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7, place de la Défense • 92974 Paris-la-Défense Cedex • Tél. : 01 55 23 01 00 • Fax : 01 55 23 01 10
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I. LES CIMENTS 5
1.1 Les ciments : fabrication – propriétés 7
1.2 La normalisation du ciment 13
1.3 Caractéristiques et em...
PARTIE 1
LES CIMENTS
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Cette fiche technique s’applique essentiellement au
ciment Portland, notamment pour la fabrication.
Il existe d’autres cim...
La production était faible en France, avant la derniè-
re guerre, comme l’indiquent les statistiques sui-
vantes :
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Les rejets des usines, sensiblement inférieurs aux
normes, sont inférieurs à 50 mg/m3.
s Broyage du clinker
A la fin de la...
L’expansion
Elle se mesure suivant un procédé normalisé par
la norme NF EN 196-3 et grâce aux aiguilles de
Le Chatelier. I...
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Les différentes phases
de fabrication du ciment,
de la carrière
au stockage du clinker.
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LES USINES
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LAFARGE CIMENTS
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Historique de la normalisation
européenne
Les travaux de normalisation européenne dans
le domaine des ciments ont débuté e...
La norme européenne EN 197-1 est publiée par
l’AFNOR sous la référence NF EN 197-1 « Ciment –
partie 1 : Composition, spéc...
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Les différents types de ciments
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Le ciment Portland : CEM I
Il contient au moins 95 % de clinker et au plus 5 %
de constituants secondaires.
Le ciment P...
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Ciments à caractéristiques
complémentaires normalisées
Pour certains types d’ouvrages des exigences rela-
tives aux car...
CEM I, CEM II, CEM III/A et B et CEM V, définis par
la norme.
Ces ciments trouvent leurs principales applications
dans les...
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Tableau de correspondance entre anciennes et nouvelles désignations des ciments
Ciment Portland CPA - CEM I
Ciment Port...
L’industrie cimentière met aujourd’hui à la disposition
de l’utilisateur un grand nombre de ciments qui pré-
sentent des c...
s Caractéristiques garanties
En dehors des valeurs normales des classes de
résistance énoncées dans le chapitre 1.2, la no...
Les ciments au laitier
norme NF EN 197-1
s Composition
Trois types de ciments comportent des pourcen-
tages de laitier ass...
Le début de prise commence à environ 2 mn,
s’achève pratiquement à 4 mn.
Le début de prise du ciment naturel prompt est de...
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Les bétons fabriqués à partir
des ciments appropriés à chaque
utilisation se retrouvent dans tous
les types d’ouvrages ...
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PARTIE 2
LES CHAUX
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Rappel historique
Les chaux sont utilisées depuis des millénaires.
Les Chinois, les Égyptiens, les Mayas ont construit
des...
La fabrication des chaux hydrauliques
naturelles
s La matière première
La roche calcaire est extraite de carrières à ciel
...
Les emplois des chaux hydrauliques
naturelles
Les mortiers de chaux hydraulique naturelle trouvent
leurs applications esse...
s Mortiers de pose et de jointoiement
Grâce à ses qualités de plasticité et d’adhérence aux
supports, la chaux hydraulique...
PARTIE 3
LES CONSTITUANTS
DES MORTIERS
ET BÉTONS
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Le rôle des granulats pour bétons
Les granulats pour bétons – norme de définition
XP P 18-540 – sont des grains minéraux c...
Classes granulaires
Un granulat est caractérisé du point de vue granulai-
re par sa classe d/D, d et D étant respectivemen...
Il faut souligner l’importance de la propreté des gra-
nulats sur la qualité du béton qui influe autant sur sa
mise en œuv...
Granulats allégés par expansion ou frittage
Ces granulats, très utilisés dans de nombreux pays
comme l’URSS ou les États-U...
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Extraits des carrières,
les granulats sont stockés
suivant leurs classes
granulaires. La variété
de leurs dimensions
et...
Le choix des granulats
selon la fonction du béton
La variété des fonctions remplies par le béton
conduit à adopter des gra...
Historique
Dès les origines de la fabrication du béton de ciment
Portland, commencent les recherches sur l’incorpo-
ration...
La frontière entre les différents types d’adjuvants de
cette famille n’est pas toujours très nette, les effets
recherchés ...
Il est à noter qu’un béton fortement accéléré, chimi-
quement ou thermiquement, risque d’avoir une résis-
tance mécanique ...
s Les hydrofuges de masse
(NF EN 934-2)
Les hydrofuges de masse ont pour fonction princi-
pale de diminuer l’absorption ca...
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Les plastifiants et superplastifiants améliorent
l’ouvrabilité du béton.
Les accélérateurs de prise et de durcissement
...
Les producteurs d’adjuvants
Les producteurs d’adjuvants ayant une gamme plus
ou moins développée des produits décrits préc...
Un procédé de renforcement ancien,
une voie nouvelle pour le béton
Les fibres naturelles ont été utilisées depuis bien
lon...
Les différentes fibres actuellement disponibles peu-
vent être classées selon leur origine en :
• fibres naturelles minéra...
Il est en effet important de pouvoir conserver au
béton de fibres une grande part de sa déformabilité
d’origine (allongeme...
Les fibres de polypropylène
s Nature des fibres
Bien qu’il existe d’autres fibres dérivées des plas-
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PARTIE 4
LES MORTIERS
ET COULIS
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  1. 1. CIM 7, place de la Défense • 92974 Paris-la-Défense Cedex • Tél. : 01 55 23 01 00 • Fax : 01 55 23 01 10 CENTRE D’INFORMATION SUR LE CIMENT ET SES APPLICATIONS E-mail : centrinfo@cimbeton.asso.fr • internet : www.cimbeton.asso.fr Le ciment et ses applications Lecimentetsesapplications CIM CENTRE D’INFORMATION SUR LE CIMENT ET SES APPLICATIONS 2001Nouvelle édition G10 G10 COLLECTION TE C H N I Q U E C I M B É T O N FICHES TECHNIQUES FICHESTECHNIQUESCIM www.allislam.net
  2. 2. I. LES CIMENTS 5 1.1 Les ciments : fabrication – propriétés 7 1.2 La normalisation du ciment 13 1.3 Caractéristiques et emplois des ciments 21 II. LES CHAUX 27 2.1 Les chaux hydrauliques naturelles 29 III. LES CONSTITUANTS DES MORTIERS ET BÉTONS 33 3.1 Les granulats 35 3.2 Les adjuvants 41 3.3 Les fibres 47 IV. LES MORTIERS ET COULIS 51 4.1 Les mortiers et coulis – généralités 53 4.2 Les enduits 57 4.3 Les chapes 63 4.4 Les scellements et les calages 67 4.5 Les mortiers et coulis de réparation 71 V. LE MATÉRIAU BÉTON 75 5.1 Le béton : connaissance du matériau 77 5.2 Domaines d’emploi et fonctions du béton 85 5.3 Composition des bétons courants 91 5.4 Le béton prêt à l’emploi – BPE 99 5.5 Les bétons spéciaux 105 5.6 Les bétons hautes performances – BHP 111 5.7 Les bétons fibrés ultraperformants – BFUP 117 VI. DURABILITÉ DU BÉTON 123 6.1 Définitions et facteurs influents 125 6.2 La tenue au gel 129 VII. FABRICATION, TRANSPORT ET MISE EN ŒUVRE DES BÉTONS SUR CHANTIER 133 7.1 Les bétons : fabrication et transport 135 7.2 Mise en œuvre du béton sur chantier 139 7.3 Le bétonnage 145 • par temps chaud • par temps froid 7.4 Les coffrages de chantier 151 7.5 La vibration du béton sur chantier 155 7.6 Les bétons autoplaçants – BAP 159 VIII. APPLICATIONS DES BÉTONS 163 8.1 Le béton armé 165 8.2 Le béton précontraint 177 8.3 Les bétons apparents 185 8.4 Les produits en béton fabriqués en usine 193 8.5 Les murs coupe-feu en béton 199 8.6 Le béton dans les sols extérieurs et intérieurs 205 8.7 Le béton dans les routes 211 8.8 Les traitements de sols au ciment 219 et à la chaux 8.9 Les ponts en béton 223 IX. LES RÉPONSES DU BÉTON AUX EXIGENCES DE SÉCURITÉ, DE CONFORT ET D’ENVIRONNEMENT 231 9.1 La thermique 233 9.2 L’acoustique 239 9.3 Sécurité en cas d’incendie 245 SOMMAIRE www.allislam.net
  3. 3. PARTIE 1 LES CIMENTS www.allislam.net
  4. 4. Cette fiche technique s’applique essentiellement au ciment Portland, notamment pour la fabrication. Il existe d’autres ciments élaborés suivant d’autres procédés, pour lesquels on trouvera des informa- tions complémentaires aux chapitres 1.2 et 1.3. Un peu d’histoire Les Romains furent sans doute les premiers à fabri- quer des liants hydrauliques susceptibles de durcir sous l’eau. Pour cela, ils mélangeaient de la chaux et des cendres volcaniques de la région de Pouzzoles. C’est de là qu’est venu le terme bien connu de « pouzzolanique », qui se dit d’un matériau capable, en présence d’eau, de fixer la chaux. En revanche, cette propriété d’hydraulicité du mélan- ge ainsi constitué est restée totalement inexpliquée jusqu’aux travaux de Louis Vicat qui élabore en 1817 la théorie de l’hydraulicité et fait connaître le résultat de ses recherches. Il donne des indications précises sur les proportions de calcaire et de silice nécessaires pour constituer le mélange qui, après cuisson à la température conve- nable et broyage, sera un véritable liant hydraulique fabriqué industriellement : le ciment artificiel. L’industrie du ciment était née. Quelques années plus tard, en 1824, l’Écossais Aspdin donnait le nom de Portland au ciment qu’il fabriquait et qui égalait la pierre de cette région. s Naissance d’une industrie cimentière La première usine de ciment a été créée par Dupont et Demarle en 1846 à Boulogne-sur-Mer. Le développement n’a pu se faire que grâce à l’ap- parition de matériels nouveaux : four rotatif, et broyeur à boulets en particulier. Les procédés de fabrication se perfectionnèrent sans cesse. Pour produire une tonne de clinker, constituant de base du ciment, il fallait en 1870, 40 heures, il faut actuellement environ 3 minutes. 7 1.1 Les ciments : fabrication – propriétés www.allislam.net
  5. 5. La production était faible en France, avant la derniè- re guerre, comme l’indiquent les statistiques sui- vantes : – en 1880 : 100 000 tonnes ; – en 1920 : 800 000 tonnes ; – en 1938 : 3 800 000 tonnes. Le ciment s’est surtout développé à partir de 1950 (7,4 Mt) du fait de l’essor du béton et des besoins de la reconstruction. La production a progressé de façon régulière jus- qu’en 1974, où le niveau le plus haut a été atteint avec 33,5 Mt. En 2000, elle était de 20 Mt. La fabrication des ciments courants Le constituant principal des ciments est le clinker, qui est obtenu à partir de la cuisson d’un mélange approprié de calcaire et d’argile, en proportion moyenne 80 % / 20 %. Les différentes étapes de la fabrication sont les sui- vantes. s Extraction et concassage Les matières premières sont extraites de carrières généralement à ciel ouvert. Les blocs obtenus sont réduits, dans des concasseurs situés généralement sur les lieux mêmes de l’extraction, en éléments d’une dimension maximale de 50 mm. s Préparation de la matière première Les grains de calcaire et d’argile sont intimement mélangés par broyage ou délayage, dans des pro- portions définies, en un mélange très fin, le « cru ». A cette occasion, des corrections de composition peuvent être effectuées en incorporant en faible pro- portion, bauxite, oxyde de fer... Le mélange cru est préparé automatiquement sous forme de granules (voie sèche ou semi-sèche) ou de pâte (voie semi-humide ou humide), en fonction de la technique de fabrication utilisée. s La voie sèche C’est de très loin la plus employée aujourd’hui. La matière première est préparée sous forme de poudre. La préhomogénéisation permet d’atteindre un dosage parfait des deux constituants essentiels du ciment par superposition de multiples couches. Une station d’échantillonnage analyse régulièrement les constituants et le mélange pour en garantir la régularité. A la sortie du hall de préhomogénéisation, le mélan- ge est très finement broyé dans des broyeurs sécheurs, qui éliminent l’humidité résiduelle et per- mettent d’obtenir une poudre qui présente la finesse requise ; cette poudre, le « cru », est une nouvelle fois homogénéisée par fluidisation. s Autres techniques de préparation de la matière D’autres techniques, moins employées aujourd’hui, consistent à agglomérer la matière sous forme de granules (voie semi-sèche) ou à la transformer en une pâte fluide (voie semi-humide ou humide). s Cuisson du cru Quelle que soit la technique de fabrication utilisée pour élaborer le cru, les installations de cuisson sont similaires et comportent deux parties. • Un échangeur de chaleur comportant une série de quatre à cinq cyclones dans lesquels la poudre déversée à la partie supérieure progresse jusqu’à l’entrée du four. Elle se réchauffe au contact des gaz chauds en sortant de ce four, et se décarbonate en partie. Une décarbonatation plus complète peut être obte- nue par l’ajout d’un foyer complémentaire situé dans le cyclone inférieur (précalcination). La poudre est ainsi portée à une température d’environ 800 °C à 1 000 °C. • Un four horizontal rotatif cylindrique en tôle d’acier (avec revêtement réfractaire intérieur) de 60 à 90 m de long, de 4 à 5 m de diamètre, légèrement incliné et tournant de 1 à 3 tours/minute. La matière pénètre à l’amont du four où s’achève la décarbonatation, et progresse jusqu’à la zone de clinkerisation (environ 1 450 °C). Le temps de parcours est de l’ordre de 1 heure. Sous l’effet de la chaleur, les constituants de l’argile, principalement composée de silicates d’alumine et d’oxydes de fer, se combinent à la chaux provenant du calcaire pour donner des silicates et des alumi- nates de calcium. Tout en améliorant la qualité des produits, les indus- triels ont fortement réduit au cours des dernières années la consommation d’énergie nécessaire à la cuisson, qui est de plus en plus apportée par des combustibles de substitution. En outre l’industrie cimentière contribue à la protection de l’environne- ment grâce au recyclage de produits industriels usa- gés inutilisables pour d’autres emplois. 8 Schéma de fabrication du ciment (voie sèche). www.allislam.net
  6. 6. Les rejets des usines, sensiblement inférieurs aux normes, sont inférieurs à 50 mg/m3. s Broyage du clinker A la fin de la cuisson, la matière brusquement refroi- die se présente sous forme de granules qui consti- tuent le clinker. Celui-ci finement broyé avec du gypse (< 5 %) pour régulariser la prise donne le ciment Portland. Les autres catégories de ciment sont obtenues en ajou- tant d’autres constituants tels que laitier granulé de haut fourneau, matériaux pouzzolaniques, cendres volantes, schistes calcinés, calcaire, fumées de sili- ce, fillers. L’utilisation du ciment prise et durcissement Les réactions qui se passent dès le début du gâcha- ge et se poursuivent dans le temps sont extrême- ment complexes. Le ciment Portland contient quatre constituants prin- cipaux : le silicate tricalcique 3 CaO, SiO2 ou, par abréviation, C3S ; le silicate bicalcique 2 CaO, SiO2 ou, par abréviation, C2S ; l’aluminate tricalcique 3 CaO, Al2 O3 ou, par abréviation, C3A ; l’alumino- ferrite tétracalcique 4 CaO, Al2 O3, Fe2 O3 ou, par abréviation, C4 AF. Ces constituants anhydres donnent en présence d’eau, naissance à des silicates, des aluminates de calcium hydratés et de la chaux hydratée dite Portlandite formant un gel micro-cristallin, à l’origine du phénomène dit de « prise ». C’est le développement et la multiplication de ces micro-cristaux dans le temps qui expliquent l’aug- mentation des résistances mécaniques. Le ciment durci est une véritable « roche artificielle » qui évo- lue dans le temps et en fonction des conditions exté- rieures. Avant d’atteindre son stade final, l’évolution du ciment passe par trois phases successives. s Phase dormante La pâte de ciment – ciment + eau – reste en appa- rence inchangée pendant un certain temps (de quelques minutes à plusieurs heures suivant la natu- re du ciment). En fait, dès le malaxage, les premières réactions se produisent, mais sont ralenties par la présence du gypse. s Début et fin de prise Après une à deux heures pour la plupart des ciments, on observe une augmentation brusque de la viscosité : c’est le début de prise, qui est accom- pagné d’un dégagement de chaleur. La fin de prise correspond au moment où la pâte cesse d’être défor- mable et se transforme en un matériau rigide. s Durcissement On a l’habitude de considérer le durcissement comme la période qui suit la prise et pendant la quelle l’hydratation du ciment se poursuit. La résis- tance mécanique continue à croître très longtemps, mais la résistance à 28 jours est la valeur conven- tionnelle. Les grandeurs caractéristiques Le ciment se caractérise par un certain nombre de critères mesurés de façon conventionnelle, soit sur la poudre, soit sur pâte, soit sur « mortier normal » (mélange normalisé de ciment, sable et eau défini par la norme NF EN 196-1). s Caractéristiques de la poudre La surface spécifique (finesse Blaine) Elle permet de mesurer la finesse de mouture d’un ciment. Elle est caractérisée par la surface spéci- fique ou surface développée totale de tous les grains contenus dans un gramme de ciment (norme NF EN 196-6). Elle s’exprime en cm2/g. Suivant le type de ciment, cette valeur est généralement comprise entre 2 800 et 5 000 cm2/g. La masse volumique apparente Elle représente la masse de la poudre par unité de volume (vides entres les éléments inclus). Elle est de l’ordre de 1 000 kg/m3 (1 kg par litre) en moyenne pour un ciment. La masse volumique absolue Elle représente la masse de la poudre par unité de volume (vides entre les éléments exclus). Elle varie de 2 900 à 3 150 kg/m3 suivant le type de ciment. s Caractéristiques mesurées sur pâte ou sur « mortier normal » Le début de prise Il est déterminé par l’instant où l’aiguille de Vicat – aiguille de 1 mm2 de section pesant 300 g – ne s’en- fonce plus jusqu’au fond d’une pastille de pâte pure de ciment. Les modalités de l’essai font l’objet de la norme NF EN 196-3. Suivant les types de ciment, le temps de début de prise doit être supérieur à 45 minutes ou à 1 heure. 9 www.allislam.net
  7. 7. L’expansion Elle se mesure suivant un procédé normalisé par la norme NF EN 196-3 et grâce aux aiguilles de Le Chatelier. Il permet de s’assurer de la stabilité du ciment. L’expansion ne doit pas être supérieure à 10 mm sur pâte pure pour tous les ciments (NF EN 197-1). Le retrait La mesure du gonflement dans l’eau et du retrait dans l’air est effectuée sur prisme de 4 x 4 x 16 cm sur « mortier normal » (norme NF P 15-433). Le retrait est limité à 0,8 mm/m ou à 1 mm/m suivant le type de ciment. Les résistances mécaniques Mesurées sur éprouvettes de mortier normal, elles caractérisent de façon conventionnelle la résistance du ciment définie par sa valeur nominale. Cette valeur est la limite inférieure de résistance en com- pression à 28 jours. Les conditions précises de détermination de cette résistance sont fournies chapitre 1.2. Le progrès grâce à la recherche La recherche a pour but l’élaboration de ciments appropriés aux besoins, et permettant de satisfaire la demande des utilisateurs. Elle porte sur les produits normalisés dont l’évolu- tion, servie par les procédés de fabrication modernes, va dans le sens de la qualité, de la régu- larité, de l’adaptation à la fonction, mais également de l’économie d’énergie, lors de la fabrication. La recherche est également orientée vers la mise au point de liants spéciaux destinés à des applications particulières : préfabrication, travaux routiers, répa- rations... 10 La recherche sur les ciments est servie par un appareillage très moderne. Observation au microscope optique. Préparation automatique des échantillons de cru sous forme de perles pour analyse par fluorescence X.www.allislam.net
  8. 8. 11 Les différentes phases de fabrication du ciment, de la carrière au stockage du clinker. www.allislam.net
  9. 9. 12 LES USINES (au 01/01/2000) Frangey LAFARGE CIMENTS Créchy VICAT Chambéry VICAT Montalieu VICAT La Pérelle VICAT Saint-Egrève-Voreppe VICAT Port-la-Nouvelle LAFARGE CIMENTS Beaucaire CIMENTS CALCIA Le Havre-Saint-Vigor LAFARGE CIMENTS Dunkerque LAFARGE ALUMINATES Lumbres ORIGNY Pont-à-Vendin VICAT Xeuilley VICAT Héming ORIGNY Le Teil LAFARGE ALUMINATES Gargenville CIMENTS CALCIA Usines Brest LAFARGE CIMENTS Saint-Pierre-la-Cour LAFARGE CIMENTS Ranville CIMENTS CALCIA Couvrot CIMENTS CALCIA Ebange ORIGNY Rombas CIMENTS CALCIA Altkirch ORIGNY Rochefort-sur-Nénon ORIGNY Beffes CIMENTS CALCIA Villiers-au-Boin CIMENTS CALCIA Airvault CIMENTS CALCIA La Couronne LAFARGE CIMENTS Bussac CIMENTS CALCIA Martres LAFARGE CIMENTS Sète LAFARGE CIMENTS La Grave-de-Peille VICAT Contes-les-Pins LAFARGE CIMENTS La Malle LAFARGE CIMENTS Val-d'Azergues LAFARGE CIMENTS Dannes ORIGNY Fos-sur-Mer LAFARGE ALUMINATES Boucau CIMENTS DE L'ADOUR LES USINES (au 01/01/2000) ALLIER • Créchy / Vicat ALPES-MARITIMES • Contes-les-Pins / Lafarge Ciments • La Grave-de-Peille / Vicat ARDECHE • Cruas / Ciments Calcia • Lafarge / Le Teil / Lafarge Ciments • Le Teil / Lafarge Aluminates AUDE • Port-la-Nouvelle / Lafarge Ciments BOUCHES-DU-RHÔNE • Fos-sur-Mer / Lafarge Aluminates • La Malle / Lafarge Ciments CALVADOS • Ranville / Ciments Calcia CHARENTE • La Couronne / Lafarge Ciments CHARENTE-MARITIME • Bussac / Ciments Calcia CHER • Beffes / Ciments Calcia FINISTERE • Brest / Lafarge Ciments GARD • Beaucaire / Ciments Calcia HAUTE-GARONNE • Martres / Lafarge Ciments HERAULT • Séte / Lafarge Ciments INDRE-ET-LOIRE • Villers-au-Bouin / Ciments Calcia ISERE • La Pérelle / Vicat • Montalieu / Vicat • Saint-Egrève-Voreppe / Vicat JURA • Rochefort-sur-Nénon / Origny MARNE • Couvrot / Ciments Calcia MAYENNE • Saint-Pierre-la-Cour / Lafarge Ciments MEURTHE-ET-MOSELLE • Xeuilley / Vicat MOSELLE • Ebange / Origny • Héming / Origny • Rombas / Ciments Calcia NORD • Dunkerque / Lafarge Aluminates PAS-DE-CALAIS • Dannes / Origny • Lumbres / Origny • Pont-à-Vendin / Vicat PYRENEES-ATLANTIQUES • Boucau / Ciments de l’Adour HAUT-RHIN • Altkirch / Origny RHÔNE • Val-d’Azergues / Lafarge Ciments SAVOIE • Chambéry / Vicat SEINE-MARITIME • Le Havre-Saint-Vigor / Lafarge Ciments DEUX-SEVRES • Airvault / Ciments Calcia YONNE • Frangey / Lafarge Ciments YVELINES • Gargenville / Ciments Calcia Cruas CIMENTS CALCIA Lafarge/Le Teil LAFARGE CIMENTS www.allislam.net Pour consulter le chapitre suivant, cliquer ici. RETOUR AU SOMMAIRE
  10. 10. Historique de la normalisation européenne Les travaux de normalisation européenne dans le domaine des ciments ont débuté en 1969, de façon totalement volontaire, entre les six pays signa- taires du traité de Rome. A partir de 1973, les tra- vaux ont été poursuivis dans le cadre du CEN, au sein du comité technique 51 Ciment et chaux de construction. L’objectif des travaux était double : éla- borer des normes d’essais communes pour tous les pays membres, et rédiger des normes de spécifica- tions de produits. Les normes d’essais ont été adoptées en 1987 et 1989. Dès 1990, les performances de tous les ciments ont donc été évaluées de la même façon dans tous les pays membres du CEN ce qui a consti- tué un pas décisif pour la simplification des échanges transfrontaliers. L’adoption en 1989 de la Directive UE qui a fixé les règles permettant la mise sur le marché des produits de construction, a entraîné le rejet d’un projet de norme de spécifications qui ne s’appliquait pas à tous les ciments traditionnels et éprouvés. Le CEN/TC 51 a ensuite repris ses travaux et inclus tous les ciments dans le texte qui a été adopté comme pré-norme ENV 197-1 en 1992. Cette pré- norme avait pour but de consacrer un certain niveau de consensus permettant de faire évoluer les normes nationales pour les rapprocher et de pour- suivre les travaux en ne considérant que les derniers points de divergence A partir de cette prénorme européenne, de nom- breux pays ont donc révisé leurs normes nationales pour reprendre très largement, voire totalement, les dispositions de la prénorme européenne ENV 197-1. C’est ainsi que la France adopta en 1994 la norme NF P 15-301 relative aux ciments courants qui conservait cependant le niveau d’exigences de la norme précédente de 1981. La même démarche, effectuée simultanément dans les différents pays de l’UE, a permis d’accomplir l’es- sentiel du chemin vers une norme européenne. Le dernier pas a été franchi avec l’adoption le 21 mai 2000 du projet de norme EN 197-1 à l’unanimité des pays membres du CEN. La norme EN 197-1 est la première norme har- monisée adoptée dans le cadre défini par la directi- ve européenne « Produits de Construction ». A partir du 1er avril 2001, les états membres devront accepter que soient mis sur le marché les ciments courants conformes à la norme EN 197-1 portant le marquage CE sur les sacs, ou sur les documents d’accompagnement pour le vrac. 13 1.2 La normalisation du ciment www.allislam.net
  11. 11. La norme européenne EN 197-1 est publiée par l’AFNOR sous la référence NF EN 197-1 « Ciment – partie 1 : Composition, spécifications et critères de conformité des ciments courants ». Les ciments courants sont subdivisés en 5 types selon leur composition : CEM I Ciment Portland CEM II Ciment Portland composé CEM III Ciment de Haut Fourneau CEM IV Ciment pouzzolanique CEM V Ciment composé Les ciments de la norme NF EN 197-1 (ciments courants) La norme NF EN 197-1 concerne les ciments les plus courants. D’autres normes existent concernant soit des propriétés particulières (prise mer, résistan- ce aux eaux sulfatées...) soit des ciments ayant des normes entièrement spécifiques : ciment alumineux fondu, ciment prompt naturel. La norme NF EN 197-1 est subdivisée en trois rubriques : • une première partie descriptive qui définit les constituants du ciment et délimite les différents types de ciments ; • une deuxième partie qui fixe les classes de résis- tance, les spécifications mécaniques et physico-chi- miques ; • une troisième partie est consacrée aux critères de conformité, les procédures de leur vérification et les seuils de garantie. s Définition du ciment Le ciment est un liant hydraulique, c’est-à-dire une matière inorganique finement moulue qui, gâchée avec de l’eau, forme une pâte qui fait prise et durcit par suite de réactions et processus d’hydratation et qui, après durcissement, conserve sa résistance et sa stabilité même sous l’eau. Le ciment est obtenu à partir d’un ou plusieurs des constituants définis ci-après. s Les constituants du ciment Ils présentent l’une ou plusieurs des propriétés sui- vantes : • des propriétés hydrauliques, c’est-à-dire qu’ils for- ment par réaction avec l’eau des composés hydratés stables très peu solubles dans l’eau ; • des propriétés pouzzolaniques, c’est-à-dire qu’ils ont la faculté de former à température ordinaire, en présence d’eau, par combinaison avec la chaux, des composés hydratés, stables ; • des propriétés physiques qui améliorent certaines qualités du ciment (accroissement de la maniabilité et de la compacité, diminution du ressuage...). Clinker Portland (K) Le clinker Portland est obtenu par cuisson, au moins jusqu’à fusion partielle, d’un mélange fixé avec pré- cision de matières premières (farine crue, pâte ou suspension) contenant du CaO, SiO2, Al2O3 appor- tés par les calcaires et argiles de roches soigneuse- ment sélectionnées. Ce constituant entre dans la composition de tous les ciments. Laitier granulé de haut fourneau (S) Le laitier granulé de haut fourneau est obtenu par refroidissement rapide de la scorie fondue de com- position convenable provenant de la fusion du mine- rai de fer dans un haut fourneau. Le laitier granulé de haut fourneau doit présenter des propriétés hydrauliques latentes (c’est-à-dire qui se manifestent lorsqu’il a subi une activation conve- nable) pour convenir à son emploi en cimenterie. Pouzzolanes naturelles (Z) ou naturelles calcinées (Q) Les pouzzolanes naturelles sont des produits essen- tiellement composés de silice, d’alumine et d’oxyde de fer, présentant soit naturellement (lorsqu’elles sont d’origine volcanique) soit après activation ther- mique, des propriétés pouzzolaniques. Cendres volantes siliceuses (V) ou calciques (W) Les cendres volantes sont des particules pulvéru- lentes obtenues par dépoussiérage électrostatique ou mécanique des gaz de chaudières alimentées au charbon pulvérisé. Schistes calcinés (T) Sous réserve de caractéristiques convenables défi- nies dans la norme les schistes calcinés peuvent être utilisés. Calcaires, (L, LL) Ce sont des produits obtenus par broyage fin de roches naturelles présentant une teneur en carbona- te de calcium – CaCO3 – supérieure à 75 %. Fumées de silice (D) Les fumées de silice sont des particules très fines (environ 1 µm) présentant une très forte teneur en silice amorphe. Elles proviennent de la réduction de quartz de gran- de pureté par du charbon dans des fours à arc élec- trique utilisés pour la production de silicium et d’al- liages de ferrosilicium. Sulfate de calcium Le sulfate de calcium généralement du gypse doit être ajouté en faible quantité aux autres constituants du ciment au cours de sa fabrication, en vue de réguler la prise. Constituants secondaires Les constituants secondaires sont des matériaux minéraux naturels ou des matériaux minéraux déri- vés du processus de fabrication du clinker ou des constituants décrits dans les paragraphes ci-dessus, sauf s’ils sont déjà inclus en tant que constituants principaux du ciment. Ils ne peuvent excéder 5 % en masse. Additifs Les additifs sont des constituants qui ne figurent pas dans ceux énumérés ci-dessus et qui sont ajoutés pour améliorer la fabrication ou les proprié- tés du ciment. La quantité totale des additifs doit être inférieure ou égale à 1 % en masse de ciment (exception faite des pigments). La proportion des additifs organiques, sous forme d’extrait sec, doit être inférieure ou égale à 0,5 % en masse de ciment. 14 www.allislam.net
  12. 12. 15 Les différents types de ciments www.allislam.net
  13. 13. 16 Le ciment Portland : CEM I Il contient au moins 95 % de clinker et au plus 5 % de constituants secondaires. Le ciment Portland composé : CEM II/A ou B Il contient au moins 65 % de clinker et au plus 35 % d’autres constituants : laitier de haut fourneau, fumée de silice (limitée à 10 %), pouzzolane naturel- le, cendres volantes, calcaires, constituants secon- daires. Il est à noter que les ciments Portland et Portland composé englobent les ciments gris et les ciments blancs. Le ciment de haut fourneau : CEM III/A ou B… Il contient entre 36 et 80 % de laitier et 20 à 64 % de clinker. … et CEM III/C (ex. ciment de laitier au clinker) Il contient au moins 81 % de laitier et 5 à 19 % de clinker. Le ciment au laitier et aux cendres : CEM V/A ou B Il contient de 20 à 64 % de clinker, de 18 à 50 % de cendres volantes et de 18 à 50 % de laitier. Tous ces ciments peuvent comporter au plus 5 % de constituants secondaires. Les classes de résistance s Définition des classes Les ciments sont répartis en trois classes, 32,5 - 42,5 - 52,5, définies par la valeur minimale de la résistance normale du ciment à 28 jours. La résistance normale d’un ciment est la résistance mécanique à la compression mesurée à 28 jours conformément à la norme NF EN 196-1 et exprimée en N/mm2 (1 N/mm2 = 1 MPa = 10 daN/cm2 = 10 bars). Pour les ciments de classes 32,5 et 42,5, il est fixé une valeur maximale de la résistance normale à 28 jours, comme indiqué dans le tableau. Pour chaque classe de résistance normale, deux classes de résistance au jeune âge sont définies, une classe avec résistance au jeune âge ordinaire (indiquée par la lettre N) et une classe avec résis- tance au jeune âge élevée (indiquée par la lettre R). s Valeurs limites garanties des résistances La conformité d’un lot de ciment est appréciée pour ce qui concerne la résistance à la compression en fonction des valeurs du tableau suivant qui sont garanties (valeurs limites inférieures). s Les autres caractéristiques garanties La norme NF EN 197-1 retient également des cri- tères de conformité autres que les résistances : temps de début de prise, stabilité, teneurs en sul- fates ou en chlorures. L’ensemble de ces valeurs est récapitulé dans le tableau ci-après : Les autres ciments D’autres ciments évoqués par la norme NF EN 197-1, font l’objet de normes spécifiques : Ciment prompt naturel (CNP) NF P 15-314 Le ciment prompt naturel, à prise et durcissement rapides, résulte de la cuisson à température modé- rée, d’un calcaire argileux de composition régulière, extrait de bancs homogènes, suivie d’un broyage très fin. Le ciment prompt naturel est caractérisé par la pré- sence de silicates de calcium, essentiellement sous forme de silicate bicalcique actif, d’aluminate de calcium riche en alumine et de sulfo-aluminate de calcium qui est une spécificité du produit. Ciment alumineux fondu (CA) NF P 15-315 Le ciment alumineux fondu est un liant hydraulique qui résulte de la mouture, après cuisson jusqu’à la fusion, d’un mélange composé principalement d’alu- mine, de chaux, d’oxydes de fer et de silice, dans des proportions telles que le ciment obtenu renferme au moins 30 % de sa masse d’alumine. Ciment de laitier à la chaux (CLX) NF P 15-306 Ciment à maçonner (CM) NF P 15-307 Ciment naturel (CN) NF P 15-308 Désignation de la classe 32,5 N 32,5 R – ≥ 16 ≥ 10 – ≥ 32,5 ≤ 52,5 42,5 N 42,5 R ≥ 20 – ≥ 30 – 52,5 N 52,5 R ≥ 10 – ≥ 20 – ≥ 42,5 ≤ 62,5 ≥ 52,5 – Résistance à la compression (en MPa) Résistance à court terme Résistance courante à 2 jours à 7 jours à 28 jours Classe Échéances 2 jours 7 jours 28 jours 32,5 N - 14,0 32,5 R 8,0 - 42,5 N 8,00 - 42,5 R 18,0 - 52,5 N 18,0 - 52,5 R 28,0 - 30,0 30,0 40,0 40,0 50,0 50,0 www.allislam.net
  14. 14. 17 Ciments à caractéristiques complémentaires normalisées Pour certains types d’ouvrages des exigences rela- tives aux caractéristiques des ciments peuvent être requises ; elles font l’objet de normes spécifiques : Ciments pour travaux à la mer (PM) NF P 15-317 Les ciments n’ont pas tous la même résistance face aux attaques chimiques liées à l’environnement marin ; l’emploi de ciments présentant de bonnes caractéristiques de résistance à ces agressions est donc nécessaire. Ces ciments présentent des teneurs limitées en alu- minate tricalcique (C3A) qui leur permettent de conférer au béton une résistance accrue à l’agres- sion des ions sulfate en présence d’ions chlorure, au cours de la prise et ultérieurement. Les ciments pour travaux à la mer sont : – des CEM I, des CEM II qui possèdent des carac- téristiques physiques et chimiques complémen- taires, – des CEM III/A, B ou C, CEM V qui sont naturelle- ment qualifiés pour cet usage ; – des ciments prompts naturels (CNP) définis par la norme NF P 15-314 et des ciments alumineux fon- dus (CA) définis par la norme NF P 15-315, ayant présenté un bon comportement, soit lors d’essais de longue durée, soit en ouvrages dans le milieu considéré. Ces ciments comportent la mention PM dans le car- touche de marquage. Les ciments pour travaux en eaux à haute teneur en sulfates (ES) XP P 15-319 Les eaux séléniteuses constituent un milieu particu- lièrement agressif, qui nécessite l’emploi de ciments spécifiques. Ces ciments pour travaux en eaux à haute teneur en sulfates présentent des teneurs limitées en alumina- te tricalcique (C3A) qui leur permettent de conférer au béton une résistance accrue à l’agression des ions sulfate au cours de la prise et ultérieurement. Ces ciments sont : – des CEM I, des CEM II qui présentent des carac- téristiques complémentaires de celles définies dans la norme ; – des CEM III/A, B ou C, CEM V naturellement qua- lifiés pour cet usage ; – des ciments alumineux fondus (CA), définis par la norme NF P 15-315, ayant présenté un bon compor- tement, soit lors d’essais de longue durée, soit en ouvrages dans le milieu considéré. Ces ciments comportent la mention ES sur leur emballage. Ciments à teneur en sulfures limitée (CP) NF P 15-318 Ces ciments sont des produits dont les caractéris- tiques sont complémentaires de celles des ciments Exigences chimiques définies en termes de valeurs caractéristiques des ciments courants 1 2 3 4 5 Propriétés Référence de l’essai Type de ciment Classe de résistance Exigences (a) Perte au feu EN 196-2 CEM I toutes classes ≤ 5,0 % CEM III Résidu insoluble EN 196-2 (b) CEM I toutes classes ≤ 5,0 % CEM III 32,5 N CEM I 32,5 R ≤ 3,5 % CEM II (c) 42,5 N CEM IV Sulfate (SO3) EN 196-2 CEM V 42,5 R 52,5 N ≤ 4,0 % 52,5 R CEM III (d) toutes classes Chlorure EN 196-21 tous types (e) toutes classes ≤ 0,10 % (f) Pouzzolanicité EN 196-5 CEM IV toutes clases satisfait à l’essai a) Les exigences sont données en pourcentage en masse du ciment produit fini. b) Détermination des résidus insolubles dans l’acide chlorhydrique et le carbonate de sodium. c) Le ciment de type CEM II/B-T peut contenir un maximum de 4,5 % de SO3 quelle que soit la classe de résistance. d) Le ciment de type CEM III/C peut contenir un maximum de 4,5 % de SO3. e) Le ciment de type CEM III peut contenir plus de 0,10 % de chlorure mais, dans ce cas, la tenur maximale en chlorure doit figurer sur l’emballage et/ou le bon de livraison. f) Pour des applications en précontrainte, les ciments peuvent être produits selon une exigence plus basse. Dans ce cas, la valeur de 0,10 % doit être remplacée par cette valeur plus basse qui doit être mentionnée sur le bon de livraison. www.allislam.net
  15. 15. CEM I, CEM II, CEM III/A et B et CEM V, définis par la norme. Ces ciments trouvent leurs principales applications dans les ouvrages de masse et certains ouvrages en béton précontraint. Ils comportent la mention CP sur leur emballage. Désignation et marquage Les ciments doivent être identifiés au moins par leur type (chiffre romain) et par un nombre indiquant la classe de résistance (par ex. 32,5). Pour indiquer que le ciment a une résistance élevée au jeune âge, la lettre R est ajoutée. Les caractéristiques complé- mentaires éventuelles sont rappelées par un sigle PM/ES/CP. Exemple : un ciment Portland contenant au moins 95 % de clinker, de classe 42,5 ayant une résistan- ce au jeune âge élevée et reconnu apte pour les tra- vaux à la mer. CEM I 42,5 R PM Certification des ciments Depuis le 1er avril 2001, les ciments courants peu- vent être marqués CE et ils le seront de façon obli- gatoire à partir du 1er avril 2002. Le marquage CE des ciments courants atteste leur conformité à la norme harmonisée EN 197-1 et per- met à ces ciments de circuler librement au sein de l’Espace Economique Européen. La marque NF volontaire, complémentaire du mar- quage CE, atteste que le ciment qui la porte est conforme au niveau de qualité requis par le marché français en fonction des conditions climatiques et environnementales ainsi que des techniques de mise en œuvre. Elle implique que le niveau de contrôle des ciments est bien celui qui a fait la noto- riété et le succès de la marque NF-Liants hydrau- liques. Il a été décidé de maintenir la marque « NF-Liants hydrauliques » certifiée par l’AFNOR, en complé- ment du marquage CE pour attester la conformité des ciments courants aux exigences de la norme NF P 15-301 de 1994 qui n’ont pas été reprises dans l’EN 197-1, en particulier : • un critère de régularité de composition à ± 5 % par rapport à une valeur déclarée pour chaque consti- tuant ; • des temps de début de prise plus longs pour les ciments des classes 32,5 N, 32,5 R et 52,5 N et 52,5 R ; • des résistances à court terme plus élevées pour les ciments des classes 32,5 N, 32,5 R et 42,5 N. Le contrôle des cimenteries correspondant à la déli- vrance de cette marque est assuré par le Laboratoire d’Essais des Matériaux de la Ville de Paris. 18 Exemple de marquage www.allislam.net
  16. 16. 19 Tableau de correspondance entre anciennes et nouvelles désignations des ciments Ciment Portland CPA - CEM I Ciment Portland CPJ - CEM II / A ou B composé Ciment de CHF - CEM III / A ou B haut fourneau CLK - CEM III / C Ciment CPZ - CEM IV / A ou B pouzzolanique Ciment au laitier CLC - CEM V / A ou B et aux cendres Ciment Portland CEM I Ciment Portland CEM II / A ou B - S au laitier Ciment Portland CEM II / A - D à la fumée de silice Ciment Portland CEM II / A ou B - P à la pouzzolane CEM II / A ou B - Q Ciment Portland CEM II / A ou B - V aux cendres volantes CEM II / A ou B - W Ciment Portland CEM II / A ou B - T aux schistes calcinés Ciment Portland CEM II / A ou B - L au calcaire CEM II / A ou B - LL Ciment Portland CEM II / A ou B - M(*) composé Ciment de CEM III / A, B ou C haut fourneau Ciment CEM IV / A ou B(*) pouzzolanique Ciment composé CEM V / A ou B(*) depuis 1994 NF P 15-301 à partir de 2001 NF EN 197-1 (*) Les constituants, autres que le clinker, sont identifiés par leur symbole entre parenthèses. Exemple : (S-V-L). www.allislam.net Pour consulter le chapitre suivant, cliquer ici. RETOUR AU SOMMAIRE
  17. 17. L’industrie cimentière met aujourd’hui à la disposition de l’utilisateur un grand nombre de ciments qui pré- sentent des caractéristiques bien définies et adap- tées à des domaines d’emploi déterminés. La gamme étendue de résistances, de nature ou de vitesse de prise et de durcissement répond aux usages très divers qui sont faits du béton sur chan- tier ou en usine, dans le bâtiment ou les travaux publics. Impératifs climatiques, résistance à des agents agressifs, autant de paramètres qui doivent aider à choisir le ciment le plus approprié. Pour faire ce choix, il importe de connaître les carac- téristiques spécifiques des différentes catégories de ciment prévues par la normalisation. Il convient de souligner que lorsqu’on parle de résis- tances de ciments, il s’agit de valeurs spécifiées dans la norme. Les valeurs de résistance des bétons obtenues à partir de ces ciments peuvent être très différentes en plus ou en moins. C’est ainsi qu’on peut réaliser des bétons de hautes performances dépassant 100 MPa de résistance à la compression à partir de CEM I 42,5 ou 52,5. L’objet de cette documentation est de fournir suc- cessivement les caractéristiques principales sui- vantes : • composition ; • résistances mécaniques ; • caractéristiques garanties. Les domaines d’emploi qui découlent de ces pro- priétés sont décrits ensuite, ainsi que les particulari- tés liées à la mise en œuvre ou aux restrictions d’emploi. Les ciments Portland CEM I Norme NF EN 197-1 s Composition Les ciments Portland résultent du broyage de clinker et de sulfate de calcium (gypse ou anhydrite) pour régulariser la prise, et éventuellement de consti- tuants secondaires en faible quantité (inférieure à 5 %). La teneur en clinker est au minimum de 95 %. 21 1.3 Caractéristiques et emplois des ciments www.allislam.net
  18. 18. s Caractéristiques garanties En dehors des valeurs normales des classes de résistance énoncées dans le chapitre 1.2, la norme prévoit le respect de valeurs limites garanties à 2,7 et 28 jours. Ces résistances sont mesurées sur « mortier normal ». Les caractéristiques chimiques, qui sont un facteur important de la résistance des bétons à des ambiances agressives, concernent la teneur en anhydride sulfurique (SO3) inférieure à 4 % (4,5 % pour les classes 42,5 R et 52,5), et en ions chlore inférieure à 0,10 %. s Domaines d’emploi principaux Les CEM I ordinaires conviennent pour des travaux de toute nature, en béton armé ou en béton précon- traint. Par contre, leurs caractéristiques n’en justifient généralement pas l’emploi pour les travaux de maçonnerie courante et les bétons en grande masse ou faiblement armés. Les CEM I R conviennent pour les mêmes travaux, mais permettent un décoffrage rapide, appréciable notamment en préfabrication. Les CEM I 52,5 ou 52,5 R conviennent pour les tra- vaux de béton armé ou précontraint pour lesquels est recherchée une résistance exceptionnelle. Pour les travaux en milieu agressif (terrain gypseux, eaux de mer, eaux sulfatées), on emploiera des ciments Portland pour travaux à la mer PM, ou pour travaux en eaux à haute teneur en sulfates ES s Précautions particulières Pour les travaux massifs, on utilisera plutôt des ciments à faible chaleur d’hydratation initiale CP. Les ciments Portland composés CEM II norme NF EN 197-1 s Composition Les ciments Portland composés résultent du mélan- ge de clinker en quantité au moins égale à 65 % et d’autres constituants tels que laitiers, cendres volantes, pouzzolanes, fumée de silice, dont le total ne dépasse pas 35 %. s Caractéristiques garanties De même que pour les CEM I, des résistances mini- males variant avec les classes sont garanties à 2,7 et 28 jours (voir tableau ci contre). Les valeurs limites garanties concernent la teneur en SO3 inférieure à 4 % (ou 4,5 % voir ci contre) et la teneur en ions chlore inférieure à 0,10 % (0,05 % pour la classe 52,5 R). s Domaines d’emploi principaux Les CEM II 32,5 conviennent bien pour les travaux de maçonnerie et les bétons peu sollicités. Les CEM II 32,5 et 42,5 conviennent pour les travaux de toute nature en béton armé ou en béton précon- traint. De façon générale, les CEM II sont bien adaptés pour les travaux massifs exigeant une élévation de température modérée, les routes et le béton manu- facturé. La classe R sera préférée pour les travaux exigeant de hautes résistances initiales (préfabrication, décof- frage rapide). Pour les travaux en milieux agressifs, on emploiera les ciments pour travaux à la mer (PM) ou résistants aux eaux sulfatées (ES). s Précautions particulières Lorsque l’aspect est important (béton brut, enduits), il convient d’éviter l’emploi de certains CEM II com- portant des proportions importantes de constituants susceptibles d’entraîner des variations de teinte trop marquées, les cendres volantes notamment. 22 Résistances minimales garanties en N/mm2 (1) Classe de résisistance 2 jours 7 jours 28 jours 32,5 N - 14 30 32,5 R 8 - 30 42,5 N 8 - 40 42,5 R 18 - 40 52,5 N 18 - 50 52,5 R 28 - 50 (1) 1 Mega Pascal (MPa) = 10 bars = 1 N/mm2 www.allislam.net
  19. 19. Les ciments au laitier norme NF EN 197-1 s Composition Trois types de ciments comportent des pourcen- tages de laitier assez importants. Il s’agit du ciment Portland au laitier CEM II/A et B-S, du ciment de haut fourneau CEM II/A, B ou C et du ciment com- posé CEM V/A et B. * Les constituants principaux, autres que le clinker, doivent être déclarés dans la désignation du ciment. s Caractéristiques garanties Les valeurs garanties pour la résistance sont ana- logues à celles indiquées pour les CEM I. La teneur en SO3 doit être inférieure à 5 % pour le CEM III/C, à 4,5 % pour les CEM III/A ou B, 4 % pour le CEM V (4,5 % pour la classe 42,5 R et 52,5). s Domaines d’emploi principaux Ces ciments sont bien adaptés aux travaux sui- vants : • travaux hydrauliques, souterrains, fondations, injections ; • travaux en eaux agressives : eaux de mer, eaux séléniteuses, eaux industrielles, eaux pures ; • ouvrages massifs : fondations, piles d’ouvrages d’art, murs de soutènement, barrages. s Précautions particulières Les bétons de ciment au laitier sont sensibles à la dessiccation ; il faut les maintenir humides pendant le durcissement et, pour cela, protéger au besoin leurs surfaces à l’aide d’un produit de cure. Pour cette raison, ces ciments sont à éviter dans les enduits. L’aspect rèche du béton ne doit pas inciter à aug- menter la teneur en eau de gâchage. Le ralentissement de la vitesse d’hydratation par le froid plus marqué qu’avec le ciment Portland de même classe, conduit à éviter l’emploi de ce type de ciment par temps froid. Les ciments à maçonner CM norme NF P 15-307 s Composition Liant hydraulique pulvérulant fabriqué en usine et dont le développement de résistance est essentielle- ment dû à la présence de clinker Portland. s Caractéristiques garanties Il existe trois classes de résistance (MC 5, MC 12,5 et MC 22,5) selon la résistance minimum à 28 jours. Le temps de début de prise ne doit pas être inférieur à 60 mn. La teneur en SO3 est limitée à 3,5 % pour les classes 12,5 et 22,5 et à 2,0 % pour la classe 5. s Domaines d’emploi principaux Ces ciments, dont les résistances sont volontaire- ment limitées par rapport aux ciments classiques, conviennent bien pour la confection des mortiers uti- lisés dans les travaux de bâtiment (maçonnerie, enduits, crépis...). Ils peuvent être également utilisés pour la fabrication ou la reconstitution de pierres artificielles. Ces ciments ne conviennent pas pour les bétons à contraintes élevées ou les bétons armés. Ils ne doivent pas être employés dans les milieux agressifs. Le ciment prompt naturel CNP norme NF P 15-314 s Composition Le ciment prompt naturel est obtenu par cuisson, à température modérée (1 000/1 200 °C), d’un calcai- re argileux d’une grande régularité. La mouture est plus fine que celle des ciments Portland. s Caractéristiques Le ciment prompt naturel est un produit, à prise rapi- de, et à résistances élevées à très court terme. La résistance du « mortier 1/1 » (une partie de ciment pour une partie de sable en poids) à 1 heure est de 6 MPa. 23 Type % pouzzolanes naturelles ou naturelles calcinés ou cendres volantes siliceuses % laitier de haut fourneau % cinkerNotation Ciment de haut fourneau Ciment composé * CEM III/A 35-64 36-65 - CEM III/B 20-34 66-80 - CEM III/C 5-19 81-95 - CEM V/A 40-64 18-30 18-30 CEM V/B 20-38 31-50 31-50 Résistances (à court terme) à 7 jours en MPa Résistances (courante) à 28 jours en MPa Type MC 5 ≥ 5 1) ≤ 15 MC 12,5 ≥ 7 ≥ 12,5 ≤ 32,5 MC 12,5 X MC 22,5 X ≥ 10 ≥ 22,5 ≤ 42,5 1. Un taux de mise en charge de (400 ± 40) N/s doit être appliqué pour les essais des éprouvettes du tye MC 5. Résistance à la compression www.allislam.net
  20. 20. Le début de prise commence à environ 2 mn, s’achève pratiquement à 4 mn. Le début de prise du ciment naturel prompt est de plus réglable de 3 à 15 minutes en utilisant l’adjuvant Tempo (livré avec chaque sac de 25 kg) qui ne modi- fie pas l’évolution du durcissement. Le ciment prompt naturel est résistant aux eaux agres- sives (eaux séléniteuses, eaux pures, eaux acides). Il est normalisé pour travaux à la mer : PM. s Domaines d’emploi principaux Le ciment prompt naturel s’utilise en mortier avec un dosage généralement de deux volumes de ciment pour un volume de sable, et éventuellement en béton. Dans les cas d’urgence nécessitant une prise immédiate (aveuglements de voies d’eau), il est pos- sible de l’employer en pâte pure. Parmi les nombreux emplois, on peut citer : • scellements ; • travaux spéciaux et travaux de réparation ; • enduits de façade (en mélange aux chaux naturelles) ; • bétons projetés, moulages ; • revêtements et enduits résistant aux eaux agres- sives et à bon nombre d’attaques chimiques, en par- ticulier à l’acide lactique et aux déjections (bâtiments pour l’élevage, silos) ; • colmatage et travaux à la mer ; • projection, travaux souterrains. Quelques précautions sont à prendre lorsqu’on emploie du ciment prompt naturel : • ne pas rebattre un mortier ou lisser un enduit pour ne pas « casser » la prise ; • éviter particulièrement l’excès d’eau. Le ciment alumineux fondu CA norme NF P 15-315 s Composition Le ciment alumineux fondu résulte de la cuisson jus- qu’à fusion d’un mélange de calcaire et de bauxite, suivie d’une mouture sans gypse à une finesse com- parable à celle des ciments Portland. s Caractéristiques Les résistances minimales garanties sur « mortier normal » sont les suivantes. Début de prise : minimum 1 h 30. Le ciment alumineux fondu développe des résis- tances à court terme élevées grâce à un durcisse- ment rapide. Il est très résistant aux milieux agressifs et acides (jusqu’à des pH de l’ordre de 4). Il est nor- malisé pour les travaux à la mer : PM et en eaux à haute teneur en sulfate : ES. Une chaleur d’hydratation élevée, liée à son durcis- sement rapide, permet au ciment fondu d’être mis en œuvre par temps froid (jusqu’à – 10 °C). C’est éga- lement un ciment réfractaire (bon comportement jus- qu’à 1 300 °C). s Domaines d’emploi principaux Le ciment alumineux fondu est particulièrement adapté aux domaines suivants : • travaux nécessitant l’obtention, dans un délai très court, de résistances mécaniques élevées (poutres et linteaux pour le bâtiment, sols industriels) ; • sols résistant aux chocs, à la corrosion, aux forts trafics ; • ouvrages en milieux agricoles, canalisations, assainissement ; • fours, cheminées (bétons réfractaires) ; • travaux de réparation ; • scellements (en mélange avec du ciment Portland pour la préparation de mortiers à prise réglable). s Précautions d’emploi Par temps très froid, il faut protéger le béton jusqu’au déclenchement de la phase de durcissement. Dans tous les cas, le mortier ou le béton de ciment fondu doit être maintenu humide (produit de cure ou protection) pendant toute sa période de durcisse- ment, pour éviter sa dessiccation. Le dosage minimum en ciment fondu est générale- ment de 400 kg/m3 de béton, le rapport eau/ciment ne doit pas dépasser 0,4. Le ciments blancs s Composition et caractéristiques La teinte blanche est obtenue grâce à des matières premières très pures (calcaire et kaolin) débarras- sées de toutes traces d’oxyde de fer. Les caractéristiques sont analogues à celles des ciments Portland gris (norme NF EN 197-1). s Domaines d’emploi Grâce à sa blancheur, le ciment blanc permet la mise en valeur des teintes des granulats dans les bétons apparents. La pâte peut être elle-même colorée à l’aide de pig- ments minéraux, ce qui fournit des bétons avec une grande variété de teintes tant pour les bétons de structure que pour les bétons architectoniques et les enduits décoratifs. La composition du béton doit être bien étudiée en fonction des granulats et des effets recherchés. 24 www.allislam.net
  21. 21. 25 Les bétons fabriqués à partir des ciments appropriés à chaque utilisation se retrouvent dans tous les types d’ouvrages : ponts, routes, barrages, édifices, sculptures moulées. www.allislam.net
  22. 22. 26 www.allislam.net Pour consulter le chapitre suivant, cliquer ici.RETOUR AU SOMMAIRE
  23. 23. PARTIE 2 LES CHAUX www.allislam.net
  24. 24. Rappel historique Les chaux sont utilisées depuis des millénaires. Les Chinois, les Égyptiens, les Mayas ont construit des édifices durables avec des mortiers à base de chaux à caractère hydraulique, obtenues par cuisson des calcaires locaux. Plus près de nous, les Romains puis nos ancêtres ont utilisé les mêmes procédés pour construire des ouvrages et des bâtiments qui font partie de notre patrimoine. Qu’est-ce que la chaux hydraulique naturelle ? La chaux hydraulique naturelle est obtenue par cal- cination, à une température supérieure à 900 °C, de roches calcaires qui contiennent des éléments sili- ceux et alumineux. Au cours de la calcination, il se forme simultanément : – de l’oxyde de calcium (chaux vive) provenant de la décomposition du carbonate de calcium, constituant principal du calcaire : CaCO3 → CaO + CO2 Carbonate de calcium → oxyde de calcium + gaz carbonique – des silicates et des aluminates de calcium prove- nant de la combinaison d’une partie de la chaux vive avec les éléments siliceux et alumineux. A l’issue de la calcination, les chaux sont hydratées pour éteindre la chaux vive non combinée CaO + H2O → Ca(OH)2 Cette réaction s’accompagne d’un fort dégagement de chaleur et provoque la pulvérisation du produit. Les chaux éteintes sont généralement broyées. Les silicates et les aluminates de calcium leur don- nent la propriété de faire prise et même de durcir sous l’eau. C’est à cette propriété qu’elles doivent leur désignation « chaux hydrauliques naturelles ». Comme les chaux aériennes (calciques ou dolomi- tiques) les chaux hydrauliques naturelles durcissent également à l’air par carbonatation lente. Selon la roche ou le constituant d’origine et le traite- ment subi, on obtient les différentes chaux figurant au tableau 1. 29 2.1 Les chaux hydrauliques naturelles Matière Extinction par hydratation Après tamisage et broyage, produits commercialisés Calcaire siliceux et alumineux Calcaire à faible teneur en silice et alumine Calcaire dolomitique à faible teneur en silice et alumine CHAUX VIVE + silicates et aluminates CHAUX ÉTEINTE + silicates et aluminates CHAUX HYDRAULIQUE NATURELLE (NHL)* CHAUX VIVE CHAUX ÉTEINTE CHAUX CALCIQUE (CL)* CHAUX DOLOMITIQUE (DL)* * Désignations issues de la normalisation européenne (ENV 459-1) - NHL : Natural hydraulic lime - CL : Calcium lime - DL : Dolomitic lime Tableau 1 Calcination au-dessus de 900 °C www.allislam.net
  25. 25. La fabrication des chaux hydrauliques naturelles s La matière première La roche calcaire est extraite de carrières à ciel ouvert ou souterraines. Après abattage, elle est concassée et criblée. s La cuisson La cuisson s’effectue en général dans des fours ver- ticaux à marche continue, dans lesquels sont intro- duits dans la partie supérieure, par couches succes- sives, la pierre calcaire et le combustible. La matière descend lentement, en traversant d’abord une zone de préchauffage, provoquant l’éva- poration de l’eau libre et la déshydratation (vers 200 °C). Elle traverse ensuite une zone de calcination où elle est décarbonatée (à partir de 900 °C). La zone de cuisson proprement dite, où se forment les silicates et aluminates de calcium, se situe à une température variant entre 1 000 °C et 1 200 °C selon la qualité de chaux recherchée. s L’extinction La chaux recueillie à la sortie du four passe alors par une extinction contrôlée où, sous l’action de l’eau, la pierre se pulvérise et la chaux vive est éteinte com- plètement, tout en respectant les silicates et alumi- nates qui lui donnent naturellement son caractère hydraulique. s Le broyage Le matériau obtenu est généralement broyé, avec ou sans addition d’autres constituants. La normalisation des chaux hydrauliques naturelles (NHL) Norme NF P 15-311 s Classes de résistance Les chaux hydrauliques naturelles (NHL) sont clas- sées en fonction de leur résistance à 28 jours expri- mée en N/mm2 ou MPa (1 N/mm2 = 1 MPa). Il existe 3 classes de résistance désignées par la valeur mini- male : 2 ; 3,5 et 5. A chaque classe correspond une plage de variation entre cette valeur minimale et une valeur maximale, comme indiqué au tableau 2. s Caractéristiques physiques et chimiques La norme fixe des valeurs inférieures ou supérieures pour un certain nombre de caractéristiques comme : • la finesse de mouture : refus aux tamis – de 90 µm (0,09 mm) ^ 7 % – de 200 µm (0,2 mm) ^ 2 % A titre indicatif ces valeurs correspondent à une surface spécifique Blaine de 8 000 cm2/g à 10 000 cm2/g. • stabilité : l’expansion doit être inférieure ou égale à 2 mm. • eau libre ^ 2 % (NHL 2 et 3,5) et ^ 1 % (NHL 5). • CO2 ^ 20 % (NHL 2) ; ^ 18 % (NHL 3,5) ; ^ 16 % (NHL 5). • chaux libre 6 15 %. En outre la norme fournit des plages indicatives de masse volumique apparente en kg/dm3 : – NHL 2 : 0,4 à 0,8 – NHL 3,5 : 0,5 à 0,9 – NHL 5 : 0,6 à 1,0. s Désignation La désignation comprend les lettres NHL suivies de la classe de résistance (exemple : NHL 3,5). Lorsqu’une addition de matériaux pouzzolaniques ou hydrauliques est effectuée dans la limite de 20 % comme l’autorise la norme, la chaux hydraulique naturelle est désignée NHL-Z. 30 Classes Résistances à la compresssion en MPa (ou N/mm2) 7 jours 28 jours 2 à 5--2 3,5 à 10≥ 1,53,5 5 à 151) ≥ 25 Tableau 2. 1) Si NHL 5 a une masse volumique apparente inférieure à 0,90 kg/dm3 , il est permis d'avoir une résistance jusqu'à 20 MPa. www.allislam.net
  26. 26. Les emplois des chaux hydrauliques naturelles Les mortiers de chaux hydraulique naturelle trouvent leurs applications essentiellement dans le bâtiment, où leurs qualités sont appréciées pour les enduits, les menus ouvrages en maçonnerie, la pose de car- relages anciens, le jointoiement et la consolidation de murs, les badigeons et d’une façon générale, pour les travaux de restauration. s Les enduits La chaux hydraulique naturelle est un liant clair qui, mélangé aux sables locaux, assure une parfaite res- titution des enduits anciens. Additionnée de pig- ments elle permet également de fabriquer des mor- tiers présentant une vaste palette de teintes écla- tantes. Les nombreuses qualités de la chaux hydraulique naturelle, notamment plasticité et adhérence, ren- dent son emploi très intéressant et très efficace dans la confection des enduits intérieurs et extérieurs où la résistance de l’enduit doit être adaptée à celle des supports tendres. s Enduits pour le bâti neuf Les recommandations pour la composition des mor- tiers à base de chaux hydrauliques naturelles sont détaillées dans la norme P 15-201 « DTU 26.1. Travaux de bâtiment. Enduits aux mortiers de ciments, de chaux et de mélange plâtre et chaux aérienne. » (1). s Enduits sur maçonneries anciennes La chaux hydraulique naturelle est particulièrement adaptée à la restauration des constructions anciennes et des monuments historiques (églises, tours, châteaux). Ces ouvrages ont souvent été construits en utilisant des chaux hydrauliques natu- relles. L’utilisation de la chaux hydraulique naturelle sur les maçonneries anciennes permet de limiter les risques de fissuration et les désordres divers. Il est par contre essentiel de réaliser des études préalables lorsqu’il est envisagé de mettre en œuvre, à l’exté- rieur, des mortiers de chaux hydraulique sur des supports à base de plâtre. s Les badigeons Les chaux hydrauliques naturelles conviennent bien pour la confection de laits de chaux ou badigeons, qui peuvent être colorés dans la masse. Ces chaux sont suffisamment fines et riches en hydroxyde de calcium pour rester en suspension aqueuse et don- ner un lait de chaux utilisable au moyen d’un pinceau ou d’un pulvérisateur. 31 1. Compte tenu de sa date de publication, le DTU 26.1 fait réfé- rence à la norme NF P 15-310 de 1969 et à ses désignations.www.allislam.net
  27. 27. s Mortiers de pose et de jointoiement Grâce à ses qualités de plasticité et d’adhérence aux supports, la chaux hydraulique naturelle est bien adaptée au hourdage et au jointoiement de blocs, briques et pierres. Elle peut être employée pure ou bâtardée selon la vitesse de durcissement souhai- tée. s Coulis de consolidation Certaines maçonneries anciennes ont été hourdées à la terre. Au fil des ans celle-ci s’est délitée, tassée ou a fui à travers les joints dégradés du parement. On les consolide en injectant en aveugle un coulis de chaux hydraulique naturelle par assises successives au fur et à mesure de l’avancement du rejointoie- ment du parement. s Autres utilisations possibles hors bâtiment Stabilisation des sols Les sols fins argileux, limoneux, sablonneux peuvent être malaxés avec les chaux hydrauliques naturelles (3 à 5 % en poids). Ceci a pour but d’abaisser leur teneur en eau, de faciliter leur compactage et d’amé- liorer fortement leurs propriétés mécaniques de résistance. Traitement des boues résiduaires urbaines L’addition de chaux hydrauliques naturelles permet non seulement l’aseptisation, mais aussi un durcis- sement du matériau traité favorisant son pelletage. Neutralisation d’eaux acides Les chaux hydrauliques naturelles peuvent être utili- sées comme agent correcteur du pH d’effluents liquides. 32 www.allislam.net Pour consulter le chapitre suivant, cliquer ici. RETOUR AU SOMMAIRE
  28. 28. PARTIE 3 LES CONSTITUANTS DES MORTIERS ET BÉTONS www.allislam.net
  29. 29. Le rôle des granulats pour bétons Les granulats pour bétons – norme de définition XP P 18-540 – sont des grains minéraux classés en fillers, sablons, sables, gravillons, graves ou ballasts, suivant leurs dimensions comprises entre 0 et 125 mm. Selon un concept traditionnel, les granulats consti- tuent le squelette du béton. Les granulats, qui sont généralement moins défor- mables que la matrice de ciment, s’opposent à la propagation des microfissures provoquées dans la pâte par le retrait. Ils améliorent ainsi la résistance de la matrice. La nature des liaisons qui se manifestent à l’interfa- ce granulat/pâte de ciment, conditionne les résis- tances mécaniques du béton. Le choix d’un granulat est donc un facteur important de la composition du béton, qui doit toujours être étudiée en fonction des performances attendues, spécialement sur le plan de la durabilité. Les caractéristiques des granulats s Les caractéristiques géométriques Granulométrie La granulométrie permet de déterminer l’échelonne- ment des dimensions des grains contenus dans un granulat. Elle consiste à tamiser le granulat sur une série de tamis à mailles carrées, de dimensions d’ouverture décroissantes et à peser le refus sur chaque tamis. Les ouvertures carrées des tamis sont normalisées et s’échelonnent de 0,08 mm à 80 mm. La courbe granulométrique exprime les pourcen- tages cumulés, en poids, de grains passant dans les tamis successifs. 35 3.1 Les granulats EXEMPLE DE COURBES GRANULOMÉTRIQUES D’UN SABLE ET DE DEUX GRAVILLONS www.allislam.net
  30. 30. Classes granulaires Un granulat est caractérisé du point de vue granulai- re par sa classe d/D, d et D étant respectivement la plus petite et la plus grande dimension des grains. Lorsque d est inférieur à 2 mm, le granulat est dési- gné 0/D. La norme XP P 18-540 indique la terminologie usuelle des granulats selon leurs dimensions : – Fillers 0/D : D < 2 mm – Sablons 0/D : D < 1 mm – Sables 0/D : 1 < D < 6,3 mm – Gravillons d/D : d > 1 mm ; D < 125 mm – Graves 0/D : D > 6,3 mm – Ballast d/D : d 6 25 mm ; D ≤ 50 mm De façon pratique, la composition du béton peut faire appel à une granularité discontinue (par exemple un sable 0/5 et un gravillon 15/25). Cette formule permet de limiter les stockages d’un trop grand nombre de classes granulaires, en ne nécessitant que deux classes faciles à trouver chez les distributeurs de granulats. La granulométrie continue (par exemple à partir de trois granulats 0/5, 5/15, 15/25) nécessite des dosages plus précis et des installations qui ne peu- vent se concevoir que pour des chantiers importants ou des centrales de fabrication de béton. Module de finesse La norme XP P 18-540 définit : le module de finesse d’un sable qui caractérise sa granularité comme le 1/100 ème de la somme des refus, exprimés en pourcentages, sur les différents tamis de la série sui- vante : 0,16 - 0,315 - 0,63 - 1,25 - 2,5 - 5,0 mm. Pour un sable 0/5, il est recommandé d’avoir un module de finesse voisin de 2,5. Coefficient d’aplatissement Il caractérise la forme du granulat à partir de sa plus grande dimension et de son épaisseur. La norme NF P 18-561 définit les modalités de sa mesure. s Les caractéristiques physico-chimiques Masse volumique en vrac, encore appelée masse volumique apparente C’est la masse du granulat sec occupant l’unité de volume. Elle dépend du tassement des grains. Elle se mesu- re conformément à un mode opératoire précis (normes NF P 18 554 et 18 555). Elle est comprise entre 1 400 kg/m3 et 1 600 kg/m3 pour les granulats roulés silico-calcaires. La masse volumique réelle du granulat (vides entre grains exclus) est nettement plus élevée : de 2 500 à 2 600 kg/m3 pour les mêmes granulats. Sur chantier, les granulats contiennent un certain pourcentage d’humidité, d’autant plus important que le granulat est fin. La conséquence en est, pour les sables, une expan- sion en volume désignée sous le nom de « foison- nement ». Il peut atteindre 20 à 25 % pour des teneurs en eau de 4 à 5 %, ce qui modifie les dosages lorsqu’on raisonne en volume. Il est donc important de connaître la teneur en eau des granulats ; on peut l’obtenir de façon rapide sur chantier, par séchage et pesée. Porosité C’est le rapport du volume des vides contenus dans les grains au volume des grains, exprimé en pour- centage. La porosité des granulats courants est en général très faible. Cependant, la porosité est impor- tante dans le cas des granulats légers. Propreté des granulats Les granulats employés doivent être propres, car les impuretés perturbent l’hydratation du ciment et entraînent des défauts d’adhérence entre les granu- lats et la pâte. La propreté est caractérisée par la teneur en parti- cules fines (< 0,5 mm) essentiellement argileuses ou d’origine végétale ou organique dont la valeur acceptable P mesurée conformément à la norme P 18-591 en ce qui concerne les granulats > 2 mm doit être < 1,5. Dans le cas des sables, le degré de propreté est fourni par l’essai appelé « équivalent de sable piston PS » (norme P 18-597) qui consiste à séparer le sable des particules très fines qui remontent par flo- culation à la partie supérieure de l’éprouvette où l’on a effectué le lavage. L’essai est fait uniquement sur la fraction de sable 0/2 mm. La valeur de PS doit selon les cas être supérieure à 60 ou 65. 36 PS = 100 h1 h2 L’essai dit d’« équivalent de sable » permet de mesurer le degré de propreté du sable. www.allislam.net
  31. 31. Il faut souligner l’importance de la propreté des gra- nulats sur la qualité du béton qui influe autant sur sa mise en œuvre que sur ses performances finales, en abaissant l’adhérence pâte de ciment/granulats. Il faudra donc être particulièrement exigeant sur cette caractéristique, et au respect des spécifications la concernant. D’autres impuretés sont susceptibles de nuire aux qualités du béton. Il s’agit de particules organiques qui peuvent perturber son durcissement, de sels tels que les sulfates ou les sulfures, qui sont à l’origine de phénomènes de gonflement ou de taches. Enfin, les corps étrangers (lignites ou scories) sont à proscrire. s Les caractéristiques mécaniques Méthodes de mesures Les caractéristiques mécaniques des granulats ne sont pas déterminées par des essais habituels de traction ou de compression. Par contre, il existe des essais tentant de reproduire certaines sollicitations propres à des usages spécifiques des granulats, par exemple le degré d’usure pour les granulats utilisés pour les bétons routiers. • Essai Micro Deval C’est un essai dont le principe est de reproduire, dans un cylindre en rotation, des phénomènes d’usure. Les modalités de cet essai font l’objet de la norme NF P 18-572. • Essai Los Angeles Le principe de cet essai est la détermination de la résistance à la fragmentation par chocs et à l’usure par frottements réciproques. Il fait l’objet de la norme NF P 18-573. Le coefficient Los Angeles calculé à partir du pas- sant au tamis de 1,6 mm, mesuré en fin d’essai, caractérise le granulat. Pour des granulats susceptibles d’être soumis aux effets du gel, on peut mesurer le coefficient Los Angeles après une série de 25 cycles gel/dégel (– 25 °C, + 25 °C) et le comparer au coefficient de référence. La valeur du coefficient LA est limitée à 30 pour les usages autres que routiers. Spécifications La norme XP P 18-540 distingue les « granulats pour chaussées y compris les chaussées en béton hydraulique » et les granulats pour « mor- tiers et bétons hydrauliques »… Les granulats sont classées en 6 catégories allant de A à F, chacune d’elle devant satisfaire les condi- tions suivantes : Lorsque la catégorie F est retenue, les limites supé- rieures doivent obligatoirement être fixées. On se reportera à la norme de référence pour les spécifications telles que propreté, sensibilité au gel ou teneurs limites en impuretés. Les différents types de granulats Les granulats utilisés pour le béton sont soit d’origine naturelle, soit artificiels. s Les granulats naturels Origine minéralogique Parmi les granulats naturels, les plus utilisés pour le béton proviennent de roches sédimentaires sili- ceuses ou calcaires, de roches métamorphiques telles que les quartz et quartzites, ou de roches éruptives telles que les basaltes, les granites, les porphyres. Granulats roulés et granulats de carrières Indépendamment de leur origine minéralogique, on classe les granulats en deux catégories. • Les granulats alluvionnaires, dits roulés, dont la forme a été acquise par l’érosion. Ces granulats sont lavés pour éliminer les particules argileuses, nuisibles à la résistance du béton et cri- blés pour obtenir différentes classes de dimension. Bien qu’on puisse trouver différentes roches selon la région d’origine, les granulats utilisés pour le béton sont le plus souvent siliceux, calcaires ou silico-calcaires. • Les granulats de carrière sont obtenus par abattage et concassage, ce qui leur donne des formes angulaires. Une phase de précriblage est indispensable à l’ob- tention de granulats propres. Différentes phases de concassage aboutissent à l’obtention des classes granulaires souhaitées. Les granulats concassés présentent des caractéris- tiques qui dépendent d’un grand nombre de para- mètres : origine de la roche, régularité du banc, degré de concassage... La sélection de ce type de granulats devra donc être faite avec soin et après accord sur un échantillon. s Les granulats artificiels Sous-produits industriels, concassés ou non Les plus employés sont le laitier cristallisé concassé et le laitier granulé de haut fourneau obtenus par refroidissement à l’eau. La masse volumique apparente est supérieure à 1 250 kg/m3 pour le laitier cristallisé concassé, 800 kg/m3 pour le granulé. Ces granulats sont utilisés notamment dans les bétons routiers ou pour les bétons réfractaires. Les différentes caractéristiques des granulats de laitier et leurs spécifications font l’objet des normes NF P 18-302 et 18-306. D’autres sous-produits sont également utilisés : sco- ries, mâchefer... Granulats industriels à hautes caractéristiques Il s’agit de granulats élaborés spécialement pour répondre à certains emplois, notamment granulats très durs pour renforcer la résistance à l’usure de dallages industriels (granulats ferreux, carborun- dum...) ou granulats réfractaires. 37 www.allislam.net
  32. 32. Granulats allégés par expansion ou frittage Ces granulats, très utilisés dans de nombreux pays comme l’URSS ou les États-Unis, n’ont pas eu en France le même développement, bien qu’ils allient des caractéristiques de résistance, d’isolation et de poids très intéressantes. Les plus usuels sont l’argile ou le schiste expansé (norme NF P 18-309) et le laitier expansé (NF P 18-307). D’une masse volumique variable entre 400 et 800 kg/m3 selon le type et la granularité, ils permettent de réa- liser aussi bien des bétons de structure que des bétons présentant une bonne isolation thermique. Les gains de poids sont intéressants puisque les bétons réalisés ont une masse volumique comprise entre 1 200 et 2 000 kg/m3. s Les granulats très légers Ils sont d’origine aussi bien végétale et organique que minérale (bois, polystyrène expansé). Très légers – 20 à 100 kg/m3 – ils permettent de réaliser des bétons de masse volumique comprise entre 300 et 600 kg/m3. On voit donc leur intérêt pour les bétons d’isolation, mais également pour la réalisation d’éléments légers : blocs coffrants, blocs de remplissage, dalles, ou rechargements sur planchers peu résistants. L’adéquation granulats/béton Les granulats présentent des caractéristiques très différentes selon leur origine. Ces caractéristiques influant sur celles du béton, il importe de bien les connaître et de veiller au respect des spécifications prévues par la réglementation. On peut présenter sous forme de tableau l’influence que peuvent avoir sur le béton un certain nombre de caractéristiques géométriques et physiques des granulats. Quels granulats employer pour le béton ? Si la plupart des roches conviennent à la production de granulats pour bétons, certaines nécessitent des essais préalables en laboratoire pour apprécier leur aptitude à l’emploi. On peut faire une première approche du choix des gra- nulats aptes à être employés, selon la roche d’origine. 38 APTITUDES DES PRINCIPAUX GRANULATS À LEUR EMPLOI POUR LE BÉTON SELON LA ROCHE D'ORIGINE www.allislam.net
  33. 33. 39 Extraits des carrières, les granulats sont stockés suivant leurs classes granulaires. La variété de leurs dimensions et de leurs coloris donnent aux bétons leurs teintes et leurs textures. www.allislam.net
  34. 34. Le choix des granulats selon la fonction du béton La variété des fonctions remplies par le béton conduit à adopter des granulats qui, selon le cas, présenteront des caractéristiques d’aspect, de den- sité, de résistance mécanique différentes. Les granulats les plus couramment employés sont mentionnés dans le tableau suivant. 40 www.allislam.net Pour consulter le chapitre suivant, cliquer ici. RETOUR AU SOMMAIRE
  35. 35. Historique Dès les origines de la fabrication du béton de ciment Portland, commencent les recherches sur l’incorpo- ration de produits susceptibles d’améliorer certaines de ses propriétés.On cherche à agir sur les temps de prise, les caractéristiques mécaniques et de mise en œuvre, l’étanchéité. Dès 1881, Candlot étudie l’action des accélérateurs et des retardateurs de prise. Le sucre est déjà connu comme retardateur de prise et souvent employé à partir de 1909. Entre 1910 et 1920 débute la commercialisation d’hydrofuges et d’accélérateurs à base de chlorure de calcium. A partir de 1930, les entraîneurs d’air sont fréquem- ment utilisés. Ils seront suivis par les antigels et les produits de cure. Depuis 1960, avec le développement du béton manufacturé et du béton prêt à l’emploi, les adju- vants prennent une place grandissante. Le contrôle des adjuvants est vite devenu une nécessité. En 1964, est créée la COPLA (Com- mission Permanente des Liants hydrauliques et des Adjuvants du béton). Elle était chargée de l’agrément et du contrôle des adjuvants ayant une réelle effica- cité et pouvant être employés en toute sécurité et d’en établir la liste officielle. Le développement des normes d’adjuvants à partir de 1972 a abouti en 1984 à la mise en place d’une certification par la marque NF Adjuvants, véritable label de qualité. La liste des adjuvants bénéficiant de la marque NF est publiée régulièrement par l’AFNOR. Il faut enfin préciser que les adjuvants ont permis des progrès considérables en matière de bétons et d’étendre leur champ d’application. Le rôle des adjuvants Ainsi que le définit la norme NF EN 934-2, un adju- vant est un produit dont l’incorporation à faible dose (inférieure à 5 % de la masse de ciment) aux bétons, mortiers ou coulis lors au malaxage ou avant la mise en œuvre, provoque les modifications recherchées de telle ou telle de leurs propriétés, à l’état frais ou durci. Sont donc exclus du domaine des adjuvants au sens de la norme, les produits ajoutés au moment du broyage du clinker ou les produits dont le dosage dépasserait 5 % du ciment (poudres pouzzolaniques par exemple). L’emploi d’un adjuvant ne peut entraîner une diminu- tion de certaines caractéristiques du béton que dans les limites précisées par la norme. Il ne doit pas non plus altérer les caractéristiques des armatures du béton ou des aciers de précontrainte. Chaque adjuvant est défini par une fonction princi- pale et une seule, caractérisée par la ou les modifi- cations majeures qu’il apporte aux propriétés des bétons, des mortiers ou des coulis, à l’état frais ou durci. L’efficacité de la fonction principale de chaque adju- vant peut varier en fonction de son dosage et des composants du béton. Un adjuvant présente généralement une ou plusieurs fonctions secondaires qui sont le plus souvent indé- pendantes de la fonction principale. L’emploi d’un adjuvant peut aussi entraîner des effets secondaires non directement recherchés. Ainsi un adjuvant réducteur d’eau peut avoir une fonction secondaire de retardateur de prise. La classification La norme NF EN 934-2 classe les adjuvants pour bétons, mortiers et coulis, suivant leur fonction prin- cipale. On peut distinguer trois grandes catégories d’adju- vants : • ceux qui modifient l’ouvrabilité du béton : plasti- fiants-réducteurs d’eau, superplastifiants (ancienne- ment fluidifiants) ; • ceux qui modifient la prise et le durcissement : accélérateurs de prise, accélérateurs de durcisse- ment, retardateurs de prise ; • ceux qui modifient certaines propriétés particu- lières : entraîneurs d’air, générateurs de gaz, hydro- fuges de masse, colorants. Il faut y ajouter les produits de cure, qui ne sont pas à proprement parler des adjuvants, dont la fonction est de protéger le béton pendant son durcissement. Les adjuvants modifiant l’ouvrabilité du béton Ces adjuvants modifient le comportement rhéolo- gique des bétons, mortiers et coulis à l’état frais, avant le début de prise. Ils abaissent le seuil de cisaillement de la pâte et en modifient la viscosité. 41 3.2 Les adjuvants www.allislam.net
  36. 36. La frontière entre les différents types d’adjuvants de cette famille n’est pas toujours très nette, les effets recherchés sont très proches et les différences obte- nues sont souvent une question de nuances liées aux dosages préconisés. s Les plastifiants réducteurs d’eau (NF EN 934-2) Ces adjuvants ont pour fonction principale, à même ouvrabilité, de conduire à une augmentation des résistances mécaniques par une réduction de la teneur en eau d’un béton, mortier ou coulis. Ils sont à base de lignosulfonates, de sels d’acides organiques, de mélamine sulfonate, de naphtalène sulfonate et dérivés de mélamine ou naphtalène. La diminution de la teneur en eau – de 10 à 35 litres par m3 de béton – entraîne une augmentation de sa compacité, par conséquent de sa durabilité. Cette amélioration des caractéristiques résulte de la dimi- nution des vides dus à l’excès d’eau. Ces adjuvants trouvent leur emploi dans l’industrie du béton manufacturé, qui exige des bétons fermes, pouvant être démoulés rapidement, dans les grands travaux de génie civil nécessitant des résistances éle- vées, ainsi que pour le bétonnage avec coffrages glis- sants. s Les superplastifiants (NF EN 934-2) Introduits dans un béton, un mortier ou un coulis, en général peu avant sa mise en œuvre, ils ont pour fonction principale de provoquer un fort accroisse- ment de l’ouvrabilité du mélange. Ce sont en général des produits de synthèse orga- nique. Les plus utilisés sont les dérivés de méla- mines ou de naphtalène. Ils peuvent être aussi fabri- qués à partir de sous-produits de l’industrie du bois purifiés et traités (lignosulfonates). Sur le béton frais, on constate une augmentation considérable de l’ouvrabilité pour une même teneur en eau. Ces effets ont une durée fonction de la tem- pérature, de la teneur en eau et du dosage en ciment. Il n’y a ni ségrégation, ni ressuage si des pré- cautions sont prises à la mise en œuvre ; la cohésion du béton reste très bonne. Les superplastifiants sont particulièrement utiles pour la réalisation des fondations, dallages, radiers, sols industriels, routes, etc., et pratiquement indis- pensables pour la confection des bétons de hautes performances. Ils sont couramment utilisés dans le béton prêt à l’emploi, surtout lorsqu’il est pompé. Les adjuvants modifiant la prise et le durcissement Ces adjuvants sont des produits chimiques, qui modifient les solubilités des différents constituants des ciments et surtout leur vitesse de dissolution. Physiquement, cette action se traduit par l’évolution du seuil de cisaillement dans le temps, en fonction de l’adjuvant utilisé (graphique ci-dessous). s Les accélérateurs de prise et de durcissement (NF EN 934-2) L’accélérateur de prise a pour fonction principale de diminuer les temps de début et de fin de prise du ciment dans les bétons, mortiers ou coulis. L’accélérateur du durcissement a pour fonction prin- cipale d’accélérer le développement des résistances initiales des bétons, mortiers ou coulis. Bien souvent les deux fonctions précédentes sont liées et l’on retrouve l’une de ces deux fonctions comme effet secondaire de l’autre. Les adjuvants correspondant aux deux normes men- tionnées ne contiennent pas de chlore ; les consti- tuants sont généralement des dérivés de la soude, de la potasse ou de l’ammoniaque. Ils sont à recommander pour les bétonnages par temps froid, les décoffrages rapides, les scelle- ments, les travaux en galerie, les travaux sous l’eau, etc. Les accélérateurs chlorés ne sont pas soumis à la marque NF adjuvants, leur utilisation est régie par le DTU 21-4 qui fixe leurs conditions d’utilisations. 42 www.allislam.net
  37. 37. Il est à noter qu’un béton fortement accéléré, chimi- quement ou thermiquement, risque d’avoir une résis- tance mécanique finale légèrement diminuée. s Les retardateurs de prise (NF EN 934-2) Introduits dans l’eau de gâchage, ils ont pour fonc- tion principale d’augmenter le temps de début de prise et le temps de fin de prise du ciment dans le béton, le mortier ou le coulis. Ils sont à la base de lignosulfonates, d’hydrates de carbone ou d’oxydes de zinc ou de plomb. En général, les retardateurs freinent la diffusion de la chaux libérée par l’hydratation du ciment et retar- dent de ce fait la cristallisation. Par rapport au témoin, l’augmentation du temps de début de prise est comprise entre une heure et deux heures. Au-delà de vingt-huit jours et souvent même dans un délai plus court, les résistances mécaniques sont en général augmentées par rapport au témoin. Les retardateurs de prise sont particulièrement recommandés pour les bétonnages par temps chaud, pour le béton prêt à l’emploi, les bétonnages en grande masse et la technique des coffrages glis- sants. Ils permettent aussi de faciliter les reprises de bétonnage. Les adjuvants modifiant certaines propriétés du béton s Les entraîneurs d’air (NF EN 934-2) Ils ont pour fonction d’entraîner la formation dans le béton, le mortier ou le coulis, de microbulles d’air uniformément réparties dans la masse. Les entraîneurs d’air sont des corps tensio-actifs : lignosulfonates, abiétates de résines, sels d’éthano- lamine, que l’on mélange en fonction des propriétés à obtenir. Le béton durci contient naturellement une certaine quantité d’air provenant, soit d’un entraînement lors du malaxage, soit de l’évaporation de l’eau de gâchage non fixée (création d’une porosité). Cet air (de l’ordre de 20 l/m3, soit 2 %) est réparti de maniè- re aléatoire et certains vides peuvent nuire aux résis- tances du béton. L’entraîneur d’air permet d’en entraîner un volume supérieur et de le répartir uniformément. La résis- tance au gel du béton durci, ainsi que sa résistance aux sels de déverglaçage et aux eaux agressives, sont considérablement améliorées. Les microbulles qui coupent les réseaux des capil- laires limitent le développement des contraintes dues au gel de l’eau interstitielle. L’utilisation des entraîneurs d’air pour les bétons rou- tiers est obligatoire en France. La valeur de l’air occlus doit être comprise entre 4 et 6 %. Il est recommandé de coupler l’utilisation d’un plasti- fiant à tout emploi d’entraîneur d’air. 43 Adjuvants normalisés modifiant la résistance au gel/dégel et aux milieux agressifs. (extrait du guide SYNAD). www.allislam.net
  38. 38. s Les hydrofuges de masse (NF EN 934-2) Les hydrofuges de masse ont pour fonction princi- pale de diminuer l’absorption capillaire des bétons, mortiers ou coulis durcis. Cette diminution de l’absorption capillaire procure une bonne étanchéité au béton qui peut néanmoins se modifier au bout de quelques années. Les hydro- fuges sont généralement à base d’acides gras ou deleurs dérivés (stéarates). Ils peuvent également comporter des matières fines (type bentonite) ainsi que des agents fluidifiants. Leur action est très variable suivant leurs composi- tions, leurs dosages et les types de bétons auxquels ils sont incorporés. Les temps de prise peuvent être augmentés. L’efficacité dépend de la nature du ciment. Cependant, il convient de se rappeler qu’ils ne peuvent pas rendre étanche un mauvais béton, mal composé, présentant des vides importants ou des hétérogénéités. Ils sont utilisés pour les bétons d’ouvrages hydrau- liques (canaux, murs de fondation, retenues d’eau...) et les mortiers d’étanchéité (chapes, joints de maçonnerie, galeries de tunnels). s Les rétenteurs d’eau (NF EN 934-2) Ces produits ont pour fonction de réguler l’évapora- tion de l’eau et d’augmenter ainsi, l’homogénéité et la stabilité du mélange. Le ressuage par l’action de ces stabilisants est réduit de 50 %. La rhéologie du béton frais est améliorée même dans le cas d’une diminution du volume des fines. La diminution des résistances à 28 jours par rapport à un béton témoin est de l’ordre de 20 %. Ces produits, qui sont, entre autres, des agents col- loïdaux ou des dérivés de la cellulose sont utilisés pour l’exécution de mélanges retardés ou de mélanges à couler sous l’eau sans délavage. Les produits de cure Les produits de cure ont pour effet de protéger le béton frais pendant un certain temps après sa mise en œuvre, en évitant sa dessiccation par évapora- tion trop rapide de l’eau. Celle-ci entraînerait une baisse des résistances mécaniques, la formation de fissures profondes de retrait avant prise, un pou- droiement et un déchaussement des granulats. Ces produits sont à base de résines, cires ou paraf- fines en émulsion aqueuse, de résines naturelles ou synthétiques, de cires ou de paraffines dissoutes dans un solvant pétrolier, de caoutchouc chloré. Les produits de cure sont des produits que l’on peut pulvériser sur le béton frais. Il se forme après appli- cation un film continu imperméable qu’il faudra par la suite éliminer par brossage si un revêtement doit être appliqué sur le béton. Ils sont particulièrement recommandés pour les bétonnages de routes, pistes, dallages, planchers et généralement tous les ouvrages pour lesquels le rapport surface d’évaporation/épaisseur est élevé. 44 La création d’un réseau réparti de micro-bulles d’air, accroît considéra- blement la résistance au gel du béton en diminuant les tensions internes dans les capillaires. www.allislam.net
  39. 39. 45 Les plastifiants et superplastifiants améliorent l’ouvrabilité du béton. Les accélérateurs de prise et de durcissement permettent le bétonnage par temps froid. Les entraîneurs d’air forment des microbulles dans le béton qui améliorent sa résistance au gel. Les hydrofuges de masse empêchent l’eau de pénétrer dans le béton et protègent également des salissures (les deux photos en bas : immeubles en béton non hydrofugé et en béton hydrofugé). www.allislam.net
  40. 40. Les producteurs d’adjuvants Les producteurs d’adjuvants ayant une gamme plus ou moins développée des produits décrits précé- demment et qui bénéficient de la marque NF Adjuvants, sont adhérents au Syndicat National des Adjuvants pour Béton et Mortiers – SYNAD, 3, rue Alfred-Roll, 75017 Paris. 46 Nota Les passages en italique sont des citations de la norme. www.allislam.net Pour consulter le chapitre suivant, cliquer ici. RETOUR AU SOMMAIRE
  41. 41. Un procédé de renforcement ancien, une voie nouvelle pour le béton Les fibres naturelles ont été utilisées depuis bien longtemps, pour renforcer des matériaux très divers : terre, plâtre, brique..., mais l’association avec le ciment, le mortier ou le béton est un procédé relati- vement récent. Le brevet sur l’amiante ciment date de 1902, les pre- miers emplois de fibres d’acier interviennent en 1923. Les fibres de verre, bien que connues depuis le début du siècle, n’ont fait l’objet d’essais d’incor- poration au béton qu’à partir de 1950. Aujourd’hui, le renforcement du mortier ou du béton par des fibres constitue une voie nouvelle dans le domaine des matériaux composites, dont les appli- cations sont très variées. Les composites « ciment fibres » et « béton fibres » sont une avancée technologique importante dans de nombreux domaines du bâtiment et des travaux publics : panneaux minces, panneaux décoratifs, encadrements, dallages, voûtes de galeries, isola- tion, réparation... Le rôle des fibres Pour bien comprendre le rôle joué par les fibres, il faut préciser que le terme « fibre » est ici réservé à des matériaux d’une longueur d’environ 60 mm (fibres « courtes »), par opposition aux armatures du béton armé (barres, rubans, treillis soudés). Les fibres ont généralement pour rôle de renforcer l’action des armatures traditionnelles en s’opposant à la propagation des microfissures. Selon les caractéristiques présentées par les fibres, la rupture du béton évolue plus ou moins d’un com- portement fragile vers un mode de type ductile. Selon les fibres utilisées et les ouvrages auxquels elles sont incorporées, ce rôle se traduit par des améliorations relatives à : • la cohésion du béton frais ; • la déformabilité avant rupture (rupture ductile) ; • la résistance aux chocs ; • la résistance à la fatigue ; • la résistance à l’usure ; • la résistance mécanique du béton aux jeunes âges ; • la réduction des conséquences du retrait par effet de couture des fissures et microfissures. Grâce à leurs propriétés, les fibres permettent de mieux mobiliser la résistance intrinsèque du béton avec comme conséquence une réduction des sec- tions, de réaliser des pièces minces de grandes dimensions et de donner une plus grande liberté architecturale. Les caractéristiques comparées des fibres Pour apprécier l’apport des fibres au béton et leur influence sur ses lois de comportement, il importe de connaître leurs caractéristiques, aussi bien géomé- triques que mécaniques. En effet, si comme on vient de le voir, les fibres ont un rôle qui apparaît commun, il se traduit par des résultats, donc des applications différentes en fonc- tion de leur nature. 47 3.3 Les fibres Les fibres s’opposent à la propagation des microfissures. Les fibres courtes contournées par la fissure Verrouillage d'une fissure par des fibres longues Fibres métalliques. www.allislam.net
  42. 42. Les différentes fibres actuellement disponibles peu- vent être classées selon leur origine en : • fibres naturelles minérales et végétales : amiante, cellulose ; • fibres synthétiques d’origine minérale : verre, car- bone, fibres métalliques ; • fibres synthétiques organiques : polyamides, poly- propylène, acrylique, kevlar, aramide. Les propriétés géométriques et mécaniques de ces différentes fibres sont récapitulées dans le tableau suivant. Les fibres de verre « E » et « AR » Les fibres « E » sont les fibres de verre classique à forte teneur en bore. Elles présentent de bonnes caractéristiques mécaniques, mais sont sensibles aux alcalis libérés par l’hydratation du ciment. Leur emploi dans le béton nécessite donc l’incorpo- ration de polymères ou autres ajouts au mélange, au moment du gâchage, qui ont pour fonction d’enrober la fibre et de la protéger de l’attaque alcaline. Les fibres « AR » (alcali-résistantes) sont obtenues avec un verre riche en zirconium moins sensible aux alcalis. Un traitement d’ensimage (dépôt d’un produit de protection) améliore encore leur tenue. s Propriétés des fibres de verre Les caractéristiques mécaniques élevées de ces fibres ont déjà été mentionnées : 3 000 MPa et plus pour la résistance à la traction. Il faut également souligner leur excellente résistance au feu (jusqu’à 800 °C). Ce critère ajouté à un coef- ficient de dilatation du même ordre que celui de la pâte de ciment confère aux bétons de fibres de verre une bonne résistance au feu. Les essais en cours doivent permettre d’améliorer l’évolution des caractéristiques du béton de fibres de verre lors de son vieillissement. 48 www.allislam.net
  43. 43. Il est en effet important de pouvoir conserver au béton de fibres une grande part de sa déformabilité d’origine (allongement 0,8 à 1 %), qui est l’un de ses principaux avantages. s Élaboration des mortiers ou bétons de fibres de verre « Premix » Ce procédé consiste à fabriquer un mortier dans un malaxeur et à y ajouter 4 à 5 % en poids de fibres de verre coupées (entre 15 et 60 mm de longueur). Ce mélange peut être moulé ou pressé, mais dans tous les cas la vibration doit être de faible amplitude pour maintenir une répartition homogène des matériaux. Projection On utilise un pistolet pneumatique permettant de projeter simultanément le mortier déjà prémélangé et la fibre approvisionnée en bobines tressées (stra- tifils), qui est automatiquement coupée et dispersée dans le flux de mortier. Le débit et l’orientation du pistolet permettent à un opérateur expérimenté de contrôler l’épaisseur et l’homogénéité de la couche de béton projeté. s Applications Sur chantier, les mortiers de fibres de verre s’utili- sent pour les enduits extérieurs monocouches, ainsi que pour certains procédés d’isolation thermique. En préfabrication, les domaines d’application sont très vastes : • panneaux de façade minces de 10 à 15 mm d’épaisseur ou panneaux sandwich à isolant incor- poré ; • éléments de bardage et éléments décoratifs ; • mobilier urbain ; • éléments divers : coffrets, coffrages, habillages ; • produits d’assainissements : tuyaux, caniveaux... Fibres métalliques s Les types de fibres Les fibres métalliques, notamment d’acier, ont donné lieu à de nombreuses recherches pour développer leur emploi dans le béton. La recherche de l’adhérence au béton a donné nais- sance à une grande variété de fibres susceptibles, par leur forme ou leur état de surface, de mieux s’an- crer dans le béton : • fils étirés et coupés, ondulés crantés, torsadés, avec crochets... • fibres usinées à surface rugueuse ; • fibres de fonderie. La fibre de fonte se présente sous forme d’un mince ruban de 30 µm d’épaisseur. s Propriétés des fibres métalliques Elles présentent une très bonne compatibilité avec le béton. Certaines fibres sont inoxydables ou traitées contre la corrosion, en vue de certains usages parti- culiers. s Applications Du fait de leurs propriétés, les fibres trouvent un vaste domaine d’applications là où on veut réduire les risques de fissuration, espacer les joints de retrait, augmenter la résistance aux chocs et tirer parti de l’amélioration de la résistance en traction pour diminuer le dimensionnement des pièces : • dallages, parkings, pistes ; • bétons projetés en galeries, tunnels, talus ; • éléments préfabriqués divers : tuyaux, caniveaux, garages... • pieux de fondation. s Les bétons de fibres métalliques Le mélange des fibres métalliques au béton doit être particulièrement soigné, certaines fibres ayant ten- dance à s’agglomérer. L’incorporation des fibres peut être faite soit au malaxage, soit au moment du cou- lage, soit à la projection. La composition du béton doit être mise au point en fonction des caractéristiques de la fibre et des emplois. L’emploi de superplastifiant est en particulier recom- mandé pour compenser la diminution d’ouvrabilité provoquée par l’incorporation de fibres. La mise en œuvre et le compactage doivent être étu- diés pour le béton considéré et en fonction de sa maniabilité qui diffère généralement de celle des bétons classiques sans fibres. Les dosages en fibres sont de l’ordre de 0,3 à 2 % en volume, soit 25 à 160 kg/m3 de béton. 49 Évolution de la déformabilité d’un béton de fibres de verre au cours de son vieillissement (GRC classique). « EC » : test de vieillessement à l'eau chaude. www.allislam.net
  44. 44. Les fibres de polypropylène s Nature des fibres Bien qu’il existe d’autres fibres dérivées des plas- tiques (fibres acryliques, aramides...), on a privilégié ici les fibres de polypropylène qui sont actuellement les plus utilisées en France. Obtenues par extrusion du polypropylène, les fibres se présentent en faisceaux qui se séparent lors du malaxage et se répartissent de façon multidirection- nelle. s Propriétés des fibres de polypropylène Si leurs caractéristiques mécaniques ont des valeurs plus faibles que celles des fibres métalliques, il faut cependant mentionner leur insensi-bilité chimique, leur souplesse, qui rend aisée leur incorporation au béton et leur allongement à rupture (15 à 20 %), qui favorise la « ductilité » du béton. Comme la plupart des matières plastiques, les fibres de polypropylène sont peu résistantes au feu : leur température de fusion est d’environ 160 °C, mais leur fusion n’affecte pas la résistance du béton. s Les bétons de fibres de polypropylène La fabrication du béton avec fibres de polypropylène ne soulève aucune difficulté, la répartition des fibres se faisant facilement et ne nécessitant pas de pré- caution particulière lors du malaxage. Les fibres de polypropylène améliorent la maniabili- té du béton et sa cohésion. Ces propriétés sont intéressantes pour les pièces à démoulage immédiat (bordures, tuyaux) en même temps qu’elles améliorent l’aspect et la précision des angles, des tranches ou arêtes des pièces moulées ou des dallages. Le grand avantage des bétons de fibres de polypro- pylène est leur bonne résistance à la fissuration due au « premier retrait », ainsi que leur résistance aux chocs. Les dosages couramment pratiqués sont de l’ordre de 0,05 à 0,2 % en volume, (0,5 à 2 kg de fibres par m3 de béton). s Applications Des propriétés précédentes découlent les applica- tions des bétons de fibres de polypropylène : • dallages industriels et chaussées ; • pièces préfabriquées (panneaux décoratifs) ; • sculptures ; • éléments réalisés avec coffrages glissants ; • mortiers projetés ; • enduits. 50 www.allislam.net Pour consulter le chapitre suivant, cliquer ici. RETOUR AU SOMMAIRE
  45. 45. PARTIE 4 LES MORTIERS ET COULIS www.allislam.net

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