Matériaux de Construction4 Modules1. Bétons2.   Classes de Matériaux3. Métaux4. Autres Matériaux                          ...
•   perspectives historiques•   gamme de construction•   perspectives économiques•   coûts, quantité utilisée des matériau...
Perspectives historiquesse loger/abriter - un des besoins fondamentaux des êtres humains                                  ...
8000 av.JC     6000      5000       4000       3000             1000        100 Brique        Obj. En             Encadrem...
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La pierre naturelle, 1640                            Mini Projet 2013
La fonte, 1823                 Mini Projet 2013
Acier, début 20ème siècle                            Mini Projet 2013
Le béton renforcé et acier, 1960                                   Mini Projet 2013
Coût / consommation des matériauxSource: INTRODUCTION à LA SCIENCE DES MATÉRIAUX, Mercier, Zambelli, Kurz   Mini Projet 2013
Perspectives économiquesEn Europe l’industrie de la construction c’est:•   800 milliards Euro / an•   30 millions employés...
Utilisation des matériauxChoix du matériau le plus adapté aux applications envisagées.Les critères de choix des matériaux ...
Fonctions Mat. de Construct.(2)Echanges avec lextérieur:•   éviter la pénétration de pluie, de neige, de vent    – étanché...
Fonctions Mat. de Construct.Mécanique:•   stabilité pour ne pas s’effondrer    – rigidité   (stiffness)    – résistance à ...
Considérations environnementalesGénéralitésLes matériaux de construction en général (à  l’exception de quelques métaux) ne...
Considérations•   Disponibilité des matières 1ères•   Extraction des matières 1ères•   Energie utilisée pour la fabricatio...
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Pourquoi le matériel le plus utiliser?Bétons                                                     Disponibilité Mat. 1ère p...
Composition                             Composition                                                 of the earth          ...
Quelques définitionsIntroduction aux                           Un bétonTechnologies du Béton                              ...
Le vie d’un béton                                          Développement de la résistance                                 ...
Constituants:                                                            eau                                              ...
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Rôle de l’eau                                                       Hydratation                                           ...
La taille maximum des granulats              est déterminéeLe diamètre maximum doit être moins de  un cinquième de la tail...
Ex. mur du 150 mm, taille max ~30 mmMélange binaire                                               % fins                  ...
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Mélange ternaire                   ( Feret 1890s)                  sable moyen, 0,5/2                                     ...
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Granulats - exigences (1)Les granulats doivent: être stables et durables:1)  –! résistants à des cycles gel-dégel  –! rési...
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OuvrabilitéCapacité à remplir les formes     à se fluidité compacter•! La présence des granulats empêche l’utilisation de ...
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La prise• ! Le r essuage et         la ségrégation peu      ven t être évit   és                                          ...
Le test classique:          Aiguille « Vicat »                                                                            ...
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Résumé / questions1.! Quelle est la différence entre le béton et le mortier?2.! Pourquoi met-on des granulats dans le béto...
4.! Pourquoi utilise-t-on des mélanges continus desgranulats?5.! Comment calcule-t-on les proportions de sable, fins et gr...
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  1. 1. Matériaux de Construction4 Modules1. Bétons2. Classes de Matériaux3. Métaux4. Autres Matériaux Mini Projet 2013
  2. 2. • perspectives historiques• gamme de construction• perspectives économiques• coûts, quantité utilisée des matériaux• fonctions des matériaux de construction• considérations environnementales Mini Projet 2013
  3. 3. Perspectives historiquesse 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 Mini Projet 2013
  4. 4. 8000 av.JC 6000 5000 4000 3000 1000 100 Brique Obj. En Encadrements Mortier deen boue céramique des portes et chaux etet 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 dun enduit de gypse Aggregats et Fibres pour renforcement 0T°C 400- 800 –20°C 140°C 800°C 1000°C Mini Projet 2013
  5. 5. Mini Projet 2013
  6. 6. Les passerelles– une fonction, plusieurs matériauxLe bois, reconstruction 1904 original 1749 Mini Projet 2013
  7. 7. La pierre naturelle, 1640 Mini Projet 2013
  8. 8. La fonte, 1823 Mini Projet 2013
  9. 9. Acier, début 20ème siècle Mini Projet 2013
  10. 10. Le béton renforcé et acier, 1960 Mini Projet 2013
  11. 11. Coût / consommation des matériauxSource: INTRODUCTION à LA SCIENCE DES MATÉRIAUX, Mercier, Zambelli, Kurz Mini Projet 2013
  12. 12. Perspectives économiquesEn Europe l’industrie de la construction c’est:• 800 milliards Euro / an• 30 millions employés• 20% de workforce Mini Projet 2013
  13. 13. Utilisation des matériauxChoix 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. Mini Projet 2013
  14. 14. Fonctions Mat. de Construct.(2)Echanges avec lextérieur:• éviter la pénétration de pluie, de neige, de vent – étanchéité (watertight) – ventilation contrôlée• thermique – isolation thermique• phonique• optique Mini Projet 2013
  15. 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) Mini Projet 2013
  16. 16. Considérations environnementalesGénéralitésLes matériaux de construction en général (à l’exception de quelques métaux) ne sont:• ni toxiques• ni particulièrement polluantsMAISEtant donné les énormes volumes utilisés, il faut considérer leur impact sur l’environnement et dans un contexte de développement durable Mini Projet 2013
  17. 17. Considérations• Disponibilité des matières 1ères• Extraction des matières 1ères• Energie utilisée pour la fabrication• Considérations de la santé et de la sécurité• Recyclabilité Mini Projet 2013
  18. 18. Mini Projet 2013
  19. 19. Mini Projet 2013
  20. 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 deConstruction 1 Mini Projet 2013
  21. 21. Composition Composition of the earth ! s crust of cementDemand is forecast to rise steeply in the Mg rest S Na K restnext decades K Mg Na Ca Fe O Al O Ca Si Si Al Fe CaO readily available from limestone Mini Projet 2013
  22. 22. Quelques définitionsIntroduction aux Un bétonTechnologies 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 Mini Projet 2013
  23. 23. Le vie d’un béton Développement de la résistance peu continuer daugmenter pendant des années si x2 0 à 3-5hrs Vie en leau 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 Mini Projet 2013
  24. 24. Constituants: eau adjuvants air ( éventuel) ( vides) ciment pâte de ciment colle sable granulats squelette gravier, rochesconcassées Mini Projet 2013
  25. 25. Mini Projet 2013
  26. 26. Mini Projet 2013
  27. 27. Rôle de l’eau Hydratation Augmentation de volume solide Anhydres + eau hydrates " 1 vol. ciment ~ 2 vols hydrate # Leau est combinée dans les hydrates La quantité deau ajoutée, relative au ciment est exprimée en rapport e/c en poids Si e/c = 0.5, Lhydratation continue seulement sil y a de leau 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? Mini Projet 2013
  28. 28. La taille maximum des granulats est déterminéeLe diamètre maximum doit être moins de un cinquième de la taille de la pièce Mini Projet 2013
  29. 29. Ex. mur du 150 mm, taille max ~30 mmMélange binaire % fins 100 80 60 40 20 0 100 0 50 50 0 100 0 20 40 60 80 100 % gros Mini Projet 2013
  30. 30. Mini Projet 2013
  31. 31. Mini Projet 2013
  32. 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 moyenssable fin, <0,5 sable grossier, 2/5 Mini Projet 2013
  33. 33. Mini Projet 2013
  34. 34. Mini Projet 2013
  35. 35. Mini Projet 2013
  36. 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 chimiquesIls doivent donc être compacts et non réactifs "stabilité du béton2) posséder résistance et dureté: "résistance du béton Mini Projet 2013
  37. 37. Granulats - exigences (2)Les granulats doivent:3) être propres: – ! ! – pas d argiles (instables cycles mouillage-séchage) ! ! pas d impuretés " adhérence granulats / pâte4) donner un mélange compact: – ! – forme correcte ! – bonne granulométrie ! teneur en éléments fins limitée " réduction du volume de ciment Mini Projet 2013
  38. 38. Mini Projet 2013
  39. 39. Mini Projet 2013
  40. 40. OuvrabilitéCapacité 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 Mini Projet 2013
  41. 41. What is wrong with this picture! Mini Projet 2013
  42. 42. Mini Projet 2013
  43. 43. bleeding Mini Projet 2013
  44. 44. ségrégation Mini Projet 2013
  45. 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 Mini Projet 2013
  46. 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! Mini Projet 2013
  47. 47. © Alain Herzog © Alain Herzog Mini Projet 2013
  48. 48. © Alain Herzog © Alain Herzog Mini Projet 2013
  49. 49. © Alain Herzog© Alain Herzog Mini Projet 2013
  50. 50. © Alain Herzog © Alain Herzog Mini Projet 2013
  51. 51. Mini Projet 2013
  52. 52. © Alain Herzog © Alain Herzog Mini Projet 2013
  53. 53. Mini Projet 2013
  54. 54. Résumé / questions1.! 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? Mini Projet 2013
  55. 55. 4.! Pourquoi utilise-t-on des mélanges continus desgranulats?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» dubéton! ?11. ! Quel est le moyen le plus utilisé pour compacter lebéton? Mini Projet 2013
  56. 56. Mini Projet 2013
  57. 57. Mini Projet 2013

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