MODULUS OF LIGHTWEIGHT CONCRETE.

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 2.3.1. La résistance à la compression
10
Relation de contraite et déformation

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.  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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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