CONCRETE LIGHTWEIGHT

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MODULUS OF LIGHTWEIGHT CONCRETE.

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  • Comparé aux courbes des bétons traditionnels et pour une résistance à la compression égale, la courbe du béton léger a une montée plus linéaire, leur schema de rupture plus rapide.
  • CONCRETE LIGHTWEIGHT

    1. 1. Sujet: Détermination des valeurs du module d’élasticité des bétons des granulats légers don’t f’c = 17-35 MPa Professeur scientifique : THAI Khac Chien Vérificateur : DANG Thuy Chi Étudiant : MAI Van Trung Classe: Matériaux Avancés Promotion : 52 Code d’étudiant : 1122004 École Supérieure de Transport et de Communication Centre Internationale de l’éducation Filière: Matériaux Avancés 1
    2. 2. 1. Problématique et objectif 2. Généralité du béton de granulats légers 3. Conception et Calculation 4. Les résultats et les analyses 5. Conclusion 2
    3. 3. 1.1. Problématique Les granulats légers usuels sont l’argile expansée d’une masse volumique variable entre 400 et 800 kg/m3. Ils permettent de réaliser aussi bien des bétons de structure. Les bétons de granulats légers ont une masse volumique comprise entre 650 et 2000 kg/m3. On n’utilise pas beaucoup au Viet Nam et il est encore un des nouveaux matériaux. 3
    4. 4. 1.2. Objectif Objectif: 1. Etudier la méthode de formation la composition du béton 2. Mesurer et déterminer les valeurs du module d’élasticité 4
    5. 5. 2.1. Introduction du béton de granulats légers (BGL) 2.2. Avantages et désavantages du BGL 2.3. Comportements mécaniques du BLG 2.3.1. La résistance à la compression 2.3.2. Le module d’élasticité 5
    6. 6. 2.1. Le béton de granulats légers (BGL) Le béton est un matériau composite : ciment, eau, granulats (sable, gravillon…), adjuvants. Le béton de granulats légers est concrète que lors de la production, il est possible de remplacer des granulats naturels qui ont grands poids par des granulats légers tels que du gravier, du sable ou des cendres volantes, la polystyrol mousse ou des billes, ... pour le béton fini auront une masse volumique beaucoup plus petit que le béton classique. 6
    7. 7. 2.1. Le béton de granulats légers (BGL)  Les bétons légers sont composés de granulats légers, à savoir de l’argile expansé, de verre expansé ou de verre cellulaire. Pour ce projet, les granulats de l’argile expansé de la compagnie BEMES sont utilisé. Fig 1.Granulats légers BEMES Fig 2. Quelles tailles des grains de granulats légers 7
    8. 8. 2.2.1. Avantages -Le béton est résistant au gel et dégel -Le béton est résistant au produit chimique -Il a une faible conductibilité thermique -Il est résistance à la compression -Sa masse volumique est relativement basse (650 à 2000 kg/m3) -Sa résistance aux feux est meilleure qu’un béton normal) 8
    9. 9. 2.2.2. Désavantages -Le prix est plus élevé à cause de l’unilisation de granulats légers, malaxage du béton plus long -La mise en place est délicate car le béton est plus sensible -Il est difficile de le mettre en place avec une pompe à béton -Le module d’élasticité E est inférieur à celui du béton normal 9
    10. 10. 2.3.1. La résistance à la compression 10 Relation de contraite et déformation
    11. 11. 2.3.1. La résistance à la compression Facteurs influant sur la résistance à la compression Caractéristiques des granulats légers La masse volumique des granulats La résistance des grains La taille des grains L’aborption des granulats Composition des bétons Le rapport Eau/Ciment Le rapport volumique Granulat/Béton La teneur en ciment La résistance du ciment Les facteurs influent sur la résistance à la compression 11 Le rapport Eau/Ciment Le rapport volumique Granulat/Béton
    12. 12.  Le module d’élasticité E est la rigidité d’un matériau définie à partir des courbes de contrainte en fonction de la déformation.  Le module d’élasticité E est la résultante de la combinaison des modules particuliers des constituants, de leur proportion et de leurs liaisons.  Le module d’élasticité d’un béton léger atteint la proportion de ½ à ¾ de celui d’un béton traditionnel de même résistance. 2.3.2. Le module d’élasticité statique 12
    13. 13. 2.3.2. Le module d’élasticité statique Facteurs influant sur le module d’élasticité Le chargement et la teneur en humidité Paramètres expérimentales Le rapport Eau/Ciment La matrice de la pâte de ciment La porosité de la structure de la zone de transition entre l’agrégat – la pâte de ciment La zone de transition Le module E de granulat La porosité La fraction volumique de granulat Agrégats 13Les facteurs influent sur la résistance à la compression Le rapport Eau/Ciment La fraction volumique de granulat
    14. 14. 2.3.2. Le module d’élasticité statique Méthodes ASTM C469 – 94 La formule à calculer le module d’élasticité : E = (S2 – S1) / (ε2 – 0,00005) D’où : E = Module d’élasticité statique, GPa S2 = Contrainte à 40 % de la charge ultime, S1 = Contrainte à une déformation longitudinale, de 5.10-3 ‰ ε2 = Déformation longitudinale à la contrainte S2 Fig 3. Équipements pour tester le module d’élasticité 14
    15. 15. 2.3.2. Le module d’élasticité statique Méthodes de calculation E D’après ACI03 [4] : 𝑬 𝒄 = 𝟎, 𝟎𝟒𝟑𝝆 𝒃𝒔 𝟏,𝟓 𝒇′ 𝒄 D’après l’Eurocode 2 (EN1992-1-1) : 𝑬 𝒄 = 𝟐𝟐𝟎𝟎𝟎 × 𝒇 𝒄 𝟏𝟎 𝟎,𝟑 × 𝝆 𝒃𝒔 𝟐𝟐𝟎𝟎 𝟐 D’après ZHANG, GJORV [5] : 𝑬 𝒄 = 𝟗𝟓𝟎𝟎𝒇 𝒄 𝟎,𝟑 × 𝝆 𝒃𝒔 𝟐𝟒𝟎𝟎 𝟏,𝟓 D’après SLATE, NILSON, MARTINEZ [6]: 𝑬 𝒄 = 𝟑𝟐𝟎𝟎 𝒇 𝒄𝒌 + 𝟔𝟖𝟗𝟓 × 𝝆 𝒃𝒔 𝟐𝟑𝟐𝟎 𝟏,𝟓 15
    16. 16. Les matériaux utilisés Ciment Porland But Son PC 40 Granulat léger Sable Eau La fumée de Silice Superplastifiant SIKA VISCOCRETE® 3000 – 20M La norme ACI 211.2-98 pour concevoir le BGL: “Standard Practice for Selecting Proportions for Structural Lightweight Concrete” 16
    17. 17. E/C = 0,3 CP1-0,3- SF.SP. 0,1 CP1-0,3- SF.SP. 0,1 CP1-0,3- SF.SP. 0,1 Vg/Vb 0,5 0,6 0,7 Matériaux sec C= 510 510 510 E= 170 170 170 S= 876 727 578 G= 347 416 485 SF= 57 57 57 SP 7,7 7,7 7,7 Total 1967 1887 1807 Matériaux humides C= 510 510 510 E= 174 174 173 S= 880 731 581 G= 386 463 540 SF= 57 57 57 SP 7,65 7,65 7,65 Total 2015 1941 1868 E/C= 0,26 CP2-0,26- SF.SP. 0,15 CP2-0,26- SF.SP. 0,15 CP2-0,26- SF.SP. 0,15 Vg/Vb 0,5 0,6 0,7 Matériaux sec C= 523 523 523 E= 160 160 160 S= 848 699 550 G= 347 416 485 SF= 92 92 92 SP= 7,85 7,85 7,85 Total 1978 1898 1818 Matériaux humides C= 523 523 523 E= 164 164 163 S= 852 702 552 G= 388 466 543 SF= 92 92 92 SP= 7,85 7,85 7,85 Total 2028 1955 1882 17
    18. 18. 4.1. Les résultats 4.2. Le module d’élasticité 4.3. Influence de la fraction volumique des granulats légers sur le module d’élasticité des bétons de granulats légers 4.4. Influence de résistance en compression sur le module d’élasticité des bétons des granulats légers 4.5. Influence de la fraction des granulats légers sur la résistance à la rupture des bétons des granulats légers 4.6. Influence de la masse volumique sur le module d’élasticité et la résistance en compression des bétons légers 4.7. Confrontation des résultats expérimentaux avec les formules empiriques 18
    19. 19. 4.1. Les résultats Compositions No ρ ρmoyen R Rmoyen E Emoyen E/C Vg/Vb (kg/m3) (kg/m3) (Mpa) (Mpa) (Mpa) (Mpa) 0,26 0,7 E1 1716 1734 31,1 31,2 20525 21496,7E2 1730 31,7 21760 E3 1755 30,8 22205 0,6 E1 1794 1831 32,6 33 23358 24210,3E2 1840 32,9 23557 E3 1858 33,6 25716 0,5 E1 1966 2003 35,6 36,1 25054 25795,7E2 2010 36,5 25975 E3 2033 36,2 26358 0,3 0,7 E1 1770 1755 17 17,6 11860 11798E2 1754 18,2 12210 E3 1741 17,7 11324 0,6 E1 1812 1799 22,5 22,6 16372 15628,3E2 1805 23,7 15272 E3 1781 21,5 15241 0,5 E1 1934 1941 29,6 29,6 19285 19058,7E2 1955 30,1 19507 E3 1935 29 18384 19
    20. 20. 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 0,26-0,5 0,26-0,6 0,26-0,7 0,3-0,5 0,3-0,6 0,3-0,7 Moduled'élasticité(Mpa) Le type de béton E1 E2 E3 25795.7 24210.3 21496.7 19058.7 15628.3 11798.0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 0,26-0,5 0,26-0,6 0,26-0,7 0,3-0,5 0,3-0,6 0,3-0,7 MODULED'ÉLASTICITÉ(MPA) 4.2. Le module d’élasticité 20
    21. 21. 4.3. Influence de la fraction volumique des granulats légers sur le module d’élasticité des bétons 25795 24210 21497 19059 15728 12798 y = -2149.2x + 28132 R² = 0.9775 y = -3130.3x + 22122 R² = 0.9986 5000 10000 15000 20000 25000 30000 0.5 0.6 0.7 Moduled'élasticitté(MPa) La fraction volumique des granulats léger E/C=0,26 E/C=0,3 Linear (E/C=0,26) Linear (E/C=0,3) Compositions Emoyen E/C Vg/Vb (Mpa) E/C=0,26 0,7 21496,7 0,6 24210,3 0,5 25795,7 E/C =0,3 0,7 12798 0,6 15728 0,5 19058,7 21
    22. 22. 4.4. Influence de résistance en compression sur le module d’élasticité des bétons légers Compositions Rmoyen Emoyen E/C Vg/Vb (Mpa) (Mpa) E/C=0, 26 0,7 31,2 21497 0,6 33 24210 0,5 36,1 26662 E/C =0,3 0,7 17,6 11798 0,6 22,6 15628 0,5 29,6 19059 y = 600.5x + 1530.1 y = 840.28x - 4268.5 5000 10000 15000 20000 25000 30000 15 20 25 30 35 40 Lemoduled'élasticité(Mpa) La résistance en compression (Mpa) 0,3-0,7 0,3-0,6 0,3-0,5 0,26-0,7 0,26-0,6 0,26-0,5 Linear (moyen 0,3) Linear (moyen 0,26) 22
    23. 23. 4.5. Influence de la fraction des granulats légers sur la résistance à la rupture des bétons 35.6 32.6 31.1 29.6 22.6 17.6 y = -2.25x + 37.6 R² = 0.9643 y = -5.9667x + 35.189 R² = 0.9901 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0.5 0.6 0.7 Larésistance(MPa) La fraction volumique des granulats légers E/C=0,26 E/C=0,3 Linear (E/C=0,26) Linear (E/C=0,3) Compositions Rmoyen E/C Vg/Vb (Mpa) E/C=0,26 0,7 31,1 0,6 32,6 0,5 35,6 E/C =0,3 0,7 17,6 0,6 22,6 0,5 29,6 23
    24. 24. 4.6. Influence de la masse volumique sur le module d’élasticité des bétons légers et la résistance en compression y = 733.88x + 20165 R² = 0.9451 27 29 31 33 35 37 39 10000 15000 20000 25000 30000 1716 1730 1755 1794 1840 1858 1966 2010 2033 Larésistance(MPa) Moduled'élasticité(MPa) La masse volumique du béton E/C=0,26 Module d'élasticité La résistance Linear (Module d'élasticité) Linear (La résistance) y = 1120.6x + 9892.1 R² = 0.9291 5 10 15 20 25 30 35 5000 10000 15000 20000 1741 1754 1770 1781 1805 1812 1934 1935 1955 Larésistance(MPa) Moduled'élasticité(MPa) La masse volumique du béton léger E/C=0,3 Module d'élasticité la résistance Linear (Module d'élasticité) Linear (la résistance) 24
    25. 25. 4.6. Influence de la masse volumique sur le module d’élasticité des bétons légers et la résistance en compression 5000 10000 15000 20000 25000 30000 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000 2050 Moduled’élasticité(Mpa) La masse volumique (kg/m3) E/C=0,26 E/c=0,3 Compositions ρ ρmoyen E Emoyen E/C Vg/Vb (kg/m3 ) (kg/m3 ) (Mpa) (Mpa) 0,26 0,7 1716 1734 20525 21496,71730 21760 1755 22205 0,6 1.794 1831 23358 24210,31.840 23557 1858 25716 0,5 1966 2003 25054 25795,72010 25975 2033 26358 0,3 0,7 1770 1755 11860 117981754 12210 1741 11324 0,6 1812 1799 16372 15628,31805 15272 1.781 15241 0,5 1934 1941 19285 19058,71955 19507 1935 18384 25
    26. 26. 4.7. Confrontation des résultats expérimentaux avec les formules empiriques 𝑬 𝒄 = 𝟎, 𝟎𝟒𝟑𝝆 𝒃𝒔 𝟏,𝟓 𝒇′ 𝒄 [𝑨𝑪𝑰𝟎𝟑] 𝑬 𝒄 = 𝟗𝟓𝟎𝟎𝒇 𝒄 𝟎,𝟑 × 𝝆 𝒃𝒔 𝟐𝟒𝟎𝟎 𝟏,𝟓 𝒁𝑯𝑨𝟗𝟏 − 𝟐 𝑬 𝒄 = 𝟑𝟐𝟎𝟎 𝒇 𝒄𝒌 + 𝟔𝟖𝟗𝟓 × 𝝆 𝒃𝒔 𝟐𝟑𝟐𝟎 𝟏,𝟓 𝑺𝑳𝑨𝟖𝟔 𝑬 𝒄 = 𝟐𝟐𝟎𝟎𝟎 × 𝒇 𝒄 𝟏𝟎 𝟎,𝟑 × 𝝆 𝒃𝒔 𝟐𝟐𝟎𝟎 𝟐 [𝑬𝑵𝟏𝟗𝟗𝟐 − 𝟏 − 𝟏] Compostions ρmoyen Rmoyen Emoyen Ecalcul moyen (MPa) E/C Vg/Vb (kg/m3) (Mpa) (Mpa) ACI ZHA EN SLA 0,26 0,7 1734 31,2 21496,7 17337,8 16372,0 19220,1 16000,3 0,6 1831 33 24210,3 19357,9 18072,0 21801,3 17724,6 0,5 2003 36,1 25795,7 23160,3 21241,3 26803,5 20955,1 0,3 0,7 1755 17,6 11798,0 13275,5 14051,5 16597,1 13377,5 0,6 1799 22,6 15628,3 15590,8 15707,8 18786,3 15092,4 0,5 1941 29,6 19058,7 19999,5 19089,6 23714,7 18596,7 Formule ACI ZHA EN SLA Écart moyen E/C=0,26 16,5 % 22,2 % 8,1 % 23,7 % E/C=0,3 7 % 7,8 % 28,5 % 6,6 % 26
    27. 27. 4.7. Confrontation des résultats expérimentaux avec les formules empiriques 15000 20000 25000 30000 15000 20000 25000 30000 E_Calcul(MPa) E_exp (MPa) ACI 15000 20000 25000 30000 15000 20000 25000 30000 E_Calcul(MPa) E_exp (MPa) ZHA 15000 20000 25000 30000 15000 20000 25000 30000 E_Calcul(MPa) E_exp (Mpa) EN 15000 20000 25000 30000 15000 20000 25000 30000 E_Calcul(MP a) E_exp (MPa) SLA 10000.0 15000.0 20000.0 25000.0 30000.0 0.4 0.5 0.6 0.7 Lemoduled'élasticité(Mpa) La fraction volumique de granulat E/C=0,26 ACI ZHA EN SLA Expérimental Linear (Expérimental) 27
    28. 28. 4.7. Confrontation des résultats expérimentaux avec les formules empiriques 10000 15000 20000 25000 10000 15000 20000 25000 E_Calcul(MPa) E_exp (Mpa) ACI 10000 15000 20000 25000 10000 15000 20000 25000E_Calcul(MPa) E_exp (Mpa) ZHA 10000 15000 20000 25000 10000 15000 20000 25000 E_Calcul(MPa) E_exp (Mpa) EN 10000 15000 20000 25000 10000 15000 20000 25000 E_Calcul(MPa) E_exp (Mpa) SLA 5000 10000 15000 20000 25000 0.4 0.5 0.6 0.7 LeModuled'élasticité(Mpa) La fraction volumique de granulat E/C=0,3 ACI ZHA EN SLA Expérimental 28
    29. 29. Pour le béton qui a le taux E/C=0,26, le module d’élasticité est de 21 à 26 GPa. Et il est de 11 à 19 GPa pour le béton qui a le taux E/C=0,3. L’analyse du comportement mécanique des bétons des granulats légers montre que le module d’élasticité de ces bétons apparaît fortement lié au rapport eau sur ciment et au volume des granulats légers (argile expansé) utilisés dans la fabrication des bétons légers La fraction volumique de granulats légers est inversement proportionnelle au module d’élasticité et la résistance en compression du béton. Et quand la masse volumique des échantillons augmente, le module d’élasticité et la résistance en compression sont augmentés. 29

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