantité d’eau dans le mélange de béton. La diminution de la quantité d’eau entraine une augmentation de la résistance toutefois elle nuit aussi a l’ouvrabilité du béton ce qui est un élément a ne pas négliger pour l’obtention d’un ouvrage de qualité. En conséquence, il serait préférable que le béton destiné à la construction de trottoir ait une plus grande proportion d’eau de manière a ce qu’il soit plus facilement maniable sans pour autant tomber sous le seuil permis par la norme. L’éprouvette de béton non compacté avait une résistance à la compression de 16,017 MPa. Ce résultat est nettement inférieur a ceux obtenus avec un béton compacté (11 MPa). Cette donnée exprime l’importance de la mise en place du béton et ses impacts sur les
  35. 35. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 29 capacités structurales résultantes. Du même coup, elle met en lumière l’influence indirecte de la maniabilité du béton car elle affecte grandement la mise en place. 5. Analyse des résultats des éprouvettes de mortier Tableau14. Comparaison de la résistance en compression des mortiers des équipes de la classe Équipe Nombre de jour de cure Type de mélange Résistance en compression 1 21 Type 10 35,92 Type 10 + retardateur 43,87 2 21 Type 10 43,8 Type 10 + accélérateur 45,7 3 21 Type 30 34,84 Type 10 + retardateur 42,81 4 28 Type 30 14,95 Type 10 + accélérateur 15,71 5 21 Type 30 33,059 Type 10 + accélérateur 35,459 6 21 Type 10 38 Type 10 + retardateur 37,7 7 28 Type 30 34,75 Type 10 + accélérateur 31,82 8 28 Type 30 23,15 Type 10 + retardateur 22,86 9 28 Type 10 33,74 Type 10 + retardateur 38,81 Selon la norme Motar and Grout for unit Masonry (CSA-A17-04), les exigences de résistance en compression varient de manière importance par rapport à l’usage auquel il est destiné. Compte tenu que l’usage du mortier projeté du mortier est indéterminé, il n’est pas possible de juger si le mortier est conforme.
  36. 36. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 30 Tout comme pour les cylindres de béton, la norme Béton-Moules cylindriques pour essais (BNQ 2620-950 1986) spécifie que la hauteur nominale intérieure des moules doit être le double du diamètre intérieur nominal. Ceci dit, le rapport L/D des échantillons de mortier était de 1,630 à 1,642 (le diamètre prend en considération la coiffe du cylindre) devrait être plus élevé (minimum 2) pour « diminuer l’influence des contraintes circonférentielles et radiales aux bases2 . » Le type de ciment utilisé est un choix déterminant selon le type de construction souhaité. Le type 10, normal, est utilisé lorsque les caractéristiques des autres types de ciment ne sont pas requises. Les résultats des tests de compression pour ce type de ciment se retrouvent dans un intervalle allant de 33,74 MPa à 43,8 MPa. Le type de ciment 10 a aussi été testé avec l’ajout d’un retardateur de prise. Le retardateur repousse le début des réactions d’hydratation initiales pour permettre de conserver la maniabilité plus longtemps. Ainsi, ils peuvent causer une réduction de la résistance à la compression au jeune âge toutefois, l’ajout n’a d’impact sur la résistance à la compression à long terme. Ces notions sont théoriques sont démontrés par les résultats pratiques car la résistance en compression des mortiers avec cet ajout est de 22,86 MPa à 43,87 MPa. La valeur minimale 22,86 MPa a été obtenue par notre propre équipe. Ce résultat est explicable par la trop grande quantité d’eau utilisée lors de la gâchée. Si on retire ce résultat de la compilation, les résultats obtenus vont de 37,7 MPa à 43,87 MPa. Les résultats de l’équipe 1 sont surprenant car ils montrent que le mortier sans adjuvant a été moins résistant que celui avec préparé sans. De manière analogue, le type de ciment 10 a été testé avec l’ajout d’un accélérateur de prise. L’accélérateur améliore l’ouvrabilité pendant la mise en œuvre et accélère le taux de prise. Ainsi, le mélange augmente la résistance au jeune âge. La plage de résultats obtenus pour ce mélange de mortier est de 15,71 MPa à 45,7 MPa. La valeur minimale des données semble erronée. Les 2 résultats de cette équipe sont bien en dessous des moyennes obtenues par les autres équipes. Ainsi, on peut prétendre qu’une erreur de manipulation ou de dosage s’est produite. En éliminant cette donnée, les résultats restants varient entre 31,82 MPa et 45,7 2 Université de Liège. [s.d.]. Essai de compression simple 1/3. [en ligne]. <http://www.facsa.ulg.ac.be/upload/docs/application/pdf/2015-05/essai_cps.pdf>. Consultée le 6 décembre 2015.
  37. 37. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 31 MPa. L’ensemble de ses résultats obtenus avec ce mélange est supérieur a celui du mélange avec le ciment de type 10 uniquement. De manière générale, les résultats auprès d’une même équipe montrent que peut importe l’adjuvant (retardateur ou accélérateur) la résistance à la compression de ce mélange est supérieure à celle sans adjuvant. Le ciment de type 30, haute résistance initiale est utilisé pour l’obtention d’une résistance initiale élevée. Seulement 4 équipes ont préparé ce mélange. Les données obtenues sont 34,84 MPa, 14,95 MPa, 33,059 MPa et 23,25 MPa. Les 2 valeurs minimales de ces données semblent aberrantes. L’une d’entre elle (23,25) a été obtenue par notre propre équipe. Le dosage de l’eau a été erronée ce qui explique ce mauvais résultat. Il est donc possible déduire que la donnée obtenue par l’autre équipe, qui est inférieure, doit aussi provenir de mauvaises manipulations. En retirant ces 2 résultats, les données restantes sont 33,039 MPa et 34,84 MPa. Ces 2 résultats sont près des valeurs minimales de l’intervalle obtenu avec le mélange utilisant du ciment de type 10 uniquement. Compte tenu qu’aucune équipe n’a réalisé les mélanges avec le ciment de type 30 et le ciment de type 10 (sans adjuvant), il ne serait pas juste de comparer les données entre elles compte tenu de toutes les erreurs de manipulation possibles.
  38. 38. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 32 RÉSITANCE DU BÉTON DURCI EN FLEXION 1. Présentation de l’essai La flexion est une contrainte qui est en fait composée de deux contraintes fondamentales : la compression et la traction. La partie interne de l’objet ou est appliquée la contrainte de flexion est soumise à la compression tandis que la partie externe de l’objet est soumise à la traction. Compte tenu que le béton est très résistant en compression et très peu en traction, les résultats de l’essai de flexion sont grandement affectés par la résistance à la traction du béton. La rupture apparait donc toujours au bas de la poutre ou l’effort à la traction est maximal en premier. À partir de la charge ultime appliquée sur la poutre, il est possible de déterminer le module de rupture par calcul. Le module de rupture quantifie la résistance du béton à la flexion qui se trouve à être l’une des propriétés qui influencent le comportement structural d’un revêtement. Figure 8. Contraintes de flexion sur une poutre Tirée de : Centre National de la recherche scientifique. 2006 Dans le cadre de ce laboratoire, la résistance à la flexion du béton a été évaluée au moyen d’une poutre préalablement préparée par l’équipe et ayant été en cure humide pendant les 21 jours suivants sa mise en forme. La poutre simple a été chargée aux tiers de la portée. Figure 9. Appui et portée de la poutre à l’essai de flexion
  39. 39. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 33 La norme qui s’applique à cet essai est Détermination de la résistance à la flexion du béton (au moyen d’une poutre simple chargée aux tiers) : CAN/CSA A23.2-8C. Les dimensions de la poutre testée sont conformes à la norme, c’est-à-dire que les dimensions transversales sont supérieures à 75 millimètres et 3 fois la taille maximale des granulats (taille maximale des granulats : 20 millimètres). Conformément à la norme, la charge est appliquée en mouvement continu. La vitesse visée a été de 1,03 MPa/minute soit la valeur moyenne de l’intervalle admis par la norme (de 0,85 MPa/minute à 1,20 MPa/minute). Cette valeur a été transformée en N/10 secondes pour être adaptée à la lecture de la machine. Le taux de chargement moyen était donc de 360,0 N/10 secondes. 2. Résultats de l’essai Tableau 15. Résultats des essais sur la mesure de la résistance à la flexion Portée libre de la poutre l (mm) Hauteur d (mm) Largeur b (mm) Charge ultime P (N) Emplacement de la rupture « a » (mm) Module de rupture R (MPa) 316,38 105,46 76,56 12 878 123 4,785 Figure 10. Rupture de la poutre de béton à essai de résistance en flexion
  40. 40. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 34 3. Détail des calculs Portée libre de la poutre Taux de chargement moyen P : Force en N R : Charge en MPa I : Longueur libre de la poutre (distance entre les appuis les plus éloignés b : Largeur de la poutre positionnée pour l’essai d : Hauteur de la poutre positionnée pour l’essai ( ) Module de rupture Rupture dans le tiers médian de la poutre : ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 4. Analyse des résultats La rupture c’est produite dans l’intervalle souhaité c’est-à-dire, le tiers médian de la poutre. La durée de la cure humide de la poutre testée a été de 21 jours alors que la norme spécifie que la cure doit être de 28 jours. Les résultats obtenus expérimentalement doivent donc être évalués à la hausse car moins de réactions d’hydratation responsables des qualités liantes ont pu se produire compte tenu de la période de cure écourtée. Selon la norme Bordures en béton de ciment préfabriqués-caractéristiques, le béton servant à réaliser un trottoir doit avoir une résistance en flexion de 4,5 MPa ou plus. La
  41. 41. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 35 résistance en flexion de la poutre obtenue expérimentalement est de 4,785 MPa. Le béton était donc conforme en ce qui a trait à cette caractéristique. Cette grande résistance peut s’expliquer par la faible quantité d’eau utilisée pour faire la gâchée. En effet, une diminution de la quantité d’eau dans un mélange affecte à la hausse la résistance du béton mais elle rend aussi le béton beaucoup moins maniable. En laboratoire, cette répercussion n’a pas de conséquences directes sur le produit fini toutefois au chantier l’ouvrabilité du béton est un facteur qui ne doit pas être négliger pour obtenir un produit de qualité. Pour tous les matériaux, le module de rupture correspond à la quantité maximale de contrainte que peut subir un matériau avant de se rompre. De manière à éviter toute dégradation des matériaux, il faut éviter de d’appliquer plus de contraintes que ne l’admettent les déformations élastiques. Les déformations élastiques sont crées par une contrainte et disparaitront sans laisser de dommages une fois la contrainte retirée. Le béton est un matériau de nature fragile : des microfissures internes provoquent sa rupture. La fragilité d’un matériau a pour conséquence d’entrainer la rupture sans déformations plastiques. Les déformations plastiques sont dues à l’application d’une contrainte supérieure à celles admises par le seuil d’élasticité et elles restent sur le matériau même une fois la charge retirée. Compte tenu de cette réalité, il est difficile de prévenir la rupture d’un élément de béton. Il est donc nécessaire de bien connaître le module de rupture et en respecter les limites pour éviter toutes situations a risques.
  42. 42. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 36 CONCLUSION En conclusion, nous avons mené une suite d’essais en laboratoire sur notre gâché de béton et notre gâché de mortier, soit un test d’affaissement (étalement pour le mortier), de masse volumique, de température, de teneur en air (pour le béton), limite de compression et limite de flexion (poutre de béton). Pour le béton sont mélange respecte la norme NQ 2621-900, son test d’affaissement respecte également la norme CSA A23.2-5C, son test en compression respect la norme NQ 2621-900/2002 et le test de de flexion respecte également la norme de Bordures en béton de ciment préfabriqués-caractéristiques. Donc, nous pouvons dire qu’on a obtenu un béton frais d’une maniabilité acceptable ainsi qu’un béton acceptable pour satisfaire la confection d’un trottoir. Pour le mortier, l’étalement respecte la norme CSA-A179-04 Art. 7.2.2.3 et nous avons comparé nos résultats de la gâchée de mortier avec les autres équipes et nous avons des résultats semblable, donc nous dire que autant notre mortier frais et le mortier durci ont des propriétés satisfaisante.
  43. 43. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 37 BIBLIOGRAPHIE Centre national de la recherche scientifique. 2006. Principe de la flexion en 4 points. [en ligne]. <www.saint-gobain-recherche.fr/svi/4pts.html>. Consultée le 6 décembre 2015. Université de Liège. [s.d.]. Essai de compression simple 1/3. [en ligne]. <http://www.facsa.ulg.ac.be/upload/docs/application/pdf/2015-05/essai_cps.pdf>. Consultée le 6 décembre 2015.
  44. 44. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 38 LES ANNEXES
  45. 45. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 39 Évaluation de l’équipe Nom Équipier 1 (moi) Équipier 2 Équipier 3 Équipier 4 Participation aux manipulations en laboratoire et à la rédaction du rapport /100 /100 /100 /100 Signature : _________________________________________ Date : _________________________ Nom Équipier 1 (moi) Équipier 2 Équipier 3 Équipier 4 Participation aux manipulations en laboratoire et à la rédaction du rapport /100 /100 /100 /100 Signature : _________________________________________ Date : _________________________
  46. 46. RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER 40 Nom Équipier 1 (moi) Équipier 2 Équipier 3 Équipier 4 Participation aux manipulations en laboratoire et à la rédaction du rapport /100 /100 /100 /100 Signature : _________________________________________ Date : _________________________ Nom Équipier 1 (moi) Équipier 2 Équipier 3 Équipier 4 Participation aux manipulations en laboratoire et à la rédaction du rapport /100 /100 /100 /100 Signature : _________________________________________ Date : _________________________

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