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Matériaux de construction
Réalisé par :
Ahlam EL MAJID Année universitaire : 2020/2021
Filière : GÉNIE CIVIL, BÂTIMENTS ET TRAVAUX PUBLICS (BTP)
Sommaire
• CHAPITRE 1 : INTRODUCTION GENERALE
• CHAPITRE 2 : LES GRANULATS
• CHAPITRE 3 : LES LIANTS
• CHAPITRE 4 : LES BETONS
• CHAPITRE 5 : LES ENROBES
CHAPITRE 1 : INTRODUCTION
GENERALE
• L’ingénieur et les matériaux de construction
• Propriétés des matériaux de construction
• Classification des matériaux
CHAPITRE 2 : LES GRANULATS
• Définition
• Granulométrie
• Classification des granulats
• Utilisation des granulats
• Granulats pour béton
• Granulats pour chaussée
CHAPITRE 3 : LES LIANTS
• Le liant hydraulique traditionnel : la chaux
• Le liant hydraulique courant : le ciment
• Les liants hydrocarbonés ( ou produits noirs )
CHAPITRE 4 : LES BETONS
• Introduction
• Constituants d’un béton
• Mise en œuvre d’un béton
• Durcissement des bétons
• Vieillissement
• Principaux avantages et inconvénients des bétons
• Composition du béton
• Propriétés rhéologiques des bétons
• Caractéristiques essentielles des bétons (frais et durci)
• Fabrication, transport et mise en œuvre des bétons
CHAPITRE 5 : LES ENROBES
• Définition
• Constituants
• Types d’enrobés
• Propriétés des enrobés
• Formulation des enrobés
• Transport des enrobés
• Fabrication des enrobés
• Essais de contrôle sur les enrobés
CHAPITRE 1 :GENERALITES
SUR LES MATERIAUX DE
CONSTRUCTION
Objectif des sciences des matériaux de
construction
 permettre un choix optimal des matériaux de
Construction.
 Besoin d’une banque de données sur les matériaux :
 Caractéristiques des matériaux,
 Données économiques,
 Environnement réglementaire et normatif
L’ingénieur et les matériaux de
construction
CARACTERSITQUES DES MDC
 Toute valeur permettant de déterminer une propriété
donnée est appelée caractéristique.
 La connaissance des propriétés des matériaux
permet de prévoir leur capacité à résister sous des
conditions diverses.
 Quelques ex. des propriétés principales des M.D.C:
Mécaniques: contrainte, résistance, déformation,
plasticité,
Physiques: dimensions, densité, porosité,…
Chimiques: résistance à la corrosion, aux acides,…
EXEMPLE DE CARACTERSITQUES
MECANIQUES
 Déformation :
La réponse d’un un corps soumis l’application d’une
force extérieure. Celle-ci fait naître à l’intérieur du
matériau des contraintes internes pour équilibrer cette
force externe.
Exemple de contraintes.
Matériau élastique - Plastique
Exemple 1
• Soit une poutre de section (25x25) cm² :
• Avec T= 15N , L=5m, E=20GPA
• Calculer la déformation de cette poutre?
EXEMPLE DE CARACTERSITQUES
PHYSIQUES
Masses volumiques : résultat du rapport Masse /
volume du matériau.
 Masse volumique apparente
 Masse volumique absolue
Masse volumique apparente
Masse volumique absolu
EXEMPLE
• Calculer la masse volumique absolu de cet échantillon
• M=300g , V1 = 1l , V2=1,75 l
• Calculer la masse apparente pour un échantillon de M=100g ,
V=27l
EXEMPLE DE CARACTERSITQUES
PHYSIQUES
 Densité: rapport de la masse volumique du matériau
et la
masse volumique de l’eau dans les mêmes conditions
de
mesure (T = 20°c).
 Porosité : résultat du rapport du Volume des vides /
volume
du matériau. n = (Vv / VT) x 100 ; [n] = %
Matériau Densité Matériau Densité
Ciment 3,1 Cuivre 8,9
Béton 1,8-2,5 Aluminium 2,5
Fer 7,8 Pierre de taille 2,4-2,8
Matériau Porosité
Calcaire 0,8 – 2,7
sable 0-5
Granit 0,05-2,8
Exemple
• Calculer la porosité de cet échantillon :
• Vs=635 cm3 Vt=745cm3
CLASSIFICATION DES MDC
 Critères de classification :
 niveau d’élaboration (Matériau naturel, manufacturé,
industrialisé,..etc.)
 Fonction : Matériau de résistance (béton, briques, élément
d’acier,…etc) et matériau de protection (enduit, peinture,
etc…),
 Domaine d’utilisation
 Spécifique : Gros œuvre, second œuvre
 Général : Bâtiment, travaux Publics, Travaux maritimes,
…etc.
 Origine
 Matériaux fabriqués localement
 Matériaux importés
PRINCIPAUX MATERIAUX DE
CONSTRUCTION
 Liants : Ciment, bitume, chaux
 Acier,
 Terre cuite et céramique
 Béton
 Agglomérés à base de ciment : agglos, hourdis, poutrelles,…etc
 Dérivés de pétrole (plastique, peinture, bitume, feutre
bitumineux)
SITUATION DU SECTEUR DES
MATERIAUX DE CONSTRUCTION AU
MAROC
 Augmentation très importante liés au secteur du BTP en
général et celui du bâtiment en particulier.
Principal indicateur: augmentation des ventes en ciment
 Habitat social et le projet de 200000 logements,
 Infrastructures hydrauliques (barrages, AEP)
Infrastructures routières,
 Infrastructures touristiques (vision 2010)
SITUATION DU SECTEUR DES
MATERIAUX DE CONSTRUCTION AU
MAROC
Céramique
12%
Plâtre et chaux
1%
terre cuite
6%
Produits de béton
26%
Marbes
2%
Granulats
2%
Ciment et BPE
51%
REPARTITION PAR BRANCHE D’ACTIVITE
SITUATION DU SECTEUR DES
MATERIAUX DE CONSTRUCTION AU
MAROC
Céramique
12%
Plâtre et chaux
2%
terre cuite
13%
Produits de béton
26%
Marbes
14%
Granulats
6%
Ciment et BPE
27%
REPARTITION DE l’EMPLOI
SITUATION DU SECTEUR DES
MATERIAUX DE CONSTRUCTION AU
MAROC
Casa-Rabat
41%
Fes-méknes
10%
Sud
15%
Nord
15%
Oriental
10%
Settat- Benimellal
5%
Autres
4%
REPARTITION GEOGRAPHIQUE
CHAPITRE 2 : LES GRANULATS
DEFINITIONS
 Les granulats sont des grains minéraux de dimensions
comprises entre 0 et 125 mm, destinés à la confection des mortiers,
des bétons, des couches de fondation, de base et de roulement des
chaussés, des assises et des ballastes des voies ferrées.
 La nature des roches constituant les gisements est responsable
des propriétés intrinsèques (résistance, porosité, réactivité) des
granulats, par contre les caractéristiques géométriques
(granularité, forme) et de propretés sont fonction du processus
d'élaboration.
 Le choix d’un granulat est donc un facteur important de la
composition du béton, qui doit toujours être étudié en fonction des
performances attendues, spécialement sur le plan de la durabilité.
LES DIFFERENTS TYPES
DE GRANULATS
LES GRANULATS NATURELS
LES GRANULATS ARTIFICIELS
LES GRANULATS TRES LEGERS
1- LES GRANULATS NATURELS
Origine minéralogique :
Les granulats naturels, les plus utilisés pour le béton, proviennent :
 de roches sédimentaires siliceuses ou calcaires
 de roches métamorphiques telles que les quartz et quartzites
 de roches éruptives telles que les basaltes
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.
 Les granulats de carrière : sont obtenus par abattage et
concassage, ce qui leur donne des formes angulaires.
Matériaux de construction.pptx
2- 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 1250
kg/m3 pour le laitier cristallisé concassé, et 800kg/m3
pour le granulé.
 Ces granulats sont utilisés notamment dans les bétons
routiers ou pour les bétons réfractaires.
 D’autres sous-produits sont également utilisés : scories,
mâchefer...
2- LES GRANULATS ARTIFICIELS
Granulats allégés par expansion ou frittage :
 Les plus usuels sont l’argile ou le schiste expansé (norme
NF P 18-309) et le laitier expansé (NF P 18-307).
La masse volumique varie entre 400 et 800 kg/m3 selon le type
et la granularité.
 Ils permettent de réaliser 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.
3- LES GRANULATS TRES LEGERS
 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
coffrant, blocs de remplissage, dalles, ou rechargements sur
planchers peu résistants.
QUELS GRANULATS EMPLOYER POUR LE BETON?
CARACTERISTIQUES DES GRANULATS
 I- LES CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES
 II- LES CARACTERISTIQUES PHYSICO-CHIMIQUES
 III- LES CARACTERISTIQUES MECANIQUES
I- LES CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES
I-1- Granulométrie :
L’analyse granulométrique consiste à classer en
classe granulaire un échantillon d’essai ou une masse
de concassé ou roulé.
• II- Appareillage :
• -Une passoire et tamis de contrôle.
• -Une balance de 15 Kgs au gramme prés.
• -Une étuve de séchage avec thermostat.
• -Des plateaux 50x50x10 cm..
• -Un arrosoir.
• -Des pinceaux.
• Principe de la méthode :
• L’essai consiste à fractionner, au moyen d’une série de tamis ou
passoires un matériau de plusieurs catégories de grains
décroissants.
• On appelle refus sur un tamis ou une passoire le matériau qui
est retenu.
• On appelle tamisat, le matériau qui passe.
• Les poids des différents refus sont rapportés au poids initial du
matériau.
• Les pourcentages obtenus servent à faire la courbe
granulométrique.
Matériaux de construction.pptx
• Formules
• -Poids de l’échantillon : déterminé par pesée directe.
• -Poids du refus cumulé : déterminé par pesée directe.
• -Refus cumulé (en%)= poids du refus cumulé x100 /poids de
l’échantillon
• -Complément à 100 des refus cumulés = 100 – refus cumulé en
(%).
• -Tamisat en (%) : avant le fractionnement, le % du tamisat est
égal au complément à 100 des refus cumulés.
INTERPRETATION
• La courbe granulométrique est le résultat de l’essai, elle nous
renseigne sur son uniformité, on caractérise un sol par la
granulométrie c’est- à – dire par le coefficient d’uniformité ou
coefficient de Hazen, qui est défini comme suit :
• Cc coefficient de courbure
Cc= (d30)2/d60 x d10
• C c > 5 et 1 < C c < 3 : le sol est dit bien gradué
TD
Massedel’échantillionaprèslavageetséchage:M=3000g
Ouverture de
tamis (mm)
Masse de
refus partiel
(g)
Masse de
refus cumulés
(g)
Pourcentage
de refus
cumulés
Pourcentage
cumulés
de tamisat
16 0
14 30
12,5 270
6,3 300
5 450
2,5 690
1,25 630
0,63 570
0,315 10
0,16 20
0,08 10
Fond 1
• Compléter le tableau et tracer la courbe granulométrique?
• Calculer le coefficient de HAZEN et de courbure ?
• INTERPRETER ?
I- LES CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES
I-2- Classes granulaires :
Un granulat est caractérisé du point de vue granulaire par sa classe
d/D. Lorsque d est inférieur à 2 mm, le granulat est désigné 0/D.
La norme 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 = 25 mm ; D =50 mm
I- LES CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES
I-3 MODULE DE FINESSE:
La norme définit le module de finesse = 1/100 ème de la somme
des refus, exprimés en pourcentages, sur les différents tamis de la
série suivante : 0,16 - 0,315 - 0,63 - 1,25 - 2,5 - 5,0 mm.
1,8 < MF < 2,2 : Sable convenable pour obtenir un béton
d'ouvrabilité satisfaisante et de bonne résistance avec des
risques de ségrégations limités.
2;2 < MF < 2,8 : facilité de mise en oeuvre et bonne
résistance du béton
2,8 < MF < 3,2 : Béton de résistances élevées mais de moins
bonne ouvrabilité et des risques de ségrégation.
TD
• Calculer le module de finesse des granulats à partir de
l’analyse granulométrique précédant et interpréter ?
I- LES CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES
I-4 COEFFICIENT D’APLATISSEMENT:
Il caractérise la forme du granulat à partir de sa plus
grande dimension et de son épaisseur.
Le principe consiste à réaliser un double tamisage :
- le premier dans un tamis à mailles carrées permet de
séparer les granulats en classe d/D successives tel que
D=1.25d
- puis les différentes classes sont tamisée une à une dans
des tamis composés de fentes dont la largeur est égale à
d/1.58
• On prend un échantillon de masse M ≥ 0.2 D , D étant en mm
le diamètre maximum des granulats , la masse M est exprimée
en kg.
L’échantillon est tamisé afin de mettre de coté les éléments
inférieurs à 4 mm et supérieurs à 80 mm qui sont pesés. La
masse restante est utilisée pour déterminer le cœfficient
d’aplatissement A.
Le premier tamisage est effectués , chaque fraction étant
pesée au gramme prés , puis tamisées dans le tamis à fente
correspondant . Le passant de chaque grille est pesé
également au gramme prés.
Analyse des résultats
•
Par fraction de matériau , le coefficient d’aplatissement A est égal à :
• A = Mei / Mai x 100
• Mei : masse de la fraction de matériau.
Mai : masse du passant à travers le tamis à fente.
Le coefficient global d’un matériau est calculé en faisant la somme des masses de fraction granulaire et la somme
des passant , avec la même formule que ci-dessus.
• Forme d’un granulat :
L : plus grande dimension
E : plus petite épaisseur
G : plus grande épaisseur
Le coefficient A est le pourcentage pondéral des éléments qui vérifient la relation G/E > 1.58
• Le coefficient d’aplatissement est noté FI dans les tableaux de classements , plus il est élevé , plus la proportion de
granulats plats ou allongés est importantes.
On retient les matériaux avec un FI ≤ à 35
II- LES CARACTERISTIQUES PHYSICO-
CHIMIQUES
II-1 MASSE VOLUMIQUE:
REELLE:
C'est le quotient de la masse sèche du granulat par le
volume occupé par la matière solide sans aucun vide entre les
grains.
APPARENTE:
C’est la masse du granulat sec occupant l’unité de volume.
Elle dépend du tassement des grains.
II- LES CARACTERISTIQUES PHYSICO-
CHIMIQUES
II-2 FOISONNEMENT DU SABLE:
 C’est le volume occupé par un poids donné de sable sec
augmente en même temps que son humidité.
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.
Principe
L’essai consiste à mesurer la variation de la masse volumique
apparente d’un échantillon de sable en fonction de
l’accroissement progressif de sa teneur en eau. Les résultats
sont portés sur un graphique en vue de tracer la courbe de
foisonnement du sable testé.
Matériel utilisé
le même matériel utilisé pour la mesure de la masse volumique
apparente d’un agrégat.
• Mode opératoire.
Peser 2 kg de sable sec (w = 0%) et mesurer sa masse
volumique apparente (moyenne de 3 essais), Ajouter 1% d’eau
soit 20 g à l’échantillon sec (2000 g) et bien mélanger. Mesurer
la nouvelle masse volumique apparente, Refaire l’opération pour
les valeurs de teneur en eau suivantes : 2%, 3%, 4%, 5%, 7%,
10%.
Mode opératoire
Matériaux de construction.pptx
TD
• Tracer la courbe de foisonnement du sable ?
Masse volumique
apparente sèche
(kg/m3)
1600 1500 1400 1300 1200 1100
Pour une masse volumique ap Humide du sable égal à 1 120
kg/m3 et une teneur en eau w=8%
 Calculer la masse sèche du sable?
 Calculer la masse d’eau contenue dans le sable pour w=8%.?
II- LES CARACTERISTIQUES PHYSICO-
CHIMIQUES
II-3 POROSITE:
C’est le rapport du volume des vides contenus dans
les grains au volume des grains, exprimé en pourcentage.
II- LES CARACTERISTIQUES PHYSICO-
CHIMIQUES
II-4 PROPRETE DES GRANULATS:
PROPRETE SUPERFICIELLE: La propreté est caractérisée
par la teneur en particules fines (< 0,5 mm) essentiellement
argileuses ou d’origine végétale ou organique
EQUIVALENT DE SABLE: Dans le cas des sables, le degré
de propreté est fourni par l’essai appelé « équivalent de sable
piston PS » qui consiste à séparer le sable des particules très
fines qui remontent par floculation à la partie supérieure de
l’éprouvette où l’on a effectué le lavage.
MODE OPERATOIRE
• Préparer 5 litres de solution lavante en diluant une dose de solution
lavante concentrée* de 125 cm3 dans 5 litres d’eau déminéralisée.
(Conservation 2 à 4 semaines)
- Tamiser le matériau à tester de façon à séparer les éléments
sableux les plus grossiers des particules fines (fraction 0/2), puis en
prélever 120 gr.
- Remplir une éprouvette avec la solution lavante jusqu’au premier
trait de jauge.
- Verser les 120 gr de l’échantillon dans l’éprouvette à l’aide de
l’entonnoir. Préparer de la même façon une seconde éprouvette.
- Laisser les deux éprouvettes au repos pendant 10 minutes.
- Boucher les éprouvettes à l’aide des bouchons et les agiter avec la
machine agitatrice.
- Remplir les éprouvettes jusqu’au second trait de jauge en lavant le
bouchon et les parois intérieures afin de récupérer toutes les
impuretés et le sable au fond des tubes.
- Laisser reposer chaque éprouvette 20 minutes en tenant compte
des décalages de temps dus aux manipulations.
- Abaisser le piston dans le liquide pour séparer le floculat de l’eau.
Matériel utilisé
ESSAI D’EQUIVALENT DE SABLE
Matériaux de construction.pptx
Matériaux de construction.pptx
Application
Calculer la propreté des sables de ces 3 échantillons
Échantillion 1 : h1=65 et h2=60
Échantillion 2 : h1=120 et h2=90
Échantillion 1 : h1=140 et h2=70
Interpréter et citer ces utilisations ?
III- LES CARACTERISTIQUES MECANIQUES
III-1 ESSAI MICRO DEVAL:
L’essai Micro-Deval (MDE) permet de déterminer
la résistance à l’usure d’un échantillon de granulat.
Mode opératoire :
•
1°) Prise d’essai de 500g lavée et séchée
2°) Mise en place dans un tambour avec 5kg de billes
métalliques calibrées et 2.5 litres d’eau.
3°) Appliquer une rotation de 12 000 tours au tambour à la
vitesse de 100 tours/minute.
4°) Retirer alors la prise de l’essai, pour lavage au-dessus d’un
tamis de 1.6mm.
5°) Peser le refus (m) à ce tamis après séchage
Calcul du MDE :
•
Calculer alors le coefficient MDE pour chaque cylindre de cette
façon :
• MDE = (500 - m) / 5
• avec m masse du refus à 1.6 mm.
Interprétations
III- LES CARACTERISTIQUES MECANIQUES
III-2 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
•
Un échantillon de fraction 10/14 mm (par exemple) et de masse sèche
à 5000 g ± 5 g (M0) est placé dans un tambour contenant 11 boulets
d’acier normalisés.
Au cours de l’essai, le tambour effectue 500 tours à une vitesse de
rotation comprise entre 31 et 33 tours/min.
La friction des granulats entre eux et des granulats contre les boulets et
les parois du tambour provoque leur dégradation plus ou moins accrue.
L’ échantillon est ensuite retiré est lavé au dessus d’un tamis avec des
mailles de 1.6 mm . On pèse le refus après séchage (M1).
Le Coefficient Los Angeles (LA) est un pourcentage en masse du rapport
des éléments passant au tamis de 1.6 mm séchés après lavage et la
masse sèche initiale des granulats intacts.
Mode opératoire :
Calcul du LA
• LA = 100*( Mo – M1)/Mo
• avec Mo masse initiale de l’échantillon
• LA correspond au pourcentage de fines produit par l’essai.
La norme classe les matériaux suivant un code tenant compte
de la friabilité et de la dureté des matériaux pour l’utilisation
en couche de base , de liaison et fondation .
• Plus LA est élevé, moins le matériau est dur.
Interprétations
INFLUENCE DES CARACTERISTIQUES DES
GRANULATS SUR LES PROPRIETES DES BETONS
1- NATURE MINERALOGIQUE:
Les caractéristiques intrinsèques des granulats en dépendent:
- un granulat calcaire à faible coefficient de dilatation thermique est
favorable pour s'opposer à la fissuration de retrait thermique, mais
défavorable du point de vue de la tenue dans un milieu agressif acide;
- la présence de clivages dans les minéraux (micas, feldspaths, etc.) accroît
les retraits.
2- ALCALI –REACTION:
-Les granulats doivent être qualifiés vis-à-vis de l'alcali-réaction
( granulats potentiellement réactifs ou non qualifiés )
- Détermination de la teneur en alcalins actifs afin de pouvoir,
éventuellement, établir le bilan des alcalins d'une formulation de béton
INFLUENCE DES CARACTERISTIQUES DES
GRANULATS SUR LES PROPRIETES DES BETONS
3- GRANULARITE DES SABLES:
 C'est l'un des termes les plus importants notamment pour les
paramètres suivants:
- teneur en fines;
- teneur en éléments fins jugés par le module de finesse;
- continuité et régularité de la granularité.
 Le module de finesse (MF) permet de juger globalement de la
granularité d'un sable: l'optimum qui donnera le meilleur
compromis résistance maniabilité maintien de l'homogénéité se
situe à 2,5±0,35 environ.
 Une bonne continuité de la courbe granulométrique est
nécessaire pour obtenir un béton maniable.
INFLUENCE DES CARACTERISTIQUES DES
GRANULATS SUR LES PROPRIETES DES BETONS
4- PROPRETE DES SABLES:
Pour les fillers (correcteurs granulométriques):
 le critère retenu est la valeur de bleu à la tache V Bla.
Pour les sables, le dispositif de contrôle est à double détente:
 On pratique une mesure d'équivalent de sable,
 si c’est négatif, un essai de bleu à la tache (V Bla).
La pollution des granulats accroît la demande en eau, fait chuter les
résistances et plus particulièrement la résistance au jeune âge,
augmente les retraits et nuit à la durabilité des bétons
INFLUENCE DES CARACTERISTIQUES DES
GRANULATS SUR LES PROPRIETES DES BETONS
5- MATIERES ORGANIQUES DANS LES SABLES (Test
colorimétrique):
On soumet les sables à un test colorimétrique donnant une
réponse par oui ou par non
Leur présence peut perturber la prise, faire chuter les
résistances, surtout au jeune âge, et donner lieu à des taches sur
les parements.
6- TENEUR EN ELEMENTS COQUILLIERS:
Dans les sables, le critère d'acceptation est l’essai de friabilité.
Une valeur élevée indique de fortes proportions d'éléments
tendres ou friables nuisibles à l'aspect des parements et à la
durabilité des bétons, surtout des dallages et des chaussées.
INFLUENCE DES CARACTERISTIQUES DES
GRANULATS SUR LES PROPRIETES DES BETONS
7- GRANULARITE DES GRAVILLONS:
Elle est fixée par le D prescrit ou admissible pour le béton à
préparer en fonction de critères liés à la mise en oeuvre
Les spécifications fixent les limites pour le passant au tamis
intermédiaire (d+D)/2 garantissant une continuité suffisante ne
nuisant pas à la maniabilité.
8- ABSORPTION D'EAU:
Une valeur élevée est défavorable pour la durabilité des bétons
car elle facilite la carbonatation, la pénétration de l'eau et des
chlorures, la dégradation par le gel.
Elle nuit aussi au maintien de la maniabilité du béton frais, ce
qui peut se compenser par un pré mouillage des granulats.
INFLUENCE DES CARACTERISTIQUES DES
GRANULATS SUR LES PROPRIETES DES BETONS
9-RESISTANCE MECANIQUE LOS ANGELES:
On limite sa valeur pour ne pas risquer d'avoir un mélange
dont la granularité pourrait évoluer pendant le malaxage ou le
transport en camion, ce qui modifierait les propriétés des bétons.
10-COEFFICIENT D'APLATISSEMENT DES GRAVILLONS:
C'est une mesure de la quantité d'éléments plats et allongés
qui permet de juger de la forme des grains.
Une mauvaise forme nuit à la maniabilité, ce qui risque d'être
compensé par un accroissement du dosage en eau, et favorise la
ségrégation et l'apparition de défauts d'aspect.
INFLUENCE DES CARACTERISTIQUES DES
GRANULATS SUR LES PROPRIETES DES BETONS
11- PROPRETE DES GRANULATS:
La pollution des granulats accroît la demande en eau, fait chuter
les résistances et plus particulièrement la résistance au jeune âge,
augmente les retraits et nuit à la durabilité des bétons
12- HOMOGENEITE
C'est une mesure, peu courante, de la teneur en grains légers,
de masse volumique inférieure de 400 kg/m3, par rapport à. celle de
l'échantillon, d'un granulat.
Ces grains légers sont souvent nuisibles quant à l'aspect des
parements et à leur durabilité, à la tenue au gel et à la résistance à
l'usure des dallages et des chaussées
INFLUENCE DES CARACTERISTIQUES DES
GRANULATS SUR LES PROPRIETES DES BETONS
13- IMPURETES PROHIBEES :
Il s'agit de débris végétaux, charbons, grains légers, etc.
déterminés par triage manuel sur tamis.
Ces éléments nuisent à la durabilité du béton et à l'aspect des
parements et surtout des dallages et des chaussées
CHAPITRE 3 : Les liants hydrauliques
SOMMAIRE
Définitions et historique
 Composition
 Fabrication du ciment
Caractéristiques ( mécanique, physique , chimique)
 Différents types de ciments (CPA, CPJ, Ciment blanc…)
 Environnement réglementaire et normatif
 Situation au Maroc
EXTRACTION
ET
CONCASSAGE
PREHEMOGEN
EISATION
CUISSON OU
CALCINATION
BROYAGE ET
STOCKAGE
DEFINITION ET HISTORIQUE
 Le ciment est une poudre minérale, dont la propriété est de
durcir sous l'eau. De ce fait le ciment Portland est appelé
liant hydraulique.
Les Romains connaissaient déjà le secret de la production
d’un matériau hydraulique dense et durable en mélangeant
de la chaux avec des matériaux de l’origine volcanique pour
former du silicate de calcium hydraté, très semblable à celui
qu’on retrouve dans la pâte du ciment hydratée.
Les connaissances des Romains furent perdues et ne furent
retrouvées qu’à la fin de 18e siècle.
DEFINITION ET HISTORIQUE
1824 : L'écossai ‘’Aspdin’’ prit un brevet d'invention, sur la
fabrication d'un liant à partir d'un mélange de chaux et
d'argile qu'il appela "ciment Portland" à cause de l'aspect
présenté par ce liant durci qui rappelait celui de la pierre
calcaire de la Presqu'île de Portland. C’est le premier ciment.
XXe siècle a ouvert la voie aux ciments artificiels qui
prendront progressivement le pas sur les chaux .
L’accélération sera plus manifeste à l’issue de la deuxième
guerre mondiale lorsque le secteur du bâtiment produit
essentiellement des logements neufs bâtis à partir d’éléments
préfabriqués et, n’utilisant plus les chaux. C’est l’époque
charnière où la chaux est en passe d’abandon.
DEFINITION ET HISTORIQUE
Le développement n'a pu s'effectuer que grâce à
l'apparition de matériels nouveaux : fours rotatifs et
broyeurs à boulets en particulier.
Les procédés de fabrication n'ont pas cessé de se
perfectionner. Pour produire une tonne de clinker,
constituant de base du ciment, il fallait en 1870 : 40 heures,
actuellement, il faut environ 3 minutes.
COMPOSITION
Les principaux constituants du ciment Portland sont:
- Le silicate tricalcique (Alite) (C3S) 3CaO.SiO2
- Le silicate bicalcique (Bélite) (C2S) 2CaO.SiO2
- L'aluminate tricalcique (Célite) (C3A) 3CaO.Al2O3
- Le ferroaluminate tétracalcique (C4AF) 4CaO.Al2O3.Fe2O3
Constituants C2S C3S C3A C4AF
(%) 7 - 30 50- 75 0 - 20 0 - 16
HYDRATATION DES CIMENTS
 Les constituants anhydres donnent en présent d’eau
naissance à des silicates et aluminates de calcium hydratés
Formation d’un gel micro-cristalin à l’origine du
phénomène de prise : c’est le développement et la
multiplication des ces micro-cristaux dans le temps qui
expliquent l’augmentation de la résistance mécaniques des
bétons.
Dans son évolution, la pâte de ciment passe par trois
phases:
Phase dormante : c’est la phase ou la pâte reste en
apparence inchangée pendant un certain temps ( de
quelques minutes à quelques heures )
HYDRATATION DES CIMENTS
Phase de début et fin de prise : Phase caractérisée
par l’augmentation brusque de la viscosité de la pâte
de ciment. La fin de cette phase correspond à
l’obtention d’un matériau rigide ( Durée de prise de
ciment mesurable au laboratoire).
 Phase de durcissement : phase durant laquelle
l’hydratation du ciment se poursuit et se caractérise
par une augmentation sensible de la résistance
mécanique. La valeur caractéristique est celle obtenue
à 28 jours.
FABRICATION DES CIMENTS
 le constituant principal du ciment est le clinker. Il est
obtenu à partir de la cuisson d’un mélange approprié
constitué en majorité de calcaire (75-80%) et complété par
d’autres matériaux ( argile, sable, oxyde de fer …etc.). En
effet, le calcaire n'est pas assez impur pour contenir les
quantités adéquates d'oxydes, pour assurer une bonne
composition de matières crues pour l'alimentation du four.
Par conséquent, il est nécessaire d'ajouter au calcaire
d'autres matières qui fourniront les quantités d'oxydes
manquantes.
Etude d’optimisation de la composition chimique.
EXTRACTION ET CONCASSAGE
 Les matières premières sont généralement extraites de
carrières à ciel ouvert.
Les éléments sont concassés en éléments de diamètre
maximal de 50mm.
Les grains de calcaire et d’argile sont intimement mélangés
par broyage et malaxage complétées par d’autres matériaux
conformément aux proportions définies dans l’étude de la
matière première.
Le mélange est préparé automatiquement sous forme de
poudre (voie sèche) ou de pâte (voie semi-humide ou humide)
en fonction de la technique utilisée.
La voie sèche est la technique la plus utilisée.
EXTRACTION ET CONCASSAGE
PREHOMOGENEISATION
 la préhomogénéisation permet d’atteindre un dosage
parfait des deux constituants essentiels du ciment par
superposition de multiples couches dans des halls de
préhomogénéisation.
A la sortie du hall, le mélange est très finement broyé dans
des broyeurs sécheurs pour éliminer l’humidité résiduelle et
obtenir une poudre appelé (cru) avec la finesse requise.
Le cru est à nouveau homogénéisé et stockés dans des silos
avant l’introduction au four.
HALL DE PREHOMOGENEISATION
CUISSON OU CALCINATION
Quelque soit la technique utilisée pour la préparation du cru,
la phase de cuisson comporte deux parties :
 un échangeur de chaleur comportant 4 à 5 cyclones dans
lesquels la poudre déversée à la partie supérieur jusqu’à
l’entrée du four, elle se réchauffe progressivement en contact
avec les gazs sortant du four et se décarbonate en partie.
La poudre est ainsi portée d’environ 50°C à 1000°C en un
temps très court.
CUISSON OU CALCINATION
Le mélange est ensuite introduit au four rotatif (1450°C). Il
s’agit d’un four horizontal cylindrique en tôle d’acier avec
revêtement réfractaire de 60 à 150m de longueur et de 4 à 5
m de diamètre. Il tourne à une vitesse de 1 tour/minute
 A ce stage, on atteint la phase de clinkérisation: il y’a
formation des principaux composants du clinker.
En effet, sous l’effet de la chaleur, les constituants d’argile
ou d’autres matériaux ( silicates d’alumine et d’oxyde de fer)
se combinent avec la chaux provenant du calcaire pour
donner lieu aux silicates et aluminates de chaux
CUISSON OU CALCINATION
1220°C
2 CaO + SiO2 2 CaO,SiO2 Bélite : C2S
1220°C
3 CaO + SiO2 3 CaO,SiO2 Alite : C3S
1450°C
3 CaO + Al2O3 3 CaO,Al2O3 Célite : C3A
1450°C
4 CaO + Fe2O3 + Al2O3 4CaO.Al2O3.Fe2O3
l’aluminoferrite tétracalcique : C4AF
BROYAGE ET STOCKAGE
 A la sortie du four le clinker tombe sur des refroidisseurs à
grille qui ramène sa température à 70°C. ce choc thermique
donne naissance à des granulats de diamètres variant entre 1
et 10mm.
Le clinker est acheminé vers les trémies des broyeurs où il
est finement broyé avec 3 à 5% de gypse pour régulariser sa
prise.
Dans certains cas, en plus du gypse, on ajoute d’autres
constituants tels que : le laitier des hauts fourneaux, les
pouzzolanes, les cendres volantes ou les fillers pour
l’obtention des différents types de ciment.
BROYAGE ET STOCKAGE
Le ciment peut être stocké selon deux modes :
 stockage en vrac en silos, le transport entre usine et le
site d’utilisation se fait dans des camions, trains ou par
bateau.
Stockage en sacs en palettes, le transport est réalisé
généralement par camions.
SCHEMA DES DIFFERENTES PHASES DE
PRODUCTION DU CIMENT
Classification des ciments
• Classification des ciments en fonction de leur composition
• CEM I: Ciment portland (CPA - dans la notation française),
• CEM II: Ciment portland composé ( CPJ),
• CEM III: Ciment de haut fourneau (CHF),
• CEM IV: Ciment pouzzolanique (CPZ),
• CEM V: Ciment au laitier et aux cendres (CLC).
; h cw(
• Classification des ciments en fonction de leur résistance
normale
Matériaux de construction.pptx
DIFFERENTS TYPES DE CIMENTS
1- Ciment Portland Artificiel (CPA)
Composition :
résulte du broyage du clinker et du sulfate de calcium (gypse ou anhydrite)
pour régulariser la prise, et éventuellement de fillers en faible quantité (<3%).
La teneur en clinker est au minimum 95%.
Domaine d’utilisation :
Les CPA ordinaires conviennent pour des travaux de toute nature; béton armé ou béton
précontraint. Par contre, leurs caractéristiques n'en justifient pas l'emploi pour les
travaux de maçonnerie courante et les bétons de grande masse ou faiblement armé.
Les CPA "Rapide", conviennent pour les mêmes travaux; mais permettent un
décoffrage rapide, appréciable notamment en préfabrication.
Les CPA 65 et 65R conviennent pour les travaux de B.A. et B.P pour lesquels est
recherchée une résistance exceptionnelle.
Les caractéristiques du ciment portland
• 1-La prise
• Dès que le ciment anhydre a été mélangé avec de l’eau,
l’hydratation commence et les propriétés de la pâte ainsi
obtenue sont évolutives dans le temps. Tant que cette
hydratation n’est pas trop avancée la pâte reste plus ou moins
malléable, ce qui permet de lui faire épouser par moulage la
forme désirée. Mais au bout d’un certain temps, les cristaux
d’hydrayes prenant de plus en plus d’importance, le mélange a
changé de viscosité et se raidit, on dit qu’il se fait priser.
• Le début de prise correspond au moment où l'on observe une
augmentation de la viscosité , ou raidissement de la pâte, ce
qui, dans la pratique, se mesure au moyen de l'aiguille
normalisée (appareil de Vicat) et correspond au temps écoulé
depuis le gâchage de la pâte jusqu'au moment où l'aiguille
s’arrête à une distance (d = 4 mm ±1 mm) du fond de l’anneau
de 40 mm de hauteur remplie de pâte pure de ciment.
• De même, la fin de prise correspond au moment où l'aiguille
ne s'enfonce plus dans l’anneau.
Le phénomène de prise du ciment est lié à de nombreux
paramètres tels:
• la nature du ciment,
• la finesse de mouture du ciment; plus son broyage a été
poussé, plus le temps de prise est court,
• la température; alors qu'à zéro degré la prise est stoppée, plus
la température ambiante est élevée plus la prise est rapide,
pour un ciment donné le début de prise sera de 18 heures à 2
ºC, de 5 heures à 10 ºC, de 3h 30 à 20 ºC et de 30 min à 35 ºC,
• la présence de matières organiques dans l'eau ou dans l'un
des autres constituants du béton qui ralenti la prise,
• l'excès d'eau de gâchage qui a, entre autres inconvénients,
une action retardatrice sur la prise
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• En fonction de leur classe de résistance, les normes spécifient
un temps de prise minimum qui est, à la température de 20
ºC, de:
1 h 30 pour les ciments de classes 35 et45.
1 h pour les ciments des classes 55 et HP.
• Il est à noter que pratiquement tous les ciments ont des
temps de prise largement supérieurs à ces valeurs minimales,
l'ordre de grandeur étant de 2 h 30 à 3 h pour la majorité des
ciments
2-Durcissement :
• C’est la période qui suit la prise et pendant laquelle se
poursuit l’hydratation du ciment. Sa durée se prolonge
pendant des mois au cours desquels les résistances
mécaniques continuent à augmenter.
• Comme le phénomène de prise, le durcissement est sensible à
la température, ce qui conduit notamment en préfabrication,
à chauffer les pièces pour lesquelles on désire avoir des
résistances élevées au bout de quelques heures.
• Prise et durcissement des constituants du clinker:
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• N.B :
Dans une poudre de ciment portland en contact avec l’eau,
l’aluminate tricalcique (C3A) réagit en premier, se dissous et se
recristallise. Vient ensuite la réaction d’hydrolyse, de l’alite-
Silicate tricalcique (C3S) forme autour des grains une pellicule de
gel et met en même temps des ions Ca2+ en solution. L’hydrolyse
et la recristallisation de (C3A) sont rapides. Cette activité est si
grande qu’il faut la retarder car elle conduirait à des prises trop
rapides et rendrait le liant inutilisable sur chantier.
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Caractéristiques physiques
• La finesse de mouture (finesse de Blaine)
• Elle est caractérisée par la surface spécifique des grains de
ciment, exprimée en (cm2/g). Dans les cas courants, elle est de
l'ordre de 3000 à 3500 cm2/g.
• Plus la finesse de mouture est grande, plus la vitesse des
réactions d'hydratation est élevée et plus ces résistances
mécaniques à un âge jeune sont grandes, par contre plus le
ciment est sensible à l'éventellement et plus le retrait est
important. En outre, la finesse de mouture influence la
plasticité et la cohésion de la pâte de ciment à l'état frais, ainsi
que son pouvoir de rétention d'eau et la ressuée.
• La surface massique de ciment étudié n’est pas mesurée
directement, mais par comparaison avec un ciment de
référence dont la surface massique est connue. Il s’agit de
faire passer un volume d’air connu au travers d’une poudre de
ciment. Toutes choses étant égales par ailleurs, plus la surface
massique de cette poudre est importante et plus le temps t
mis par l’air pour traverser la poudre est longue: Dans les
conditions normalisées décrites, la surface est proportionnelle
à .
• L'appareil utilisé pour déterminer la finesse de mouture de
ciment est appelé «Perméabilimètre de Blaine». Cet appareil
se compose pour l’essentiel d’une cellule dans laquelle est
placé le ciment à tester et d’un manomètre constitué d’un
tube en verre en forme de U rempli, jusqu’à son repère
inférieur (n° 4) d’une huile légère. La cellule est équipée d’une
grille en sa partie inférieure. Un piston sert à tasser le ciment
dans la cellule sous un volume V défini.
Le retrait
• La pâte de ciment se rétracte dans l'air sec (alors qu'au
contraire elle gonfle dans l'eau), ce phénomène se
poursuivant dans le temps et ceci pendant des durées
d'autant plus longues que les pièces sont massives. C'est le
retrait qui est cause des fissures que l'on observe dans des
pièces en béton.
• En fait il existe plusieurs types de retrait:
• Le retrait avant prise dû essentiellement à la perte prématurée d'une
partie de l'eau de gâchage par évaporation et dont l'amplitude est dix
fois celle du retrait hydraulique classique. Ce retrait qui provoque des
contraintes de traction supérieures à la résistance du béton à la
traction, qui est alors pratiquement nulle, se traduit par l'apparition, à
la surface du béton encore plastique, de grosses crevasses peu
profondes, pouvant être refermées par talochage,
• le retrait hydraulique, qui découle d'une part de la contraction de
Chatelier (le volume des hydrates est inférieur au volume des
constituants de départ) et d'autre part du retrait de dessiccation
(contraction au séchage), est de l'ordre de 0,2 à 0,4 mm/m pour les
bétons. Dans le cas de béton à faible rapport E/C, la dessiccation
d'origine "endogène" (consommation de l'eau de gâchage pour
hydratation) peut être prépondérante sur la dessiccation par séchage,
• le retrait thermique, qui est dû à la contraction du béton lors de son
refroidissement.
L'importance du retrait hydraulique, en dehors du facteur de
temps, est fonction de nombreux paramètres parmi lesquels:
• la nature du ciment
• le dosage en eau
• la propreté des sables
• la forme et la dimension des granulats
Chaleur d'hydratation
• Le phénomène de prise du ciment s'accompagne d'une
réaction exothermique dont l'importance dépend de
différents paramètres, en particulier:
• la finesse de mouture: plus le ciment est broyé fin, plus la
chaleur d'hydratation est élevée
• la nature des constituants: les ciments CPA comportant
presque exclusivement du clinker dégagent plus de chaleur
que des ciments avec constituants secondaires
• la nature minéralogique du clinker: plus les teneurs en
aluminate tricalcique (C3A) et silicate tricalcique (C3S) sont
élevées, plus la chaleur d'hydratation est forte
• la température extérieure
Stabilité de volume
• La réaction d'hydratation est accélérée par un traitement
thermique de la pâte, de façon à pouvoir constater l’expansion
éventuelle du ciment dans un délai très court.
• Un essai permet de s'assurer que le ciment ne contient pas de
substances susceptibles de provoquer une expansion
dangereuse au cours du temps.
• On simule l'effet du temps en accélérant les processus de
durcissement par une cuisson à 100 °C pendant 2 heures
d'une pâte durcie de ciment à consistance normale âgée de 24
heures. Pour mesurer l'expansion, on utilise les aiguilles de Le
Chatelier ,La différence d'ouverture des aiguilles avant et
après cuisson doit rester inférieure à 10 mm.
• on contrôle la pureté et la stabilité des ciments portland par
voie chimique tels:
• Perte au feu
• Insoluble
• Teneur en SO3, en MgO, en C3A etc..
Résistance à la compression
Les résistances mécaniques des ciments sont déterminées par les essais sur mortier dit
"normal", à 28 jours d'âges en traction et en compression des éprouvettes 4 x 4 x 16 cm. La
résistance du mortier est alors considérée comme significative de la résistance du ciment. Elle
dépend de la classe de ciment et est exprimée en Mpa.
Le mortier utilisé est réalisé conformément à la norme EN 196-1. Le sable utilisé est un sable
appelé "sable normaliser CEN EN 196-1".
Pour chaque type de ciment, il existe effectivement plusieurs classes de résistances pour
lesquelles les fabricants garantissent des valeurs minimales et maximales.
Expériences
• 1. Masse volumique absolue
• Objectif de l’essai
• Il s’agit de mesurer la masse volumique absolue du ciment anhydre qui varie en
fonction de la composition du ciment, tout en restant comprise entre 3,0 et 3,2
g/cm3.
• Principe de l’essai: (avec le pycnomètre )
• On repère en comparant la masse (mc) d’un volume connu de ciment (Vc) à la
masse (mt) d’un même volume d’un liquide dont la masse volumique (ρt) est
connue. La masse (ρc) s’en déduit en écrivant:
• Principe de la mesure: (avec le chantelier) – Voluménomètre.
• Il consiste à mesurer le déplacement du niveau de liquide contenu dans un
récipient à col étroit, lorsqu’on y introduit la poudre dont on cherche la masse
volumique absolue.
La méthode nécessite également une balance au décigramme, voluménomètre
et un liquide inerte vis-à-vis de la poudre: ce sera par exemple du tetrachlorure
de carbone, si la poudre est du ciment (ou bien on peut remplacer le
tetrachlorure par le pétrole).
• Équipement nécessaire
• Un voluménomètre d’une contenance minimale de 50 cm3.
• Un récipient contenant de l’eau à 20 ±1 °C.
• Un liquide qui ne doit pas être réactif avec le ciment, du
toluène par exemple ( le tetrachlorure, le benzène,
cancérigène, le pétrole, ne doit plus être utilisé).
• Une balance. La précision de la balance devra être adaptée à
la masse de l'échantillon utilisé.
• Un thermomètre, précis à 0,1 °C, permettant de connaître la
température du laboratoire.
• Conduite de l’essai: (Mode opératoire).
• Remplir l’appareil de tétrachlorure de carbone jusqu’à ce que le
niveau parvienne entre les divisions zéro et 1. Éviter de mouiller les
parois lors du remplissage. Immerger le voluménomètre dans un
récipient contenant de l’eau à 20±1 °C. Pendant l’équibrage de
température, peser une masse de ciment de 64 g à 0,1 g près.
• Repérer exactement le niveau atteint N0.
• Verser le ciment très lentement (en ¼ d’heure environ) dans
l’appareil en prenant garde à ne pas laisser de dépôt sur les parois.
• Déplacer le voluménomètre contenant le ciment, de récipient et le
poser sur la table.
• Boucher le voluménomètre, l’incliner à 45° par rapport à la table et
le faire rouler avec un mouvement de va-et-vient de manière à
faciliter de départ de l’air. Replacer l’appareil dans le bain et lire le
niveau N1 du liquide après équilibrage de température.
• La masse volumique absolue est donnée par le rapport:
• 2. Mesure de finesse :
• Objectif de l’essai
• Les ciments se présentent sous forme de poudre finement
divisée. Cette finesse est une caractéristique importante: lors
du gâchage, plus la surface de ciment en contact avec l’eau est
grande et plus l’hydratation est rapide et complète.
• L’objectif de l’essai est d’apprécier la surface spécifique .
• Principe de l’essai
• L’essai a pour but de calculer le débit d’air susceptible de
passer à travers la poudre.
• La surface massique du ciment étudié n’est pas mesurée
directement, mais par comparaison avec un ciment référence
dont la surface massique est connue. Il s’agit de faire passer
un volume d’air connu au travers d’une poudre de ciment.
Toutes choses étant égales par ailleurs, plus la surface
massique de cette poudre est importante et plus le temps t
mis par l’air pour traverser la poudre est long. Dans les
conditions normalisées décrites, la surface est proportionnelle
à
• Équipement nécessaire
• Un appareil appelé «Perméabilimètre de Blaine». Il se compose pour
l’essentiel d’une cellule dans laquelle est placé le ciment à tester et
d’un manomètre constitué d’un tube en verre en forme de U rempli,
jusqu’à son repère inférieur d’une huile légère. La cellule est équipée
d’une grille en sa partie inférieure. Un piston sert à tasser le ciment
dans la cellule sous un volume V défini.
• Une balance précise à 0,001 g.
• Un chronomètre précis à 0,2 s près.
• Du ciment de référence de surface massique (S0)et de masse
volumique ( ρ0) connues.
• Des rondelles de papier filtre adaptées au diamètre de la cellule.
• Du mercure pour mesurer le volume V de la couche tassée.
• Un thermomètre précis à 0,1 °C près pour mesurer la température
de l’air.
Matériaux de construction.pptx
• Conduite de l’essai (Mode opératoire).
• - La masse de matière à prendre s’écrit: m = (1 - e) ρV
ρ - masse volumique
V – volume utile de la cellule.
• Placer la grille au fond de la cellule. Appliquer sur cette grille, au moyen d’une
tige à face inférieure plane et d’une équerre, un disque neuf de papier filtre.
• Verser le liant dans la cellule en utilisant un entonnoir.
• Donner quelques légères secousses à la cellule pour niveler la couche
supérieure du liant, puis placer sur celui-ci un autre disque neuf de papier
filtre.
• Tasser avec précaution au moyen du piston en évitant la remontée de la
poudre au-dessus du papier filtre jusqu’à ce que le collier vienne buter contre
le haut de la cellule.
• Retirer le piston lentement (Il est commode de pratiquer une légère rotation
alternative).
• Vérifier le niveau du liquide du manomètre qui doit affleurer au trait inférieur.
Enduire de vaseline la partie rondée de la cellule et la placer sur son ajutage
en lui imprimant un léger mouvement de rotation pour répartir la vaseline;
veiller au cours de cette opération à ne pas altérer le tassement de la couche.
• Aspirer lentement au moyen de la poire l’air du tube jusqu’à ce que le niveau
du liquide atteigne le trait supérieur. Fermer le robinet. Mettre en marche un
chronomètre sensible au cinquième de seconde quand le niveau de liquide
atteint le deuxième trait.
• L’arrêter quand le niveau de liquide atteint le troisième trait.
• Noter le temps écoulé t ainsi que la température de la pièce.
• Faire trois mesures et prendre la moyenne arithmétique des trois temps.
• La surface spécifique est calculé par la formule:
. S – Surface spécifique (cm2/g).
. k – Constante de l’appareil.
. e – Porosité de la couche tassée
. t – Temps mesuré en secondes.
. ρ Masse volumique (g/cm3).
. η Viscosité de l’air à la température d’essai
(en poises).
• Étalonnage de l’appareil:
• (a) Détermination du volume V de la couche tassée.
• Enduire la paroi intérieure de la cellule d’une très mince pellicule
d’huile pour éviter l’amalgame. Placer la grille au fond de la cellule,
puis deux disques de papier filtre appliqués sur la grille. Remplir la
cellule jusqu’au bord avec du mercure, en chassant les bulles d’air
adhérant aux parois. Niveler la surface de mercure en appliquant
une lamelle de verre sur le sommet de la cellule. Puis recueillir dans
un récipient taré le mercure se trouvant dans la cellule, et peser à–
soit (m1) la masse en gramme du mercure utilisé.
• Préparer ensuite la cellule dans les conditions prévues pour l’essai,
avec une quantité de ciment portland telle que la couche obtenue
soit suffisamment comprimée (2,8 à 3 g), (Il est nécessaire que la
poudre soit plus compacte pour l’étalonnage que pour les essais,
afin d’éviter son tassement par le mercure), et refaire avec du
mercure les opérations décrites à l’article précédent - soit ( m2) la
masse, en gramme, du mercure utilisé.
• Le volume de la couche tassée est obtenu par la formule:
V – Volume de la couche tassée (cm3).
m1 et m2 – Masse de mercure (g)
ρ.Hg Masse volumique du mercure à la température d’essai (g/cm3)
Répeter la détermination de façon à obtenir deux valeurs différents
de moins de 0,01 cm3 et adopter leur moyenne.
• (b) Détermination de la constante k de l’appareil.
• Calculer k en appliquant la formule fondamentale:
Mesure des temps de début
et fin de prise
• Objectif de l’essai
• Il est nécessaire de connaître les début et fin de prise des
pâtes de ciment ( des liants hydrauliques ) afin de pouvoir
évaluer le temps disponible pour la mise en place correcte des
mortiers et des bétons qui seront ensuite confectionnés.
• Les essais se font à l’aide de l’aiguille de Vicat qui donne deux
repères pratiques: Le début de prise et la fin de prise.
• Principe de essai
• L’essai consiste à suivre l’évolution de la consistance d’une
pâte de consistance normalisée;
• l’appareil utilisé est appareil de VICAT équipé d’une aiguille de
1,13 mm de diamètre. Quand sous l’effet d’une charge de 300
g l’aiguille s’arrête à une distance d du fond du moule telle que
d= 4mm ± 1 mm on dit que le début de prise est atteint. Ce
moment, mesuré à partir du début du malaxage, est appelé «
TEMPS DE DEBUT DE PRISE ». Le « TEMPS DE FIN DE PRISE»
est celui au bout duquel l’aiguille ne s’enfonce plus que de 0,5
mm.
• Equipement nécessaire
• - Salle climatisée: L’essai doit se déroule dans une salle, dont la
température est de 20° C± 1° C et dont l’humidité relative est
supérieure à 90%. l’échantillon testé pourra, entre deux mesures,
être entreposé dans de l’eau maintenue à 20° C± 1° C.
• - Malaxeur normalisé: avec une cuve de 5 litres de contenance et
d’une pale de malaxage pouvant tourner à 2 vitesses ( dites lente
140 tr/mn et rapide 285 tr/mn ).
• - Appareil de VICAT ( du nom de l’ingénieur français ). L’appareil est
composé d’un moule tronconique de 40 mm de hauteur et d’une
tige coulissante équipée à son extrémité d’une aiguille de 1,13 mm
de diamètre.
• - Balance précise à 0,1 g près.
• - Chronomètre précise à 0,1 s près.
• Conduite de essai
• Le mode opératoire de l’essai est fixé par la norme EN 196-3. Il s’agit
de confectionner une pâte de consistance normalisée:
• On préparera 2 Kg de ciment, une pâte pure de rapport E/C=0,26.
Ceci permettra de préparer 5 moules. Pour accélérer les
phénomènes, on dissolvera dans l’eau de gâchée du chlorure de
calcium (CaCl2) en prenant comme poids de CaCl2, 2% du poids
d’eau calculé pour la gâchée. On versera l’eau avec l’accélérateur de
prise dissous dans la cuve du malaxeur, contenant le ciment, on
déclenchera les deux chronomètres, ( un pour la gâchée, un autre
pour base du temps, pour la manipulation ).
• La pâte est alors rapidement introduite dans le moule tronconique
posé sur une plaque de verre, sans tassement ni vibration excessifs.
Il faut enlever l’excès de pâte par un mouvement de va-et-vient
effectué avec une truelle maintenue perpendiculairement à la
surface supérieure du moule. Puis l’ensemble est placé sur la platine
de l’appareil de vicat.
• Quatre minutes après le début du malaxage, l’aiguille est amenée à
la surface de l’échantillon et relâchée sans élan ( sans vitesse ).
L’aiguille alors s’enfonce dans la pâte. Lorsqu’elle est immobilisée (
ou après 30 s d’attente ), relever la distance d séparant l’extrémité
de l’aiguille de la plaque de base.
• Recommencer l’opération à des intervalles de temps
convenablement espacés ( ~ 10-15 mn ) jusqu’à ce que d= 4mm ±
1mm.
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Mesure la consistance de la pâte
• Objectif de l’essai
• La consistance de la pâte caractérise sa plus ou moins grande
fluidité. Il y a deux types d’essai, qui permettent d’apprécier
cette consistance.
1. L’essai de consistance effectué avec l’appareil de Vicat.
2. L’essai d’écoulement au cône
La consistance de la pâte de ciment est une caractéristique,
qui évolue au cours de temps. Pour pouvoir étudier l’évolution
de la consistance en fonction des différents paramètres, il faut
pouvoir partir d’une consistance qui soit la même pour toutes
les pâtes étudiées.
• L’objectif de cet essai est de définir une telle consistance dite «
CONSISTANCE NORMALISEE ».
• Principe de essai
• La consistance est évaluée ici en mesurant l’enfoncement dans
la pâte, d’une tige cylindrique sous l’effet d’une charge
constante. L’enfoncement est d’autant plus important que la
consistance est plus fluide. La consistance évaluée de cette
manière sera appelée « CONSISTANCE VICAT».
Résultats
• Cette distance ( d ) caractérise la consistance de la pâte
étudiée.
• Si ( d ) = 6mm ± 1mm, on dit que la consistance de la pâte
étudiée est normalisée. ( Consistance normalisée ).
• Si ( d ) n’atteint pas cette valeur ( c.a.d. d >7 mm ou d < 5mm ),
il convient de refaire l’essai avec une valeur différente du
rapport E/C jusqu’à atteindre la valeur recherchée de la
consistance.
Matériaux de construction.pptx
DÉTERMINATION DE LA STABILITÉ
• Objectif de l’essai
• Il s’agit d’apprécier l’augmentation de volume que seraient
susceptible de provoquer, au cours de la réaction
d’hydratation, les oxydes de calcium ou de magnésium
contenus dans le ciment.
• Principe de l’essai
• La réaction d’hydratation est accélérée par un traitement thermique
de la pâte, de façon à pouvoir constater l’expansion éventuelle du
ciment dans un délai très court.
• Équipement nécessaire
• - Un malaxeur normalisé.
• - Deux moules en laiton élastique, appelés «appareil le Chatelier».
Ces moules sont fendus de façon à pouvoir s’ouvrir en cas
d’augmentation de volume de la pâte.
• - Un bain d’eau muni d’un moyen de chauffage, dans lequel il est
possible d’immerger les éprouvettes et de porter la température de
l’eau de 20°C ± 2°C jusqu’à ébullition en 30 min ± 5 min.
• - Une salle ou une armoire humide maintenue à une température de
20°C ± 1°C et à au moins 98% d’humidité relative.
• Conduite de l'essai
• Le mode opératoire est décrit par la norme EN 196-3. Il faut
confectionner une pâte de consistance normalisée, qui sera
introduite dans deux moules.
• Après remplissage les moules sont conservés 24 h dans la salle ou
l’armoire humide. Au bout de ce temps il convient de mesurer à 0,5
mm près l’écartement A entre les pointes des aiguilles.
• Le moule est alors entreposé dans le bain d’eau à 20°C qui doit être
porté à ébullition pendant 3 h ± 5 min. Soit B l’écartement entre les
points des aiguilles au bout de ce temps. Soit C l’écartement lorsque
le moule, après refroidissement, est revenu à la température de 20
°C.
• La stabilité est caractérisée par la valeur C-A exprimée en mm près:
• Stabilité = C-A
Matériaux de construction.pptx
1
5
4
DIFFERENTS TYPES DE CIMENTS
2- Ciment Portland Composé (CPJ)
Composition :
résulte du mélange de clinker en quantité au moins égale à 65% et d'autres constituants
tels que laitiers, cendres volantes, pouzzolanes ou fillers (un ou plusieurs) dont le total
ne dépasse pas 35%.
Domaine d’utilisation :
Les CPJ 35 conviennent bien pour les travaux de maçonnerie et les bétons peu
sollicités. Les CPJ 45 et 55 conviennent pour les travaux de toute nature en
béton armé ou précontraint.
De façon générale, les CPJ sont bien adaptés pour les travaux massifs exigeant une
élévation de température modérée, les routes et le béton manufacturé.
Les sous classe ‘’R’’ (rapide) sera préférée pour les travaux exigeant de hautes
résistances initiales (décoffrage rapide, préfabrication).
1
5
5
DIFFERENTS TYPES DE CIMENTS
3- Ciments au laitier
Composition :
Trois types de ciments comportent des pourcentages de laitier assez importants; il s'agit
du ciment de laitier au clinker (CLK), du ciment au laitier et aux cendres (CLC), du
ciment de Haut-fourneau (CHF).
Domaine d’utilisation :
Ces ciments sont bien adaptés aux
• travaux hydrauliques, souterrains, fondations et injection,
• travaux en eaux agressives : eau de Mer, eaux séléniteuses, eaux industrielles, eaux
pures,
• ouvrages massifs : fondations, piles d'ouvrages d'art, murs de soutènement, barrages.
-
35-80%
20-65%
CHF
18-50 %
18-50 %
20-65%
CLC
-
>80%
< 20%
CLK
Cendres
Laitier
Clinker
Type
1
5
6
DIFFERENTS TYPES DE CIMENTS
4- Ciment Pouzzolanique
Composition :
Il résulte d ’un mélange de clinker et de matériaux pouzzolaniques, ces derniers
peuvent être :
• d ’origine naturelle (origine volcanique)
• d ’origine industrielle ( argiles et schites traités et activés thermiquement.
Domaine d’utilisation :
Même domaine d’utilisation que les CPA.
36-55
45-64
CPZ (B)
6-35
65-94
CPZ (A)
Pouzzolanes
Clinker
Type
1
5
7
DIFFERENTS TYPES DE CIMENTS
5- Ciments à maçonner (CM)
Composition :
résultent d'un mélange à proportions variables de constituants de liants hydrauliques
(clinker, laitier, pouzzolane,...etc) avec une proportion d'inertes (< 50%). Le ratio
de clinker doit être inférieur à 50% du poids des constituants actifs.
Domaine d’utilisation :
Ces ciments dont les résistances sont volontairement limitées par rapport aux ciments
classiques, conviennent bien pour la confection de mortiers utilisés dans les
travaux de bâtiment (maçonnerie, enduits, crépis, etc.).
Précautions particulières :
Ils peuvent également être employés pour la fabrication ou la reconstitution de pierres
artificielles. Composition
Par contre, ces ciments ne conviennent pas pour les bétons à contraintes élevées ou les
bétons armés. Aussi, ils ne doivent pas être utilisés en milieux agressifs.
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5
8
DIFFERENTS TYPES DE CIMENTS
6- Ciment Alumineux Fondu
Composition :
résulte de la cuisson jusqu'à fusion d'un mélange de calcaire et de bauxite, suivie d'une
mouture sans gypse à une finesse comparable à celle des CPA.
Domaine d’utilisation :
Le ciment 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, etc.),
• sols résistants aux chocs, à la corrosion et aux forts trafics,
• ouvrages en milieux agricoles : canalisations, assainissement,
• fours, cheminées (bétons réfractaires),
• travaux de réparation, scellements (en mélange avec le ciment Portland pour la
préparation de mortiers à prise réglable).
1
5
9
DIFFERENTS TYPES DE CIMENTS
6- Ciment Alumineux Fondu
Caractéristiques garanties :
les résistances minimales sur mortier normal sont les suivantes :
Début de prise : minimum 1h30.
Le ciment fondu développe des résistances à court terme élevées grâce à un
durcissement rapide. Il est très résistant aux milieux agressifs et acides (jusqu'à des pH
de l'ordre de 4). Une chaleur d'hydratation élevée, liée à son durcissement rapide,
permet au ciment fondu d'être mis en œuvre par temps froid (jusqu'à 10 °C). C'est
également un ciment réfractaire (bon comportement jusqu'à 1300 °C),
Résistance 6 h 24 h 28 jours
Compression 30 50 65
Traction 4 5,5 6,5
1
6
0
DIFFERENTS TYPES DE CIMENTS
7- Ciment Blanc
Composition :
la teinte blanche est obtenue grâce à des matières premières très pures (calcaire et
Kaolin) débarrassées de toute trace d'oxyde de fer. Les caractéristiques sont analogues
à celles des ciments Portland gris.
Domaine d’utilisation :
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 pigments 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.
1
6
1
ENVIRONNEMENT REGLEMENTAIRE ET
NORMATIF
2- Réglementation Marocaine
1985 : Homologation de la Norme Marocaine NM
10.1.004 sur les Liants Hydrauliques.
1992 : Homologation de la circulaire relative au
droit d ’usage de la marque de conformité aux
Normes Marocaines sur les liants hydrauliques.
 Juin 2003 :Nouvelle norme marocaine NM.10.1.004
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6
2
ENVIRONNEMENT REGLEMENTAIRE ET
NORMATIF
2- Réglementation Marocaine
1985 2003
CPA
Ciment Portland
Artificiel CPA Ciment Portland Artificiel
CPJ
Ciment Portland
Composé CPJ Ciment Portland Composé
CM Ciment à maçonner CM Ciment à maçonner
CPZ Ciment pouzzolanique
CHF Ciment haut fourneaux
CLC/
CLK
Ciment au laitier
1
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3
ENVIRONNEMENT REGLEMENTAIRE ET
NORMATIF
2- Réglementation Marocaine
Ciments Spéciaux
 Ciments pour travaux à la mer (PM) NM.10.1.157
Ciment à faible chaleur d ’hydratation initiale et à teneur en
sulfures limitée (CP) NM.10.1.158
Ciment pour travaux en eaux à haute teneur en sulfates (ES)
NM.10.1.159
1
6
4
SITUATION DE LA PRODUCTION DU
CIMENT AU MAROC
Consommation nationale en ciment
•2002 : 8 486 112 T
• 2003 : 9 277 499 T soit +9,3% / 2002
• 2004 : 9 800 000 T soit +5,6%/2003
1
6
5
SITUATION DE LA PRODUCTION DU
CIMENT AU MAROC
Principaux Producteurs nationaux :
• HOLCIM MAROC
• LAFARGE MAROC,
• CIMENTS DU MAROC
• ASMENT TEMARA
Produits
• CM 25
• CPJ 35
• CPJ 45
•CPA 55
•Ciment Blanc
•Ciments spéciaux
1
6
6
CIMENT ET CHANTIERS
• Prescriptions de base dans les CPS
• Conformité à la norme NM 10.1.004 (Norme obligatoire)
• Produit certifié NM
• A retenir
• Les différents types de ciments,
• Classes de résistances
• Domaine d’utilisation
EAU DE GACHAGE
1
6
8
SOMMAIRE
 Rôle et fonctions de l ’eau de gâchage.
 Différents types d ’eau de gâchage,
 Action des impuretés dans l ’eau de gâchage sur le béton
 Exigences d’utilisation dans le béton,
 Documents de référence
1
6
9
Rôle et fonction de l’eau de gâchage
L ’eau de gâchage est un des principaux constituants du L ’eau de
gâchage est un des principaux constituants du béton au même titre que
les granulats et le ciment.
 Hydratation du ciment
 Plasticité et ouvrabilité du béton qui permet son moulage et sa mise en
place.
Cohésion du matériau durci
 L ’eau de gâchage peut un avoir un effet sur :
 Propriétés physiques et mécaniques du béton : Temps de prise et
développement des résistances,
 Propretés esthétiques : Tâches et efflorescences,
 Propriétés de durabilités : Corrosion des armatures, stabilité du béton
 Propriétés de durabilités : Corrosion des armatures, stabilité du béton
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7
0
DIIEFERENTS TYPES D ’EAU DE
GACHAGE
 Eau Potable provenant du réseau du service public,
Eau d ’origine souterraine,
Eau naturelle de surface,
Eau de rejets industriels,
Eau de mer,
Eau récupérée de la fabrication des bétons,
 Seule l ’eau potable est toujours utilisable pour le
gâchage des bétons,
 Les autres types d’eau doivent être soumis aux
analyses et essais d’aptitude.
1
7
1
ACTION DES IMPURETES CONTENUES
DANS L ’EAU DE GACHAGE SUR LE
BETON
 L ’eau de gâchage peut contenir des impuretés qui
peuvent un avoir un effet néfaste sur le béton :
 Sulfates,
 Chlorures,
 Sels de zinc, cuivre, Plomb, Etin, monganèse.
 Ions H+, OH-
 Ions Na+, K+
 Les huiles,
 les sucres,
 L ’acide humique,
 Les détergents,
 Les algues en suspension,
 Les argiles en suspension
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7
2
ESSAIS ET ANALYSE D ’APTITUDE DE
L ’EAU DE GACAHGE DANS LE
BETON
1
7
3
 Essais mécaniques
Temps de prise
le temps de début de prise, obtenu sur des éprouvettes fabriquées avec
l'eau essayée ne doit pas être inférieur à 1 h et ne doit pas s'écarter de plus de
25 % du temps de début de prise obtenu avec des éprouvettes préparées avec
de l'eau distillée ou de l'eau dé-ionisée.
Le temps de fin de prise ne doit pas être supérieur à 12 h et ne doit pas
s'écarter de plus de 25 % du temps de fin de prise obtenu avec
des éprouvettes préparées avec de l'eau distillée ou de l’eau dé-ionisée.
 Résistance mécanique
La résistance moyenne à la compression à 7 jours des éprouvettes de béton
ou de mortier préparées avec l'eau essayée, doit atteindre au moins 90 % de la
résistance moyenne des éprouvettes correspondantes préparées avec de l'eau
distillée ou dé-ionisée.
ESSAIS ET ANALYSE D ’APTITUDE DE
L ’EAU DE GACAHGE DANS LE
BETON
1
7
4
 Essais Chimiques
Chlorures
Sulfates : teneur inférieure à 2000mg/l
Teneur en équivalent des alcalins (Na2O) inférieure à 1500 mg/l
ESSAIS ET ANALYSE D ’APTITUDE DE
L ’EAU DE GACAHGE DANS LE
BETON
1
7
5
 Essais Chimiques
Substances nocives
ESSAIS ET ANALYSE D ’APTITUDE DE
L ’EAU DE GACAHGE DANS LE
BETON
1
7
6
NM 10.1.008.
Norme française NF P 18-211
Norme européenne NF EN 1008 - juillet 2003
 A retenir :
 Seule l ’eau Potable est utilisable sans restriction,
 L ’eau de mer peut être utilisée dans le gâchage des bétons
non armé
 Pour les autres eaux, A soumettre aux essais et analyses
d ’aptitude
DOCUMENTS DE REFERENCE
LES ADJUVANTS
SOMMAIRE
 HISTORIQUE
 DEFINITIONS
PLASTIFIANTS REDUCTEURS D’EAU
SUPER PLASTIFIANTS
ACCELERATEURS DE PRISE ET DE DURCISSEMENT
RETARDATEURS DE PRISE
ENTRAINEURS D’AIR
HYDROFUGES DE MASSE
RETENTEURS D’EAU
PRODUITS DE CURE
PRECAUTIONS A PRENDRE
HISTORIQUE
Dès 1881 :  Candlot étudie l’action des accélérateurs et des
retardateurs de prise.
 En 1909 :  Le sucre est déjà connu comme retardateur de prise
 Entre 1910 et 1920 :  débute la commercialisation d’hydrofuges et
d’accélérateurs à base de chlorure de calcium.
 A partir de 1930 :  utilisation fréquente des entraîneurs d’air et
puis des antigels et les produits de cure.
 En 1964 :  création de la COPLA (Commission Permanente
des Liants hydrauliques et des Adjuvants du béton) chargée de
l’agrément et du contrôle des adjuvants.
 De 1972 à 1984:  la mise en place d’une certification par la
marque NF Adjuvants.
DEFINITIONS
 Les adjuvants sont des produits chimiques qui incorporés dans
les bétons lors de leur malaxage ou avant leur mise en œuvre, à des
doses inférieurs à 5 % du poids de ciment, provoquent des
modifications des propriétés ou du comportement de ceux ci.
 Un adjuvant n'est pas un palliatif. Ce n'est pas un produit
capable de se substituer aux règles de la bonne technique.
 Un adjuvant présente généralement une ou plusieurs fonctions
secondaires qui sont le plus souvent indépendantes de la fonction
principale.
 Exp : un adjuvant réducteur d’eau peut avoir une fonction
secondaire de retardateur de prise.
LES TYPES D’ADJUVANTS
La norme NF EN 934-2/ NM 10.1.109 classe les adjuvants pour bétons,
mortiers et coulis, suivant leur fonction principale:
I- ceux qui modifient l’ouvrabilité du béton : plastifiants- réducteurs
d’eau, super plastifiants (anciennement fluidifiants) ;
II- ceux qui modifient la prise et le durcissement : accélérateurs de
prise, accélérateurs de durcissement, retardateurs de prise ;
III-ceux qui modifient certaines propriétés particulières :
entraîneurs d’air, générateurs de gaz, hydrofuges de masse,
colorants.
IV- les produits de cure.
LES PLASTIFIANTS REDUCTEURS D’EAU
CARACTERISTIQUES:
*- A consistance égale, il permet une réduction du dosage en eau et, à
dosage eau constant, il permet une augmentation de l’affaissement au
cône d’Abrams
• Réduction d’eau > 5%
• Résistance à la compression à 7 et 28 jours >110%
*- Ils sont à base de lignosulfonates, de sels d’acides organiques, de
mélamine sulfonate, de naphtalène sulfonate et dérivés de mélamine ou
naphtalène.
UTILISATIONS:
 l’industrie du béton manufacturé
 les grands travaux de génie civil nécessitant des résistances élevées
 le bétonnage avec coffrages glissants.
LES SUPER PLASTIFIANTS
CARACTERISTIQUES:
*- Sa définition est identique à celle du plastifiant –réducteur d’eau mais
la réduction en eau et l’augmentation de l’affaissement sont plus
marquées
*- Ce sont en général des produits de synthèse organique telles que les
dérivés de mélamines ou de naphtalène. Ils peuvent être aussi fabriqués à
partir de sous-produits de l’industrie du bois purifiés et traités
(lignosulfonates).
UTILISATIONS:
 fondations, dallages, radiers, sols industriels, routes, etc.,
 BHP, BAP,…
 béton prêt à l’emploi, surtout lorsqu’il est pompé.
RECAP : LES ADJUVANTS MODIFIANTS
L’OUVRABILITE DU BETON
LES ACCELERATEURS DE PRISE
ET DE DURCISSEMENT
CARACTERISTIQUES:
*- Accélérateur de prise : Il avance le début de prise, c’est à dire le moment
où le béton frais passe de l’état plastique( moulable) à l’état rigide
Par rapport au témoin, à même température :
Temps de début de prise à 20°C > 30 min
Réduction du temps de début de prise à 5°C > 60%
*- Accélérateur de durcissement : il accélère le développement de la
résistance du béton à court terme
Par rapport au témoin, à même température :
Résistance à la compression à 24 heures et à 20°C >120%
Résistance à la compression à 48 heures et à 5°C >130%
LES ACCELERATEURS DE PRISE
ET DE DURCISSEMENT
 Les constituants sont généralement des dérivés de la
soude, de la potasse ou de l’ammoniaque.
UTILISATIONS:
 bétonnage par temps froid,
 décoffrage rapide, et scellement,
 travaux en galerie, travaux sous l’eau, etc.
LES RETARDATEURS DE PRISE
CARACTERISTIQUES:
*- Il retarde le début de prise et prolonge l’état plastique où le béton est
moulable.
Par rapport au témoin ( à 20°C)
Augmentation du temps de début de prise >90 min
Augmentation du temps de fin de prise <360 min
*- Ils sont à la base de lignosulfonates, d’hydrates de carbone ou
d’oxydes de zinc ou de plomb.
UTILISATIONS:
 BPE, bétonnages en grande masse et la technique des
coffrages glissants
 bétonnages par temps chaud
 faciliter les reprises de bétonnage.
RECAP: LES ADJUVANTS MODIFIANT
LA PRISE ET LE DURCISSEMENT
LES ENTRAINEURS D’AIR
CARACTERISTIQUES:
*- Il permet la formation au moment du malaxage d’un réseau
uniforme de petites bulles d’air qui subsiste dans le béton durci
*-Les entraîneurs d’air sont des corps tensio-actifs: lignosulfonates,
abiétates de résines, sels d’éthanolamine,
UTILISATIONS:
 routes
 ouvrages exposés aux gel aux sels de déverglaçage et
aux eaux agressives
NB : Il est recommandé de coupler l’utilisation d’un plastifiant à
tout emploi d’entraîneur d’air.
LES HYDROFUGES DE MASSE
CARACTERISTIQUES:
*- il diminue l’absorption capillaire des bétons.
*- Les hydrofuges sont généralement à base d’acides gras ou
de leurs dérivés (stéarates). Ils peuvent également comporter
des matières fines (type bentonite) ainsi que des agents
fluidifiants.
UTILISATIONS :
 bétons d’ouvrages hydrauliques (canaux, murs de
fondation, retenues d’eau...)
 mortiers d’étanchéité (chapes, joints de
maçonnerie, galeries de tunnels)
RECAP: LES ADJUVANTS MODIFIANT
CERTAINES PROPRIETES DU BETON
LES RETENTEURS D’EAU
*- Il réduit le départ de l’eau par ressuage
*- Ces produits, qui sont, entre autres, des agents colloïdaux 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
CARACTERISTIQUES:
*- 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 évaporation trop rapide de l’eau.
*- Ces produits sont à base de résines, cires ou paraffines en
émulsion aqueuse, de résines naturelles ou synthétiques, de cires ou de
paraffines dissoutes dans un solvant pétrolier, de caoutchouc chloré.
UTILISATIONS:
 bétonnages de routes, pistes
 dallages, planchers
 tous les ouvrages pour lesquels le rapport surface
d’évaporation/épaisseur est élevé.
PRECAUTIONS A PRENDRE
ESSAIS DE CONVENANCE:
Il est indispensable de s'assurer par des essais préalables
de l'efficacité annoncée et de vérifier l'étendue des effets
secondaires.
 C'est pourquoi, il convient de réaliser avant le début des
travaux des essais de convenance de l'adjuvant avec :
 Les matériaux du chantier
 Les conditions réelles de mise en œuvre
(pompage, transport,...)
PRECAUTIONS A PRENDRE
INTERACTION ADJUVANT - ADJUVANT:
Certains adjuvants sont incompatibles entre eux ou
avec des adjuvants de marque différentes, aussi l'utilisation
de deux adjuvants simultanée ne doit pas être envisagée
qu'après avoir préalablement consulté le fabricant pour :
 Le choix des produits
 Les dosages
 Le mode d'introduction
INTERACTION ADJUVANT – CIMENT
Béton
Formulation du Béton
Formuler un béton consiste à intégrer des paramètres essentiels tels que :
• la qualité des matériaux disponibles,
• la nature du projet à réaliser,
• les moyens de mise en œuvre disponibles sur le site,
• la qualité de l’environnement dans lequel va “vivre” l’ouvrage à réaliser,
• les conditions de mise en œuvre (besoin d’ouvrabilité,
résistance à jeune âge, …),
• les conditions climatiques (température, hygrométrie, vent, etc.),
• les délais de réalisation.
En vue de satisfaire aux objectifs :
• de durabilité,
• d’esthétique,
• de résistances mécaniques,
• d’étanchéité,
• d’isolation thermique (été comme hiver),
• d’isolation phonique,
• environnementaux (développement durable),
• …
Principe fondamental
Généralités sur le béton
Fabrication et transport du béton
- Mode et durée de mélange : dans tous les cas, le béton est mélangé environ
1 à 2 min, mais son transport s’effectue de 5 min à 2 h, d’où des contraintes
différentes.
- Le Béton Prêt à l’Emploi (BPE) : le besoin de maintien d’ouvrabilité est
nécessaire car le transport en toupie peut être long. Le besoin de résistances
mécaniques est nécessaire au décoffrage (16 h à 24 h).
- Le béton en Préfabrication : le besoin de maintien d’ouvrabilité est faible car
le coulage s’effectue en général dans les 15 à 30 min.
En revanche, le besoin de performances mécaniques est très élevé à jeune
âge, de 6 h à 15 h en général, il est associé parfois à un étuvage.
- Le béton sur chantier : situation combinée des 2 exemples précédents.
Généralités sur le béton
199
Lors de l’introduction du liant pour la fabrication du béton,
il est aussi possible d’ajouter d’autres additions minérales :
- fillers calcaires : couleur plus claire, apport d’éléments fins,
Norme NF-P 18-508.
- fumées de silices : résistances chimiques, meilleures performances
mécaniques, Norme NF-P 18-502.
- cendres volantes : Norme CE NF EN 450
- laitiers de haut fourneaux : Norme NF-P 18-506
- etc.
Leur utilisation apporte plusieurs avantages :
- compacité, durabilité,
- impact sur l’ouvrabilité,
- effet pouzzolanique,
- augmentation du % de pâte : bétons de parement, BAP*,
- etc.
Les additions minérales dans le béton
Le ciment > Les additions minérales
Quitter
* BAP : Bétons autoplaçants
Édition 2011
200
• BAP vertical et horizontal
• BHP
• BUHP
• Béton Fibré
• Bétonnage par temps chaud
• Bétonnage par temps froid
• Béton Lourd
• Béton Léger
• Béton Hydrofugé
• Béton Immergé
• Béton de remblais
• Béton Coloré
Quitter
Les Adjuvants du Béton > Utilisations
Utilisations / Applications
Édition 2011
201
Béton très fluide, homogène et stable, qui se caractérise par sa rapidité de mise
en place par seul effet gravitaire (pas besoin de vibration).
Ce béton à compacité élevée et à perméabilité très faible permet aussi
d’améliorer le parement (réduction du ragréage). Il en résulte une amélioration de
la durée de vie des coffrages et un meilleur enrobage des aciers.
Béton Autoplaçant (BAP) Vertical et Horizontal
Adjuvants les plus utilisés :
• Superplastifiants
• Agents de cohésion
Quitter
Les Adjuvants du Béton > Utilisations
Édition 2011
202
Les Adjuvants du Béton > Utilisations
Édition 2011
Quitter
203
Béton Autoplaçant (BAP) Vertical et Horizontal
Béton S2 Béton S4 BAP
Les BAP répondent à la NF EN 206-1 comme tous les autres bétons
et spécifiquement à la NF EN 206-9 pour leur caractère autoplaçant.
Quitter
Les Adjuvants du Béton > Utilisations
Édition 2011
204
Caractéristiques des BAP
A l’état frais, un béton autoplaçant peut être caractérisé par :
Caractéristique Mesure Norme de
référence
Résultat
Consistance Etalement au cône d’Abrams en mm NF EN 12 350-8 SF1 si la consistance est comprise entre 550 et 650
SF2 si la consistance est comprise entre 660 et 760
SF3 si la consistance est comprise entre 760 et 850
Viscosité apparente Temps nécessaire en secondes à
l’obtention d’un étalement de 500 mm au
cône d’Abrams
NF EN 12 350-8 VS1 si le temps est < à 2 secondes
VS2 si le temps est compris entre 3 et 6 secondes
VS3 si le temps est > à 6 secondes
Temps d’écoulement en secondes à
l’entonnoir en V (V funnel)
NF EN 12 350-9 VF1 si le temps est < à 9
VF2 si le temps est compris entre 9 et 25
Aptitude à
l’écoulement
Taux de remplissage en pourcentage
d’une boite en L équipée d’armatures
(L Box)
NF EN 12 350-10 PL1 si remplissage > à 80 % avec 2 armatures
PL2 si remplissage > à 80 % avec 3 armatures
Pallier de l’étalement en mm obtenu
après écoulement au travers d’un anneau
constitué d’armatures (J ring)
NF EN 12 350-12 PJ1 pallier < à 10 avec 12 armatures
PJ2 pallier < à 10 avec 16 armatures
Résistance à la
ségrégation
Pourcentage de laitance obtenu après
chute d’une masse de béton sur un tamis
(essai au tamis)
NF EN 12 350-13 SR1 si le pourcentage est < à 20
SR2 si le pourcentage est < à 15
Quitter
Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications
Édition 2011
205
• Mise en œuvre plus rapide et plus
économique.
• Main d’œuvre optimisée.
• Sécurité accrue.
• Nuisances sonores réduites.
• Meilleure durée de vie des coffrages.
• Amélioration de la qualité des bétons
(enrobage des aciers, parement,
compacité, durabilité).
Avantages – Valeur ajoutée
BAP vertical
« Sans les adjuvants,
un tel résultat n’aurait pas été possible. »
Quitter
Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications
Édition 2011
206
• Mise en œuvre plus rapide et plus
économique.
• Meilleure planéité et finition.
• Sécurité accrue.
• Amélioration de la qualité des
bétons.
Avantages – Valeur ajoutée
BAP Horizontal
« Sans les adjuvants, un tel
résultat n’aurait pas été possible. »
Quitter
Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications
Édition 2011
207
Pour plus d’information,
consulter les documents suivants :
• Norme NF EN 206-9.
• Recommandations de l’AFGC.
• Projet National BAP.
Béton Autoplaçant (BAP) Vertical et Horizontal
Quitter
Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications
Édition 2011
208
Béton caractérisé par une résistance en compression supérieure à 60 MPa et par une faible
porosité de leur matrice, ce qui augmente fortement la durabilité.
Béton hyper fluide à l’état frais, il permet une grande facilité de mise en œuvre et une
amélioration des performances structurelles, due notamment à la présence de fumées de
silice.
Béton Hautes Performances (BHP)
Adjuvants et produits les plus utilisés :
• Superplastifiants
• Fibres
Quitter
Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications
Édition 2011
209
Il se caractérise par des résistances élevées, allant en compression de 130 à 200
MPa et en flexion de 30 à 45 MPa (si ajout de fibres métalliques), et par sa ductilité.
L’obtention de ces résistances est liée à une réduction très importante de la quantité
d’eau (rapport E/C). Ce béton a une consistance hyper fluide qui permet un
remplissage aisé des coffrages. Il a des propriétés de durabilité exceptionnelles en
matière de résistance au gel et au dégel, aux sels de déverglaçage, à la
carbonatation et à l’abrasion.
Béton à Ultra Hautes Performances (BUHP)
Adjuvants et produits les plus utilisés :
• Superplastifiants
• Fibres structurelles
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Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications
Édition 2011
Béton renforcé de fibres (métalliques et/ou synthétiques) qui permet de limiter la fissuration des
ouvrages (sur béton frais et béton durci) et d’améliorer la tenue au feu des bétons (micro-fibres).
Il est particulièrement utilisé dans les dallages industriels, bétons désactivés et dans les éléments
préfabriqués.
Béton Fibré
L’apparition des fibres polypropylènes dans les bétons date du milieu des années 80 ; leur développement
depuis les années 90 en font aujourd’hui une solution reconnue pour maîtriser le retrait plastique des bétons
et donc limiter le risque de fissuration durant les premières heures.
Ces microfibres ont des longueurs généralement comprises entre 6 et 20 mm, des diamètres de 20 à 100
µm, pour un module d’élasticité de l’ordre de 3,5 GPa. Toutes les études menées depuis l’origine ont
démontré que le dosage de 900 g/m3 permet, dans certains cas, de remplacer les treillis anti-fissuration dans
les chapes et les bétons. Aujourd’hui, ces microfibres synthétiques se divisent en deux catégories : les mono-
filamantaires et les fibrillées.
La parution en Juin 2008 de la norme NF EN 14 889-2 concernant le marquage CE pour toutes ces fibres
synthétiques permet aujourd’hui de classifier officiellement les microfibres (classe Ia et Ib), les macro-fibres
(classe II) et permet surtout un comparatif plus aisé des performances de ces différentes fibres. Enfin, cette
norme démontre, s’il en était encore besoin, que l’addition des fibres de type polymère dans les bétons est
une solution technique aujourd’hui reconnue et promise à un bel avenir.
Quitter
Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications
Édition 2011
210
211
On parle de bétonnage par temps chaud lorsque la température de l’air est comprise
entre 25 °C et 35 °C environ.
Le bétonnage en ambiance chaude nécessite un choix correct des matériaux (ciment à
prise lente et/ou à faible chaleur d’hydratation) ainsi qu’une protection des ouvrages
par des produits de cure (surtout aux tout premiers âges) et des contrôles renforcés.
Bétonnage par temps chaud
Adjuvants les plus utilisés :
• Retardateurs de prise
• Superplastifiants – Haut réducteurs d’eau
• Plastifiants – Réducteurs d’eau
Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications
Édition 2011
Quitter
212
On parle de mise en place de béton par temps froid lorsque la
température du béton descend en dessous d’un seuil critique
(généralement 5 °C).
Le bétonnage en ambiance froide nécessite un choix correct des
matériaux (ciment à prise rapide), des process adaptés (étuvage)
ainsi que des contrôles renforcés.
Bétonnage par temps froid
Adjuvants les plus utilisés :
• Accélérateurs de prise
• Accélérateurs de durcissement
• Réducteurs d’eau (plastifiants et superplastifiants)
• Entraîneurs d’air
Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications
Édition 2011
Quitter
213
Béton dont la masse spécifique des granulats est supérieure à
celle des granulats couramment utilisés (soit > 2,6 kg/dm3).
Parmi les plus utilisés : barytes, hématites, …
Il est particulièrement utilisé là où la densité du béton est
prépondérante (> 3,5), par exemple en cas de protection au
rayonnement (salle de radiologie en hôpital).
Béton Lourd
Adjuvants et produits les plus utilisés :
• Superplastifiants – Haut réducteurs d’eau
• Agents de cohésion
Quitter
Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications
Édition 2011
214
Béton dont la masse spécifique des granulats est inférieure à celle des granulats
couramment utilisés (soit entre 1 et 1,2 kg/dm3). Parmi les plus utilisés : polystyrène,
mousse, bois, vermiculite, ...
Il est particulèrement utilisé à des fins d’isolation ou d’allègement des structures lors de
rénovations.
Béton Léger
Adjuvants les plus utilisés :
• Agents moussants
• Agents de cohésion
• Entraîneurs d’air
• Superplastifiants – Haut réducteurs d’eau
Quitter
Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications
Édition 2011
215
Béton utilisé lorsque la porosité du béton
doit être la plus faible possible (tunnels,
piscines, stations d’épuration,…).
Béton manufacturé (bordures).
Béton Hydrofugé
Adjuvants les plus utilisés :
• Hydrofuges de masse
• Superplastifiants – Haut réducteurs d’eau
Station d’épuration
Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications
Édition 2011
Quitter
216
Béton mis en œuvre sous l’eau et donc soumis à de fortes pressions dont il faut tenir compte
lors de la réalisation de l’ouvrage.
La composition doit être étudiée en utilisant en particulier des agents de cohésion,
accroissant les forces d’attraction entre particules, améliorant ainsi l’homogénéité du béton
et évitant son délavage.
Béton Immergé
Adjuvants et produits les plus utilisés :
• Agents de cohésion
• Superplastifiants – Haut réducteurs d’eau
Quitter
Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications
Édition 2011
217
Béton particulièrement destiné aux travaux de remplissage de tranchées et de
remplissage de cavités.
On distingue :
- les bétons essorables lorsque le support est poreux (tranchées, marnières,
stabilisations de chaussées).
- les bétons non essorables pour les supports non poreux (cuves de carburant
abandonnées, canalisations).
Grâce à sa fluidité, il est facile à mettre en œuvre : il peut être directement déversé
de la toupie dans la cavité ou pompé si l’accès est difficile.
Béton de remblais
Adjuvants et produits les plus utilisés :
• Entraîneurs d’air, agents moussants
• Superplastifiants – Haut réducteurs d’eau
• Accélérateurs de prise
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Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications
Édition 2011
218
Béton teinté dans la masse par addition de pigments variés, naturels ou
synthétiques. Utilisé essentiellement pour des éléments en béton devant rester
apparents et pour lesquels un aspect décoratif et esthétique est recherché.
Béton Coloré
Adjuvants les plus utilisés :
• Plastifiants ou Superplastifiants
• Entraîneurs d’air
• Hydrofuges de masse
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Matériaux de construction.pptx

  • 1. Matériaux de construction Réalisé par : Ahlam EL MAJID Année universitaire : 2020/2021 Filière : GÉNIE CIVIL, BÂTIMENTS ET TRAVAUX PUBLICS (BTP)
  • 2. Sommaire • CHAPITRE 1 : INTRODUCTION GENERALE • CHAPITRE 2 : LES GRANULATS • CHAPITRE 3 : LES LIANTS • CHAPITRE 4 : LES BETONS • CHAPITRE 5 : LES ENROBES
  • 3. CHAPITRE 1 : INTRODUCTION GENERALE • L’ingénieur et les matériaux de construction • Propriétés des matériaux de construction • Classification des matériaux
  • 4. CHAPITRE 2 : LES GRANULATS • Définition • Granulométrie • Classification des granulats • Utilisation des granulats • Granulats pour béton • Granulats pour chaussée
  • 5. CHAPITRE 3 : LES LIANTS • Le liant hydraulique traditionnel : la chaux • Le liant hydraulique courant : le ciment • Les liants hydrocarbonés ( ou produits noirs )
  • 6. CHAPITRE 4 : LES BETONS • Introduction • Constituants d’un béton • Mise en œuvre d’un béton • Durcissement des bétons • Vieillissement • Principaux avantages et inconvénients des bétons • Composition du béton • Propriétés rhéologiques des bétons • Caractéristiques essentielles des bétons (frais et durci) • Fabrication, transport et mise en œuvre des bétons
  • 7. CHAPITRE 5 : LES ENROBES • Définition • Constituants • Types d’enrobés • Propriétés des enrobés • Formulation des enrobés • Transport des enrobés • Fabrication des enrobés • Essais de contrôle sur les enrobés
  • 8. CHAPITRE 1 :GENERALITES SUR LES MATERIAUX DE CONSTRUCTION
  • 9. Objectif des sciences des matériaux de construction  permettre un choix optimal des matériaux de Construction.  Besoin d’une banque de données sur les matériaux :  Caractéristiques des matériaux,  Données économiques,  Environnement réglementaire et normatif
  • 10. L’ingénieur et les matériaux de construction
  • 11. CARACTERSITQUES DES MDC  Toute valeur permettant de déterminer une propriété donnée est appelée caractéristique.  La connaissance des propriétés des matériaux permet de prévoir leur capacité à résister sous des conditions diverses.  Quelques ex. des propriétés principales des M.D.C: Mécaniques: contrainte, résistance, déformation, plasticité, Physiques: dimensions, densité, porosité,… Chimiques: résistance à la corrosion, aux acides,…
  • 12. EXEMPLE DE CARACTERSITQUES MECANIQUES  Déformation : La réponse d’un un corps soumis l’application d’une force extérieure. Celle-ci fait naître à l’intérieur du matériau des contraintes internes pour équilibrer cette force externe. Exemple de contraintes. Matériau élastique - Plastique
  • 13. Exemple 1 • Soit une poutre de section (25x25) cm² : • Avec T= 15N , L=5m, E=20GPA • Calculer la déformation de cette poutre?
  • 14. EXEMPLE DE CARACTERSITQUES PHYSIQUES Masses volumiques : résultat du rapport Masse / volume du matériau.  Masse volumique apparente  Masse volumique absolue
  • 17. EXEMPLE • Calculer la masse volumique absolu de cet échantillon • M=300g , V1 = 1l , V2=1,75 l • Calculer la masse apparente pour un échantillon de M=100g , V=27l
  • 18. EXEMPLE DE CARACTERSITQUES PHYSIQUES  Densité: rapport de la masse volumique du matériau et la masse volumique de l’eau dans les mêmes conditions de mesure (T = 20°c).  Porosité : résultat du rapport du Volume des vides / volume du matériau. n = (Vv / VT) x 100 ; [n] = % Matériau Densité Matériau Densité Ciment 3,1 Cuivre 8,9 Béton 1,8-2,5 Aluminium 2,5 Fer 7,8 Pierre de taille 2,4-2,8 Matériau Porosité Calcaire 0,8 – 2,7 sable 0-5 Granit 0,05-2,8
  • 19. Exemple • Calculer la porosité de cet échantillon : • Vs=635 cm3 Vt=745cm3
  • 20. CLASSIFICATION DES MDC  Critères de classification :  niveau d’élaboration (Matériau naturel, manufacturé, industrialisé,..etc.)  Fonction : Matériau de résistance (béton, briques, élément d’acier,…etc) et matériau de protection (enduit, peinture, etc…),  Domaine d’utilisation  Spécifique : Gros œuvre, second œuvre  Général : Bâtiment, travaux Publics, Travaux maritimes, …etc.  Origine  Matériaux fabriqués localement  Matériaux importés
  • 21. PRINCIPAUX MATERIAUX DE CONSTRUCTION  Liants : Ciment, bitume, chaux  Acier,  Terre cuite et céramique  Béton  Agglomérés à base de ciment : agglos, hourdis, poutrelles,…etc  Dérivés de pétrole (plastique, peinture, bitume, feutre bitumineux)
  • 22. SITUATION DU SECTEUR DES MATERIAUX DE CONSTRUCTION AU MAROC  Augmentation très importante liés au secteur du BTP en général et celui du bâtiment en particulier. Principal indicateur: augmentation des ventes en ciment  Habitat social et le projet de 200000 logements,  Infrastructures hydrauliques (barrages, AEP) Infrastructures routières,  Infrastructures touristiques (vision 2010)
  • 23. SITUATION DU SECTEUR DES MATERIAUX DE CONSTRUCTION AU MAROC Céramique 12% Plâtre et chaux 1% terre cuite 6% Produits de béton 26% Marbes 2% Granulats 2% Ciment et BPE 51% REPARTITION PAR BRANCHE D’ACTIVITE
  • 24. SITUATION DU SECTEUR DES MATERIAUX DE CONSTRUCTION AU MAROC Céramique 12% Plâtre et chaux 2% terre cuite 13% Produits de béton 26% Marbes 14% Granulats 6% Ciment et BPE 27% REPARTITION DE l’EMPLOI
  • 25. SITUATION DU SECTEUR DES MATERIAUX DE CONSTRUCTION AU MAROC Casa-Rabat 41% Fes-méknes 10% Sud 15% Nord 15% Oriental 10% Settat- Benimellal 5% Autres 4% REPARTITION GEOGRAPHIQUE
  • 26. CHAPITRE 2 : LES GRANULATS
  • 27. DEFINITIONS  Les granulats sont des grains minéraux de dimensions comprises entre 0 et 125 mm, destinés à la confection des mortiers, des bétons, des couches de fondation, de base et de roulement des chaussés, des assises et des ballastes des voies ferrées.  La nature des roches constituant les gisements est responsable des propriétés intrinsèques (résistance, porosité, réactivité) des granulats, par contre les caractéristiques géométriques (granularité, forme) et de propretés sont fonction du processus d'élaboration.  Le choix d’un granulat est donc un facteur important de la composition du béton, qui doit toujours être étudié en fonction des performances attendues, spécialement sur le plan de la durabilité.
  • 28. LES DIFFERENTS TYPES DE GRANULATS LES GRANULATS NATURELS LES GRANULATS ARTIFICIELS LES GRANULATS TRES LEGERS
  • 29. 1- LES GRANULATS NATURELS Origine minéralogique : Les granulats naturels, les plus utilisés pour le béton, proviennent :  de roches sédimentaires siliceuses ou calcaires  de roches métamorphiques telles que les quartz et quartzites  de roches éruptives telles que les basaltes 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.  Les granulats de carrière : sont obtenus par abattage et concassage, ce qui leur donne des formes angulaires.
  • 31. 2- 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 1250 kg/m3 pour le laitier cristallisé concassé, et 800kg/m3 pour le granulé.  Ces granulats sont utilisés notamment dans les bétons routiers ou pour les bétons réfractaires.  D’autres sous-produits sont également utilisés : scories, mâchefer...
  • 32. 2- LES GRANULATS ARTIFICIELS Granulats allégés par expansion ou frittage :  Les plus usuels sont l’argile ou le schiste expansé (norme NF P 18-309) et le laitier expansé (NF P 18-307). La masse volumique varie entre 400 et 800 kg/m3 selon le type et la granularité.  Ils permettent de réaliser 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.
  • 33. 3- LES GRANULATS TRES LEGERS  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 coffrant, blocs de remplissage, dalles, ou rechargements sur planchers peu résistants.
  • 34. QUELS GRANULATS EMPLOYER POUR LE BETON?
  • 35. CARACTERISTIQUES DES GRANULATS  I- LES CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES  II- LES CARACTERISTIQUES PHYSICO-CHIMIQUES  III- LES CARACTERISTIQUES MECANIQUES
  • 36. I- LES CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES I-1- Granulométrie : L’analyse granulométrique consiste à classer en classe granulaire un échantillon d’essai ou une masse de concassé ou roulé.
  • 37. • II- Appareillage : • -Une passoire et tamis de contrôle. • -Une balance de 15 Kgs au gramme prés. • -Une étuve de séchage avec thermostat. • -Des plateaux 50x50x10 cm.. • -Un arrosoir. • -Des pinceaux.
  • 38. • Principe de la méthode : • L’essai consiste à fractionner, au moyen d’une série de tamis ou passoires un matériau de plusieurs catégories de grains décroissants. • On appelle refus sur un tamis ou une passoire le matériau qui est retenu. • On appelle tamisat, le matériau qui passe. • Les poids des différents refus sont rapportés au poids initial du matériau. • Les pourcentages obtenus servent à faire la courbe granulométrique.
  • 40. • Formules • -Poids de l’échantillon : déterminé par pesée directe. • -Poids du refus cumulé : déterminé par pesée directe. • -Refus cumulé (en%)= poids du refus cumulé x100 /poids de l’échantillon • -Complément à 100 des refus cumulés = 100 – refus cumulé en (%). • -Tamisat en (%) : avant le fractionnement, le % du tamisat est égal au complément à 100 des refus cumulés.
  • 41. INTERPRETATION • La courbe granulométrique est le résultat de l’essai, elle nous renseigne sur son uniformité, on caractérise un sol par la granulométrie c’est- à – dire par le coefficient d’uniformité ou coefficient de Hazen, qui est défini comme suit :
  • 42. • Cc coefficient de courbure Cc= (d30)2/d60 x d10 • C c > 5 et 1 < C c < 3 : le sol est dit bien gradué
  • 43. TD Massedel’échantillionaprèslavageetséchage:M=3000g Ouverture de tamis (mm) Masse de refus partiel (g) Masse de refus cumulés (g) Pourcentage de refus cumulés Pourcentage cumulés de tamisat 16 0 14 30 12,5 270 6,3 300 5 450 2,5 690 1,25 630 0,63 570 0,315 10 0,16 20 0,08 10 Fond 1
  • 44. • Compléter le tableau et tracer la courbe granulométrique? • Calculer le coefficient de HAZEN et de courbure ? • INTERPRETER ?
  • 45. I- LES CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES I-2- Classes granulaires : Un granulat est caractérisé du point de vue granulaire par sa classe d/D. Lorsque d est inférieur à 2 mm, le granulat est désigné 0/D. La norme 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 = 25 mm ; D =50 mm
  • 46. I- LES CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES I-3 MODULE DE FINESSE: La norme définit le module de finesse = 1/100 ème de la somme des refus, exprimés en pourcentages, sur les différents tamis de la série suivante : 0,16 - 0,315 - 0,63 - 1,25 - 2,5 - 5,0 mm. 1,8 < MF < 2,2 : Sable convenable pour obtenir un béton d'ouvrabilité satisfaisante et de bonne résistance avec des risques de ségrégations limités. 2;2 < MF < 2,8 : facilité de mise en oeuvre et bonne résistance du béton 2,8 < MF < 3,2 : Béton de résistances élevées mais de moins bonne ouvrabilité et des risques de ségrégation.
  • 47. TD • Calculer le module de finesse des granulats à partir de l’analyse granulométrique précédant et interpréter ?
  • 48. I- LES CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES I-4 COEFFICIENT D’APLATISSEMENT: Il caractérise la forme du granulat à partir de sa plus grande dimension et de son épaisseur. Le principe consiste à réaliser un double tamisage : - le premier dans un tamis à mailles carrées permet de séparer les granulats en classe d/D successives tel que D=1.25d - puis les différentes classes sont tamisée une à une dans des tamis composés de fentes dont la largeur est égale à d/1.58
  • 49. • On prend un échantillon de masse M ≥ 0.2 D , D étant en mm le diamètre maximum des granulats , la masse M est exprimée en kg. L’échantillon est tamisé afin de mettre de coté les éléments inférieurs à 4 mm et supérieurs à 80 mm qui sont pesés. La masse restante est utilisée pour déterminer le cœfficient d’aplatissement A. Le premier tamisage est effectués , chaque fraction étant pesée au gramme prés , puis tamisées dans le tamis à fente correspondant . Le passant de chaque grille est pesé également au gramme prés.
  • 50. Analyse des résultats • Par fraction de matériau , le coefficient d’aplatissement A est égal à : • A = Mei / Mai x 100 • Mei : masse de la fraction de matériau. Mai : masse du passant à travers le tamis à fente. Le coefficient global d’un matériau est calculé en faisant la somme des masses de fraction granulaire et la somme des passant , avec la même formule que ci-dessus. • Forme d’un granulat : L : plus grande dimension E : plus petite épaisseur G : plus grande épaisseur Le coefficient A est le pourcentage pondéral des éléments qui vérifient la relation G/E > 1.58 • Le coefficient d’aplatissement est noté FI dans les tableaux de classements , plus il est élevé , plus la proportion de granulats plats ou allongés est importantes. On retient les matériaux avec un FI ≤ à 35
  • 51. II- LES CARACTERISTIQUES PHYSICO- CHIMIQUES II-1 MASSE VOLUMIQUE: REELLE: C'est le quotient de la masse sèche du granulat par le volume occupé par la matière solide sans aucun vide entre les grains. APPARENTE: C’est la masse du granulat sec occupant l’unité de volume. Elle dépend du tassement des grains.
  • 52. II- LES CARACTERISTIQUES PHYSICO- CHIMIQUES II-2 FOISONNEMENT DU SABLE:  C’est le volume occupé par un poids donné de sable sec augmente en même temps que son humidité. 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.
  • 53. Principe L’essai consiste à mesurer la variation de la masse volumique apparente d’un échantillon de sable en fonction de l’accroissement progressif de sa teneur en eau. Les résultats sont portés sur un graphique en vue de tracer la courbe de foisonnement du sable testé. Matériel utilisé le même matériel utilisé pour la mesure de la masse volumique apparente d’un agrégat.
  • 54. • Mode opératoire. Peser 2 kg de sable sec (w = 0%) et mesurer sa masse volumique apparente (moyenne de 3 essais), Ajouter 1% d’eau soit 20 g à l’échantillon sec (2000 g) et bien mélanger. Mesurer la nouvelle masse volumique apparente, Refaire l’opération pour les valeurs de teneur en eau suivantes : 2%, 3%, 4%, 5%, 7%, 10%.
  • 57. TD • Tracer la courbe de foisonnement du sable ? Masse volumique apparente sèche (kg/m3) 1600 1500 1400 1300 1200 1100 Pour une masse volumique ap Humide du sable égal à 1 120 kg/m3 et une teneur en eau w=8%  Calculer la masse sèche du sable?  Calculer la masse d’eau contenue dans le sable pour w=8%.?
  • 58. II- LES CARACTERISTIQUES PHYSICO- CHIMIQUES II-3 POROSITE: C’est le rapport du volume des vides contenus dans les grains au volume des grains, exprimé en pourcentage.
  • 59. II- LES CARACTERISTIQUES PHYSICO- CHIMIQUES II-4 PROPRETE DES GRANULATS: PROPRETE SUPERFICIELLE: La propreté est caractérisée par la teneur en particules fines (< 0,5 mm) essentiellement argileuses ou d’origine végétale ou organique EQUIVALENT DE SABLE: Dans le cas des sables, le degré de propreté est fourni par l’essai appelé « équivalent de sable piston PS » qui consiste à séparer le sable des particules très fines qui remontent par floculation à la partie supérieure de l’éprouvette où l’on a effectué le lavage.
  • 60. MODE OPERATOIRE • Préparer 5 litres de solution lavante en diluant une dose de solution lavante concentrée* de 125 cm3 dans 5 litres d’eau déminéralisée. (Conservation 2 à 4 semaines) - Tamiser le matériau à tester de façon à séparer les éléments sableux les plus grossiers des particules fines (fraction 0/2), puis en prélever 120 gr. - Remplir une éprouvette avec la solution lavante jusqu’au premier trait de jauge. - Verser les 120 gr de l’échantillon dans l’éprouvette à l’aide de l’entonnoir. Préparer de la même façon une seconde éprouvette. - Laisser les deux éprouvettes au repos pendant 10 minutes. - Boucher les éprouvettes à l’aide des bouchons et les agiter avec la machine agitatrice. - Remplir les éprouvettes jusqu’au second trait de jauge en lavant le bouchon et les parois intérieures afin de récupérer toutes les impuretés et le sable au fond des tubes. - Laisser reposer chaque éprouvette 20 minutes en tenant compte des décalages de temps dus aux manipulations. - Abaisser le piston dans le liquide pour séparer le floculat de l’eau.
  • 65. Application Calculer la propreté des sables de ces 3 échantillons Échantillion 1 : h1=65 et h2=60 Échantillion 2 : h1=120 et h2=90 Échantillion 1 : h1=140 et h2=70 Interpréter et citer ces utilisations ?
  • 66. III- LES CARACTERISTIQUES MECANIQUES III-1 ESSAI MICRO DEVAL: L’essai Micro-Deval (MDE) permet de déterminer la résistance à l’usure d’un échantillon de granulat.
  • 67. Mode opératoire : • 1°) Prise d’essai de 500g lavée et séchée 2°) Mise en place dans un tambour avec 5kg de billes métalliques calibrées et 2.5 litres d’eau. 3°) Appliquer une rotation de 12 000 tours au tambour à la vitesse de 100 tours/minute. 4°) Retirer alors la prise de l’essai, pour lavage au-dessus d’un tamis de 1.6mm. 5°) Peser le refus (m) à ce tamis après séchage
  • 68. Calcul du MDE : • Calculer alors le coefficient MDE pour chaque cylindre de cette façon : • MDE = (500 - m) / 5 • avec m masse du refus à 1.6 mm.
  • 70. III- LES CARACTERISTIQUES MECANIQUES III-2 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
  • 71. • Un échantillon de fraction 10/14 mm (par exemple) et de masse sèche à 5000 g ± 5 g (M0) est placé dans un tambour contenant 11 boulets d’acier normalisés. Au cours de l’essai, le tambour effectue 500 tours à une vitesse de rotation comprise entre 31 et 33 tours/min. La friction des granulats entre eux et des granulats contre les boulets et les parois du tambour provoque leur dégradation plus ou moins accrue. L’ échantillon est ensuite retiré est lavé au dessus d’un tamis avec des mailles de 1.6 mm . On pèse le refus après séchage (M1). Le Coefficient Los Angeles (LA) est un pourcentage en masse du rapport des éléments passant au tamis de 1.6 mm séchés après lavage et la masse sèche initiale des granulats intacts. Mode opératoire :
  • 72. Calcul du LA • LA = 100*( Mo – M1)/Mo • avec Mo masse initiale de l’échantillon • LA correspond au pourcentage de fines produit par l’essai. La norme classe les matériaux suivant un code tenant compte de la friabilité et de la dureté des matériaux pour l’utilisation en couche de base , de liaison et fondation . • Plus LA est élevé, moins le matériau est dur.
  • 74. INFLUENCE DES CARACTERISTIQUES DES GRANULATS SUR LES PROPRIETES DES BETONS 1- NATURE MINERALOGIQUE: Les caractéristiques intrinsèques des granulats en dépendent: - un granulat calcaire à faible coefficient de dilatation thermique est favorable pour s'opposer à la fissuration de retrait thermique, mais défavorable du point de vue de la tenue dans un milieu agressif acide; - la présence de clivages dans les minéraux (micas, feldspaths, etc.) accroît les retraits. 2- ALCALI –REACTION: -Les granulats doivent être qualifiés vis-à-vis de l'alcali-réaction ( granulats potentiellement réactifs ou non qualifiés ) - Détermination de la teneur en alcalins actifs afin de pouvoir, éventuellement, établir le bilan des alcalins d'une formulation de béton
  • 75. INFLUENCE DES CARACTERISTIQUES DES GRANULATS SUR LES PROPRIETES DES BETONS 3- GRANULARITE DES SABLES:  C'est l'un des termes les plus importants notamment pour les paramètres suivants: - teneur en fines; - teneur en éléments fins jugés par le module de finesse; - continuité et régularité de la granularité.  Le module de finesse (MF) permet de juger globalement de la granularité d'un sable: l'optimum qui donnera le meilleur compromis résistance maniabilité maintien de l'homogénéité se situe à 2,5±0,35 environ.  Une bonne continuité de la courbe granulométrique est nécessaire pour obtenir un béton maniable.
  • 76. INFLUENCE DES CARACTERISTIQUES DES GRANULATS SUR LES PROPRIETES DES BETONS 4- PROPRETE DES SABLES: Pour les fillers (correcteurs granulométriques):  le critère retenu est la valeur de bleu à la tache V Bla. Pour les sables, le dispositif de contrôle est à double détente:  On pratique une mesure d'équivalent de sable,  si c’est négatif, un essai de bleu à la tache (V Bla). La pollution des granulats accroît la demande en eau, fait chuter les résistances et plus particulièrement la résistance au jeune âge, augmente les retraits et nuit à la durabilité des bétons
  • 77. INFLUENCE DES CARACTERISTIQUES DES GRANULATS SUR LES PROPRIETES DES BETONS 5- MATIERES ORGANIQUES DANS LES SABLES (Test colorimétrique): On soumet les sables à un test colorimétrique donnant une réponse par oui ou par non Leur présence peut perturber la prise, faire chuter les résistances, surtout au jeune âge, et donner lieu à des taches sur les parements. 6- TENEUR EN ELEMENTS COQUILLIERS: Dans les sables, le critère d'acceptation est l’essai de friabilité. Une valeur élevée indique de fortes proportions d'éléments tendres ou friables nuisibles à l'aspect des parements et à la durabilité des bétons, surtout des dallages et des chaussées.
  • 78. INFLUENCE DES CARACTERISTIQUES DES GRANULATS SUR LES PROPRIETES DES BETONS 7- GRANULARITE DES GRAVILLONS: Elle est fixée par le D prescrit ou admissible pour le béton à préparer en fonction de critères liés à la mise en oeuvre Les spécifications fixent les limites pour le passant au tamis intermédiaire (d+D)/2 garantissant une continuité suffisante ne nuisant pas à la maniabilité. 8- ABSORPTION D'EAU: Une valeur élevée est défavorable pour la durabilité des bétons car elle facilite la carbonatation, la pénétration de l'eau et des chlorures, la dégradation par le gel. Elle nuit aussi au maintien de la maniabilité du béton frais, ce qui peut se compenser par un pré mouillage des granulats.
  • 79. INFLUENCE DES CARACTERISTIQUES DES GRANULATS SUR LES PROPRIETES DES BETONS 9-RESISTANCE MECANIQUE LOS ANGELES: On limite sa valeur pour ne pas risquer d'avoir un mélange dont la granularité pourrait évoluer pendant le malaxage ou le transport en camion, ce qui modifierait les propriétés des bétons. 10-COEFFICIENT D'APLATISSEMENT DES GRAVILLONS: C'est une mesure de la quantité d'éléments plats et allongés qui permet de juger de la forme des grains. Une mauvaise forme nuit à la maniabilité, ce qui risque d'être compensé par un accroissement du dosage en eau, et favorise la ségrégation et l'apparition de défauts d'aspect.
  • 80. INFLUENCE DES CARACTERISTIQUES DES GRANULATS SUR LES PROPRIETES DES BETONS 11- PROPRETE DES GRANULATS: La pollution des granulats accroît la demande en eau, fait chuter les résistances et plus particulièrement la résistance au jeune âge, augmente les retraits et nuit à la durabilité des bétons 12- HOMOGENEITE C'est une mesure, peu courante, de la teneur en grains légers, de masse volumique inférieure de 400 kg/m3, par rapport à. celle de l'échantillon, d'un granulat. Ces grains légers sont souvent nuisibles quant à l'aspect des parements et à leur durabilité, à la tenue au gel et à la résistance à l'usure des dallages et des chaussées
  • 81. INFLUENCE DES CARACTERISTIQUES DES GRANULATS SUR LES PROPRIETES DES BETONS 13- IMPURETES PROHIBEES : Il s'agit de débris végétaux, charbons, grains légers, etc. déterminés par triage manuel sur tamis. Ces éléments nuisent à la durabilité du béton et à l'aspect des parements et surtout des dallages et des chaussées
  • 82. CHAPITRE 3 : Les liants hydrauliques
  • 83. SOMMAIRE Définitions et historique  Composition  Fabrication du ciment Caractéristiques ( mécanique, physique , chimique)  Différents types de ciments (CPA, CPJ, Ciment blanc…)  Environnement réglementaire et normatif  Situation au Maroc EXTRACTION ET CONCASSAGE PREHEMOGEN EISATION CUISSON OU CALCINATION BROYAGE ET STOCKAGE
  • 84. DEFINITION ET HISTORIQUE  Le ciment est une poudre minérale, dont la propriété est de durcir sous l'eau. De ce fait le ciment Portland est appelé liant hydraulique. Les Romains connaissaient déjà le secret de la production d’un matériau hydraulique dense et durable en mélangeant de la chaux avec des matériaux de l’origine volcanique pour former du silicate de calcium hydraté, très semblable à celui qu’on retrouve dans la pâte du ciment hydratée. Les connaissances des Romains furent perdues et ne furent retrouvées qu’à la fin de 18e siècle.
  • 85. DEFINITION ET HISTORIQUE 1824 : L'écossai ‘’Aspdin’’ prit un brevet d'invention, sur la fabrication d'un liant à partir d'un mélange de chaux et d'argile qu'il appela "ciment Portland" à cause de l'aspect présenté par ce liant durci qui rappelait celui de la pierre calcaire de la Presqu'île de Portland. C’est le premier ciment. XXe siècle a ouvert la voie aux ciments artificiels qui prendront progressivement le pas sur les chaux . L’accélération sera plus manifeste à l’issue de la deuxième guerre mondiale lorsque le secteur du bâtiment produit essentiellement des logements neufs bâtis à partir d’éléments préfabriqués et, n’utilisant plus les chaux. C’est l’époque charnière où la chaux est en passe d’abandon.
  • 86. DEFINITION ET HISTORIQUE Le développement n'a pu s'effectuer que grâce à l'apparition de matériels nouveaux : fours rotatifs et broyeurs à boulets en particulier. Les procédés de fabrication n'ont pas cessé de se perfectionner. Pour produire une tonne de clinker, constituant de base du ciment, il fallait en 1870 : 40 heures, actuellement, il faut environ 3 minutes.
  • 87. COMPOSITION Les principaux constituants du ciment Portland sont: - Le silicate tricalcique (Alite) (C3S) 3CaO.SiO2 - Le silicate bicalcique (Bélite) (C2S) 2CaO.SiO2 - L'aluminate tricalcique (Célite) (C3A) 3CaO.Al2O3 - Le ferroaluminate tétracalcique (C4AF) 4CaO.Al2O3.Fe2O3 Constituants C2S C3S C3A C4AF (%) 7 - 30 50- 75 0 - 20 0 - 16
  • 88. HYDRATATION DES CIMENTS  Les constituants anhydres donnent en présent d’eau naissance à des silicates et aluminates de calcium hydratés Formation d’un gel micro-cristalin à l’origine du phénomène de prise : c’est le développement et la multiplication des ces micro-cristaux dans le temps qui expliquent l’augmentation de la résistance mécaniques des bétons. Dans son évolution, la pâte de ciment passe par trois phases: Phase dormante : c’est la phase ou la pâte reste en apparence inchangée pendant un certain temps ( de quelques minutes à quelques heures )
  • 89. HYDRATATION DES CIMENTS Phase de début et fin de prise : Phase caractérisée par l’augmentation brusque de la viscosité de la pâte de ciment. La fin de cette phase correspond à l’obtention d’un matériau rigide ( Durée de prise de ciment mesurable au laboratoire).  Phase de durcissement : phase durant laquelle l’hydratation du ciment se poursuit et se caractérise par une augmentation sensible de la résistance mécanique. La valeur caractéristique est celle obtenue à 28 jours.
  • 90. FABRICATION DES CIMENTS  le constituant principal du ciment est le clinker. Il est obtenu à partir de la cuisson d’un mélange approprié constitué en majorité de calcaire (75-80%) et complété par d’autres matériaux ( argile, sable, oxyde de fer …etc.). En effet, le calcaire n'est pas assez impur pour contenir les quantités adéquates d'oxydes, pour assurer une bonne composition de matières crues pour l'alimentation du four. Par conséquent, il est nécessaire d'ajouter au calcaire d'autres matières qui fourniront les quantités d'oxydes manquantes. Etude d’optimisation de la composition chimique.
  • 91. EXTRACTION ET CONCASSAGE  Les matières premières sont généralement extraites de carrières à ciel ouvert. Les éléments sont concassés en éléments de diamètre maximal de 50mm. Les grains de calcaire et d’argile sont intimement mélangés par broyage et malaxage complétées par d’autres matériaux conformément aux proportions définies dans l’étude de la matière première. Le mélange est préparé automatiquement sous forme de poudre (voie sèche) ou de pâte (voie semi-humide ou humide) en fonction de la technique utilisée. La voie sèche est la technique la plus utilisée.
  • 93. PREHOMOGENEISATION  la préhomogénéisation permet d’atteindre un dosage parfait des deux constituants essentiels du ciment par superposition de multiples couches dans des halls de préhomogénéisation. A la sortie du hall, le mélange est très finement broyé dans des broyeurs sécheurs pour éliminer l’humidité résiduelle et obtenir une poudre appelé (cru) avec la finesse requise. Le cru est à nouveau homogénéisé et stockés dans des silos avant l’introduction au four.
  • 95. CUISSON OU CALCINATION Quelque soit la technique utilisée pour la préparation du cru, la phase de cuisson comporte deux parties :  un échangeur de chaleur comportant 4 à 5 cyclones dans lesquels la poudre déversée à la partie supérieur jusqu’à l’entrée du four, elle se réchauffe progressivement en contact avec les gazs sortant du four et se décarbonate en partie. La poudre est ainsi portée d’environ 50°C à 1000°C en un temps très court.
  • 96. CUISSON OU CALCINATION Le mélange est ensuite introduit au four rotatif (1450°C). Il s’agit d’un four horizontal cylindrique en tôle d’acier avec revêtement réfractaire de 60 à 150m de longueur et de 4 à 5 m de diamètre. Il tourne à une vitesse de 1 tour/minute  A ce stage, on atteint la phase de clinkérisation: il y’a formation des principaux composants du clinker. En effet, sous l’effet de la chaleur, les constituants d’argile ou d’autres matériaux ( silicates d’alumine et d’oxyde de fer) se combinent avec la chaux provenant du calcaire pour donner lieu aux silicates et aluminates de chaux
  • 97. CUISSON OU CALCINATION 1220°C 2 CaO + SiO2 2 CaO,SiO2 Bélite : C2S 1220°C 3 CaO + SiO2 3 CaO,SiO2 Alite : C3S 1450°C 3 CaO + Al2O3 3 CaO,Al2O3 Célite : C3A 1450°C 4 CaO + Fe2O3 + Al2O3 4CaO.Al2O3.Fe2O3 l’aluminoferrite tétracalcique : C4AF
  • 98. BROYAGE ET STOCKAGE  A la sortie du four le clinker tombe sur des refroidisseurs à grille qui ramène sa température à 70°C. ce choc thermique donne naissance à des granulats de diamètres variant entre 1 et 10mm. Le clinker est acheminé vers les trémies des broyeurs où il est finement broyé avec 3 à 5% de gypse pour régulariser sa prise. Dans certains cas, en plus du gypse, on ajoute d’autres constituants tels que : le laitier des hauts fourneaux, les pouzzolanes, les cendres volantes ou les fillers pour l’obtention des différents types de ciment.
  • 99. BROYAGE ET STOCKAGE Le ciment peut être stocké selon deux modes :  stockage en vrac en silos, le transport entre usine et le site d’utilisation se fait dans des camions, trains ou par bateau. Stockage en sacs en palettes, le transport est réalisé généralement par camions.
  • 100. SCHEMA DES DIFFERENTES PHASES DE PRODUCTION DU CIMENT
  • 101. Classification des ciments • Classification des ciments en fonction de leur composition • CEM I: Ciment portland (CPA - dans la notation française), • CEM II: Ciment portland composé ( CPJ), • CEM III: Ciment de haut fourneau (CHF), • CEM IV: Ciment pouzzolanique (CPZ), • CEM V: Ciment au laitier et aux cendres (CLC).
  • 103. • Classification des ciments en fonction de leur résistance normale
  • 105. DIFFERENTS TYPES DE CIMENTS 1- Ciment Portland Artificiel (CPA) Composition : résulte du broyage du clinker et du sulfate de calcium (gypse ou anhydrite) pour régulariser la prise, et éventuellement de fillers en faible quantité (<3%). La teneur en clinker est au minimum 95%. Domaine d’utilisation : Les CPA ordinaires conviennent pour des travaux de toute nature; béton armé ou béton précontraint. Par contre, leurs caractéristiques n'en justifient pas l'emploi pour les travaux de maçonnerie courante et les bétons de grande masse ou faiblement armé. Les CPA "Rapide", conviennent pour les mêmes travaux; mais permettent un décoffrage rapide, appréciable notamment en préfabrication. Les CPA 65 et 65R conviennent pour les travaux de B.A. et B.P pour lesquels est recherchée une résistance exceptionnelle.
  • 106. Les caractéristiques du ciment portland • 1-La prise • Dès que le ciment anhydre a été mélangé avec de l’eau, l’hydratation commence et les propriétés de la pâte ainsi obtenue sont évolutives dans le temps. Tant que cette hydratation n’est pas trop avancée la pâte reste plus ou moins malléable, ce qui permet de lui faire épouser par moulage la forme désirée. Mais au bout d’un certain temps, les cristaux d’hydrayes prenant de plus en plus d’importance, le mélange a changé de viscosité et se raidit, on dit qu’il se fait priser.
  • 107. • Le début de prise correspond au moment où l'on observe une augmentation de la viscosité , ou raidissement de la pâte, ce qui, dans la pratique, se mesure au moyen de l'aiguille normalisée (appareil de Vicat) et correspond au temps écoulé depuis le gâchage de la pâte jusqu'au moment où l'aiguille s’arrête à une distance (d = 4 mm ±1 mm) du fond de l’anneau de 40 mm de hauteur remplie de pâte pure de ciment. • De même, la fin de prise correspond au moment où l'aiguille ne s'enfonce plus dans l’anneau.
  • 108. Le phénomène de prise du ciment est lié à de nombreux paramètres tels: • la nature du ciment, • la finesse de mouture du ciment; plus son broyage a été poussé, plus le temps de prise est court, • la température; alors qu'à zéro degré la prise est stoppée, plus la température ambiante est élevée plus la prise est rapide, pour un ciment donné le début de prise sera de 18 heures à 2 ºC, de 5 heures à 10 ºC, de 3h 30 à 20 ºC et de 30 min à 35 ºC, • la présence de matières organiques dans l'eau ou dans l'un des autres constituants du béton qui ralenti la prise, • l'excès d'eau de gâchage qui a, entre autres inconvénients, une action retardatrice sur la prise
  • 111. • En fonction de leur classe de résistance, les normes spécifient un temps de prise minimum qui est, à la température de 20 ºC, de: 1 h 30 pour les ciments de classes 35 et45. 1 h pour les ciments des classes 55 et HP. • Il est à noter que pratiquement tous les ciments ont des temps de prise largement supérieurs à ces valeurs minimales, l'ordre de grandeur étant de 2 h 30 à 3 h pour la majorité des ciments
  • 112. 2-Durcissement : • C’est la période qui suit la prise et pendant laquelle se poursuit l’hydratation du ciment. Sa durée se prolonge pendant des mois au cours desquels les résistances mécaniques continuent à augmenter. • Comme le phénomène de prise, le durcissement est sensible à la température, ce qui conduit notamment en préfabrication, à chauffer les pièces pour lesquelles on désire avoir des résistances élevées au bout de quelques heures.
  • 113. • Prise et durcissement des constituants du clinker:
  • 115. • N.B : Dans une poudre de ciment portland en contact avec l’eau, l’aluminate tricalcique (C3A) réagit en premier, se dissous et se recristallise. Vient ensuite la réaction d’hydrolyse, de l’alite- Silicate tricalcique (C3S) forme autour des grains une pellicule de gel et met en même temps des ions Ca2+ en solution. L’hydrolyse et la recristallisation de (C3A) sont rapides. Cette activité est si grande qu’il faut la retarder car elle conduirait à des prises trop rapides et rendrait le liant inutilisable sur chantier.
  • 118. Caractéristiques physiques • La finesse de mouture (finesse de Blaine) • Elle est caractérisée par la surface spécifique des grains de ciment, exprimée en (cm2/g). Dans les cas courants, elle est de l'ordre de 3000 à 3500 cm2/g. • Plus la finesse de mouture est grande, plus la vitesse des réactions d'hydratation est élevée et plus ces résistances mécaniques à un âge jeune sont grandes, par contre plus le ciment est sensible à l'éventellement et plus le retrait est important. En outre, la finesse de mouture influence la plasticité et la cohésion de la pâte de ciment à l'état frais, ainsi que son pouvoir de rétention d'eau et la ressuée.
  • 119. • La surface massique de ciment étudié n’est pas mesurée directement, mais par comparaison avec un ciment de référence dont la surface massique est connue. Il s’agit de faire passer un volume d’air connu au travers d’une poudre de ciment. Toutes choses étant égales par ailleurs, plus la surface massique de cette poudre est importante et plus le temps t mis par l’air pour traverser la poudre est longue: Dans les conditions normalisées décrites, la surface est proportionnelle à .
  • 120. • L'appareil utilisé pour déterminer la finesse de mouture de ciment est appelé «Perméabilimètre de Blaine». Cet appareil se compose pour l’essentiel d’une cellule dans laquelle est placé le ciment à tester et d’un manomètre constitué d’un tube en verre en forme de U rempli, jusqu’à son repère inférieur (n° 4) d’une huile légère. La cellule est équipée d’une grille en sa partie inférieure. Un piston sert à tasser le ciment dans la cellule sous un volume V défini.
  • 121. Le retrait • La pâte de ciment se rétracte dans l'air sec (alors qu'au contraire elle gonfle dans l'eau), ce phénomène se poursuivant dans le temps et ceci pendant des durées d'autant plus longues que les pièces sont massives. C'est le retrait qui est cause des fissures que l'on observe dans des pièces en béton.
  • 122. • En fait il existe plusieurs types de retrait: • Le retrait avant prise dû essentiellement à la perte prématurée d'une partie de l'eau de gâchage par évaporation et dont l'amplitude est dix fois celle du retrait hydraulique classique. Ce retrait qui provoque des contraintes de traction supérieures à la résistance du béton à la traction, qui est alors pratiquement nulle, se traduit par l'apparition, à la surface du béton encore plastique, de grosses crevasses peu profondes, pouvant être refermées par talochage, • le retrait hydraulique, qui découle d'une part de la contraction de Chatelier (le volume des hydrates est inférieur au volume des constituants de départ) et d'autre part du retrait de dessiccation (contraction au séchage), est de l'ordre de 0,2 à 0,4 mm/m pour les bétons. Dans le cas de béton à faible rapport E/C, la dessiccation d'origine "endogène" (consommation de l'eau de gâchage pour hydratation) peut être prépondérante sur la dessiccation par séchage, • le retrait thermique, qui est dû à la contraction du béton lors de son refroidissement.
  • 123. L'importance du retrait hydraulique, en dehors du facteur de temps, est fonction de nombreux paramètres parmi lesquels: • la nature du ciment • le dosage en eau • la propreté des sables • la forme et la dimension des granulats
  • 124. Chaleur d'hydratation • Le phénomène de prise du ciment s'accompagne d'une réaction exothermique dont l'importance dépend de différents paramètres, en particulier: • la finesse de mouture: plus le ciment est broyé fin, plus la chaleur d'hydratation est élevée • la nature des constituants: les ciments CPA comportant presque exclusivement du clinker dégagent plus de chaleur que des ciments avec constituants secondaires • la nature minéralogique du clinker: plus les teneurs en aluminate tricalcique (C3A) et silicate tricalcique (C3S) sont élevées, plus la chaleur d'hydratation est forte • la température extérieure
  • 125. Stabilité de volume • La réaction d'hydratation est accélérée par un traitement thermique de la pâte, de façon à pouvoir constater l’expansion éventuelle du ciment dans un délai très court. • Un essai permet de s'assurer que le ciment ne contient pas de substances susceptibles de provoquer une expansion dangereuse au cours du temps. • On simule l'effet du temps en accélérant les processus de durcissement par une cuisson à 100 °C pendant 2 heures d'une pâte durcie de ciment à consistance normale âgée de 24 heures. Pour mesurer l'expansion, on utilise les aiguilles de Le Chatelier ,La différence d'ouverture des aiguilles avant et après cuisson doit rester inférieure à 10 mm.
  • 126. • on contrôle la pureté et la stabilité des ciments portland par voie chimique tels: • Perte au feu • Insoluble • Teneur en SO3, en MgO, en C3A etc..
  • 127. Résistance à la compression Les résistances mécaniques des ciments sont déterminées par les essais sur mortier dit "normal", à 28 jours d'âges en traction et en compression des éprouvettes 4 x 4 x 16 cm. La résistance du mortier est alors considérée comme significative de la résistance du ciment. Elle dépend de la classe de ciment et est exprimée en Mpa. Le mortier utilisé est réalisé conformément à la norme EN 196-1. Le sable utilisé est un sable appelé "sable normaliser CEN EN 196-1". Pour chaque type de ciment, il existe effectivement plusieurs classes de résistances pour lesquelles les fabricants garantissent des valeurs minimales et maximales.
  • 128. Expériences • 1. Masse volumique absolue • Objectif de l’essai • Il s’agit de mesurer la masse volumique absolue du ciment anhydre qui varie en fonction de la composition du ciment, tout en restant comprise entre 3,0 et 3,2 g/cm3. • Principe de l’essai: (avec le pycnomètre ) • On repère en comparant la masse (mc) d’un volume connu de ciment (Vc) à la masse (mt) d’un même volume d’un liquide dont la masse volumique (ρt) est connue. La masse (ρc) s’en déduit en écrivant: • Principe de la mesure: (avec le chantelier) – Voluménomètre. • Il consiste à mesurer le déplacement du niveau de liquide contenu dans un récipient à col étroit, lorsqu’on y introduit la poudre dont on cherche la masse volumique absolue. La méthode nécessite également une balance au décigramme, voluménomètre et un liquide inerte vis-à-vis de la poudre: ce sera par exemple du tetrachlorure de carbone, si la poudre est du ciment (ou bien on peut remplacer le tetrachlorure par le pétrole).
  • 129. • Équipement nécessaire • Un voluménomètre d’une contenance minimale de 50 cm3. • Un récipient contenant de l’eau à 20 ±1 °C. • Un liquide qui ne doit pas être réactif avec le ciment, du toluène par exemple ( le tetrachlorure, le benzène, cancérigène, le pétrole, ne doit plus être utilisé). • Une balance. La précision de la balance devra être adaptée à la masse de l'échantillon utilisé. • Un thermomètre, précis à 0,1 °C, permettant de connaître la température du laboratoire.
  • 130. • Conduite de l’essai: (Mode opératoire). • Remplir l’appareil de tétrachlorure de carbone jusqu’à ce que le niveau parvienne entre les divisions zéro et 1. Éviter de mouiller les parois lors du remplissage. Immerger le voluménomètre dans un récipient contenant de l’eau à 20±1 °C. Pendant l’équibrage de température, peser une masse de ciment de 64 g à 0,1 g près. • Repérer exactement le niveau atteint N0. • Verser le ciment très lentement (en ¼ d’heure environ) dans l’appareil en prenant garde à ne pas laisser de dépôt sur les parois. • Déplacer le voluménomètre contenant le ciment, de récipient et le poser sur la table. • Boucher le voluménomètre, l’incliner à 45° par rapport à la table et le faire rouler avec un mouvement de va-et-vient de manière à faciliter de départ de l’air. Replacer l’appareil dans le bain et lire le niveau N1 du liquide après équilibrage de température. • La masse volumique absolue est donnée par le rapport:
  • 131. • 2. Mesure de finesse : • Objectif de l’essai • Les ciments se présentent sous forme de poudre finement divisée. Cette finesse est une caractéristique importante: lors du gâchage, plus la surface de ciment en contact avec l’eau est grande et plus l’hydratation est rapide et complète. • L’objectif de l’essai est d’apprécier la surface spécifique .
  • 132. • Principe de l’essai • L’essai a pour but de calculer le débit d’air susceptible de passer à travers la poudre. • La surface massique du ciment étudié n’est pas mesurée directement, mais par comparaison avec un ciment référence dont la surface massique est connue. Il s’agit de faire passer un volume d’air connu au travers d’une poudre de ciment. Toutes choses étant égales par ailleurs, plus la surface massique de cette poudre est importante et plus le temps t mis par l’air pour traverser la poudre est long. Dans les conditions normalisées décrites, la surface est proportionnelle à
  • 133. • Équipement nécessaire • Un appareil appelé «Perméabilimètre de Blaine». Il se compose pour l’essentiel d’une cellule dans laquelle est placé le ciment à tester et d’un manomètre constitué d’un tube en verre en forme de U rempli, jusqu’à son repère inférieur d’une huile légère. La cellule est équipée d’une grille en sa partie inférieure. Un piston sert à tasser le ciment dans la cellule sous un volume V défini. • Une balance précise à 0,001 g. • Un chronomètre précis à 0,2 s près. • Du ciment de référence de surface massique (S0)et de masse volumique ( ρ0) connues. • Des rondelles de papier filtre adaptées au diamètre de la cellule. • Du mercure pour mesurer le volume V de la couche tassée. • Un thermomètre précis à 0,1 °C près pour mesurer la température de l’air.
  • 135. • Conduite de l’essai (Mode opératoire). • - La masse de matière à prendre s’écrit: m = (1 - e) ρV ρ - masse volumique V – volume utile de la cellule. • Placer la grille au fond de la cellule. Appliquer sur cette grille, au moyen d’une tige à face inférieure plane et d’une équerre, un disque neuf de papier filtre. • Verser le liant dans la cellule en utilisant un entonnoir. • Donner quelques légères secousses à la cellule pour niveler la couche supérieure du liant, puis placer sur celui-ci un autre disque neuf de papier filtre. • Tasser avec précaution au moyen du piston en évitant la remontée de la poudre au-dessus du papier filtre jusqu’à ce que le collier vienne buter contre le haut de la cellule. • Retirer le piston lentement (Il est commode de pratiquer une légère rotation alternative). • Vérifier le niveau du liquide du manomètre qui doit affleurer au trait inférieur. Enduire de vaseline la partie rondée de la cellule et la placer sur son ajutage en lui imprimant un léger mouvement de rotation pour répartir la vaseline; veiller au cours de cette opération à ne pas altérer le tassement de la couche. • Aspirer lentement au moyen de la poire l’air du tube jusqu’à ce que le niveau du liquide atteigne le trait supérieur. Fermer le robinet. Mettre en marche un chronomètre sensible au cinquième de seconde quand le niveau de liquide atteint le deuxième trait. • L’arrêter quand le niveau de liquide atteint le troisième trait. • Noter le temps écoulé t ainsi que la température de la pièce. • Faire trois mesures et prendre la moyenne arithmétique des trois temps.
  • 136. • La surface spécifique est calculé par la formule: . S – Surface spécifique (cm2/g). . k – Constante de l’appareil. . e – Porosité de la couche tassée . t – Temps mesuré en secondes. . ρ Masse volumique (g/cm3). . η Viscosité de l’air à la température d’essai (en poises).
  • 137. • Étalonnage de l’appareil: • (a) Détermination du volume V de la couche tassée. • Enduire la paroi intérieure de la cellule d’une très mince pellicule d’huile pour éviter l’amalgame. Placer la grille au fond de la cellule, puis deux disques de papier filtre appliqués sur la grille. Remplir la cellule jusqu’au bord avec du mercure, en chassant les bulles d’air adhérant aux parois. Niveler la surface de mercure en appliquant une lamelle de verre sur le sommet de la cellule. Puis recueillir dans un récipient taré le mercure se trouvant dans la cellule, et peser à– soit (m1) la masse en gramme du mercure utilisé. • Préparer ensuite la cellule dans les conditions prévues pour l’essai, avec une quantité de ciment portland telle que la couche obtenue soit suffisamment comprimée (2,8 à 3 g), (Il est nécessaire que la poudre soit plus compacte pour l’étalonnage que pour les essais, afin d’éviter son tassement par le mercure), et refaire avec du mercure les opérations décrites à l’article précédent - soit ( m2) la masse, en gramme, du mercure utilisé.
  • 138. • Le volume de la couche tassée est obtenu par la formule: V – Volume de la couche tassée (cm3). m1 et m2 – Masse de mercure (g) ρ.Hg Masse volumique du mercure à la température d’essai (g/cm3) Répeter la détermination de façon à obtenir deux valeurs différents de moins de 0,01 cm3 et adopter leur moyenne.
  • 139. • (b) Détermination de la constante k de l’appareil. • Calculer k en appliquant la formule fondamentale:
  • 140. Mesure des temps de début et fin de prise • Objectif de l’essai • Il est nécessaire de connaître les début et fin de prise des pâtes de ciment ( des liants hydrauliques ) afin de pouvoir évaluer le temps disponible pour la mise en place correcte des mortiers et des bétons qui seront ensuite confectionnés. • Les essais se font à l’aide de l’aiguille de Vicat qui donne deux repères pratiques: Le début de prise et la fin de prise.
  • 141. • Principe de essai • L’essai consiste à suivre l’évolution de la consistance d’une pâte de consistance normalisée; • l’appareil utilisé est appareil de VICAT équipé d’une aiguille de 1,13 mm de diamètre. Quand sous l’effet d’une charge de 300 g l’aiguille s’arrête à une distance d du fond du moule telle que d= 4mm ± 1 mm on dit que le début de prise est atteint. Ce moment, mesuré à partir du début du malaxage, est appelé « TEMPS DE DEBUT DE PRISE ». Le « TEMPS DE FIN DE PRISE» est celui au bout duquel l’aiguille ne s’enfonce plus que de 0,5 mm.
  • 142. • Equipement nécessaire • - Salle climatisée: L’essai doit se déroule dans une salle, dont la température est de 20° C± 1° C et dont l’humidité relative est supérieure à 90%. l’échantillon testé pourra, entre deux mesures, être entreposé dans de l’eau maintenue à 20° C± 1° C. • - Malaxeur normalisé: avec une cuve de 5 litres de contenance et d’une pale de malaxage pouvant tourner à 2 vitesses ( dites lente 140 tr/mn et rapide 285 tr/mn ). • - Appareil de VICAT ( du nom de l’ingénieur français ). L’appareil est composé d’un moule tronconique de 40 mm de hauteur et d’une tige coulissante équipée à son extrémité d’une aiguille de 1,13 mm de diamètre. • - Balance précise à 0,1 g près. • - Chronomètre précise à 0,1 s près.
  • 143. • Conduite de essai • Le mode opératoire de l’essai est fixé par la norme EN 196-3. Il s’agit de confectionner une pâte de consistance normalisée: • On préparera 2 Kg de ciment, une pâte pure de rapport E/C=0,26. Ceci permettra de préparer 5 moules. Pour accélérer les phénomènes, on dissolvera dans l’eau de gâchée du chlorure de calcium (CaCl2) en prenant comme poids de CaCl2, 2% du poids d’eau calculé pour la gâchée. On versera l’eau avec l’accélérateur de prise dissous dans la cuve du malaxeur, contenant le ciment, on déclenchera les deux chronomètres, ( un pour la gâchée, un autre pour base du temps, pour la manipulation ).
  • 144. • La pâte est alors rapidement introduite dans le moule tronconique posé sur une plaque de verre, sans tassement ni vibration excessifs. Il faut enlever l’excès de pâte par un mouvement de va-et-vient effectué avec une truelle maintenue perpendiculairement à la surface supérieure du moule. Puis l’ensemble est placé sur la platine de l’appareil de vicat. • Quatre minutes après le début du malaxage, l’aiguille est amenée à la surface de l’échantillon et relâchée sans élan ( sans vitesse ). L’aiguille alors s’enfonce dans la pâte. Lorsqu’elle est immobilisée ( ou après 30 s d’attente ), relever la distance d séparant l’extrémité de l’aiguille de la plaque de base. • Recommencer l’opération à des intervalles de temps convenablement espacés ( ~ 10-15 mn ) jusqu’à ce que d= 4mm ± 1mm.
  • 146. Mesure la consistance de la pâte • Objectif de l’essai • La consistance de la pâte caractérise sa plus ou moins grande fluidité. Il y a deux types d’essai, qui permettent d’apprécier cette consistance. 1. L’essai de consistance effectué avec l’appareil de Vicat. 2. L’essai d’écoulement au cône La consistance de la pâte de ciment est une caractéristique, qui évolue au cours de temps. Pour pouvoir étudier l’évolution de la consistance en fonction des différents paramètres, il faut pouvoir partir d’une consistance qui soit la même pour toutes les pâtes étudiées. • L’objectif de cet essai est de définir une telle consistance dite « CONSISTANCE NORMALISEE ».
  • 147. • Principe de essai • La consistance est évaluée ici en mesurant l’enfoncement dans la pâte, d’une tige cylindrique sous l’effet d’une charge constante. L’enfoncement est d’autant plus important que la consistance est plus fluide. La consistance évaluée de cette manière sera appelée « CONSISTANCE VICAT».
  • 148. Résultats • Cette distance ( d ) caractérise la consistance de la pâte étudiée. • Si ( d ) = 6mm ± 1mm, on dit que la consistance de la pâte étudiée est normalisée. ( Consistance normalisée ). • Si ( d ) n’atteint pas cette valeur ( c.a.d. d >7 mm ou d < 5mm ), il convient de refaire l’essai avec une valeur différente du rapport E/C jusqu’à atteindre la valeur recherchée de la consistance.
  • 150. DÉTERMINATION DE LA STABILITÉ • Objectif de l’essai • Il s’agit d’apprécier l’augmentation de volume que seraient susceptible de provoquer, au cours de la réaction d’hydratation, les oxydes de calcium ou de magnésium contenus dans le ciment.
  • 151. • Principe de l’essai • La réaction d’hydratation est accélérée par un traitement thermique de la pâte, de façon à pouvoir constater l’expansion éventuelle du ciment dans un délai très court. • Équipement nécessaire • - Un malaxeur normalisé. • - Deux moules en laiton élastique, appelés «appareil le Chatelier». Ces moules sont fendus de façon à pouvoir s’ouvrir en cas d’augmentation de volume de la pâte. • - Un bain d’eau muni d’un moyen de chauffage, dans lequel il est possible d’immerger les éprouvettes et de porter la température de l’eau de 20°C ± 2°C jusqu’à ébullition en 30 min ± 5 min. • - Une salle ou une armoire humide maintenue à une température de 20°C ± 1°C et à au moins 98% d’humidité relative.
  • 152. • Conduite de l'essai • Le mode opératoire est décrit par la norme EN 196-3. Il faut confectionner une pâte de consistance normalisée, qui sera introduite dans deux moules. • Après remplissage les moules sont conservés 24 h dans la salle ou l’armoire humide. Au bout de ce temps il convient de mesurer à 0,5 mm près l’écartement A entre les pointes des aiguilles. • Le moule est alors entreposé dans le bain d’eau à 20°C qui doit être porté à ébullition pendant 3 h ± 5 min. Soit B l’écartement entre les points des aiguilles au bout de ce temps. Soit C l’écartement lorsque le moule, après refroidissement, est revenu à la température de 20 °C. • La stabilité est caractérisée par la valeur C-A exprimée en mm près: • Stabilité = C-A
  • 154. 1 5 4 DIFFERENTS TYPES DE CIMENTS 2- Ciment Portland Composé (CPJ) Composition : résulte du mélange de clinker en quantité au moins égale à 65% et d'autres constituants tels que laitiers, cendres volantes, pouzzolanes ou fillers (un ou plusieurs) dont le total ne dépasse pas 35%. Domaine d’utilisation : Les CPJ 35 conviennent bien pour les travaux de maçonnerie et les bétons peu sollicités. Les CPJ 45 et 55 conviennent pour les travaux de toute nature en béton armé ou précontraint. De façon générale, les CPJ sont bien adaptés pour les travaux massifs exigeant une élévation de température modérée, les routes et le béton manufacturé. Les sous classe ‘’R’’ (rapide) sera préférée pour les travaux exigeant de hautes résistances initiales (décoffrage rapide, préfabrication).
  • 155. 1 5 5 DIFFERENTS TYPES DE CIMENTS 3- Ciments au laitier Composition : Trois types de ciments comportent des pourcentages de laitier assez importants; il s'agit du ciment de laitier au clinker (CLK), du ciment au laitier et aux cendres (CLC), du ciment de Haut-fourneau (CHF). Domaine d’utilisation : Ces ciments sont bien adaptés aux • travaux hydrauliques, souterrains, fondations et injection, • travaux en eaux agressives : eau de Mer, eaux séléniteuses, eaux industrielles, eaux pures, • ouvrages massifs : fondations, piles d'ouvrages d'art, murs de soutènement, barrages. - 35-80% 20-65% CHF 18-50 % 18-50 % 20-65% CLC - >80% < 20% CLK Cendres Laitier Clinker Type
  • 156. 1 5 6 DIFFERENTS TYPES DE CIMENTS 4- Ciment Pouzzolanique Composition : Il résulte d ’un mélange de clinker et de matériaux pouzzolaniques, ces derniers peuvent être : • d ’origine naturelle (origine volcanique) • d ’origine industrielle ( argiles et schites traités et activés thermiquement. Domaine d’utilisation : Même domaine d’utilisation que les CPA. 36-55 45-64 CPZ (B) 6-35 65-94 CPZ (A) Pouzzolanes Clinker Type
  • 157. 1 5 7 DIFFERENTS TYPES DE CIMENTS 5- Ciments à maçonner (CM) Composition : résultent d'un mélange à proportions variables de constituants de liants hydrauliques (clinker, laitier, pouzzolane,...etc) avec une proportion d'inertes (< 50%). Le ratio de clinker doit être inférieur à 50% du poids des constituants actifs. Domaine d’utilisation : Ces ciments dont les résistances sont volontairement limitées par rapport aux ciments classiques, conviennent bien pour la confection de mortiers utilisés dans les travaux de bâtiment (maçonnerie, enduits, crépis, etc.). Précautions particulières : Ils peuvent également être employés pour la fabrication ou la reconstitution de pierres artificielles. Composition Par contre, ces ciments ne conviennent pas pour les bétons à contraintes élevées ou les bétons armés. Aussi, ils ne doivent pas être utilisés en milieux agressifs.
  • 158. 1 5 8 DIFFERENTS TYPES DE CIMENTS 6- Ciment Alumineux Fondu Composition : résulte de la cuisson jusqu'à fusion d'un mélange de calcaire et de bauxite, suivie d'une mouture sans gypse à une finesse comparable à celle des CPA. Domaine d’utilisation : Le ciment 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, etc.), • sols résistants aux chocs, à la corrosion et aux forts trafics, • ouvrages en milieux agricoles : canalisations, assainissement, • fours, cheminées (bétons réfractaires), • travaux de réparation, scellements (en mélange avec le ciment Portland pour la préparation de mortiers à prise réglable).
  • 159. 1 5 9 DIFFERENTS TYPES DE CIMENTS 6- Ciment Alumineux Fondu Caractéristiques garanties : les résistances minimales sur mortier normal sont les suivantes : Début de prise : minimum 1h30. Le ciment fondu développe des résistances à court terme élevées grâce à un durcissement rapide. Il est très résistant aux milieux agressifs et acides (jusqu'à des pH de l'ordre de 4). Une chaleur d'hydratation élevée, liée à son durcissement rapide, permet au ciment fondu d'être mis en œuvre par temps froid (jusqu'à 10 °C). C'est également un ciment réfractaire (bon comportement jusqu'à 1300 °C), Résistance 6 h 24 h 28 jours Compression 30 50 65 Traction 4 5,5 6,5
  • 160. 1 6 0 DIFFERENTS TYPES DE CIMENTS 7- Ciment Blanc Composition : la teinte blanche est obtenue grâce à des matières premières très pures (calcaire et Kaolin) débarrassées de toute trace d'oxyde de fer. Les caractéristiques sont analogues à celles des ciments Portland gris. Domaine d’utilisation : 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 pigments 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.
  • 161. 1 6 1 ENVIRONNEMENT REGLEMENTAIRE ET NORMATIF 2- Réglementation Marocaine 1985 : Homologation de la Norme Marocaine NM 10.1.004 sur les Liants Hydrauliques. 1992 : Homologation de la circulaire relative au droit d ’usage de la marque de conformité aux Normes Marocaines sur les liants hydrauliques.  Juin 2003 :Nouvelle norme marocaine NM.10.1.004
  • 162. 1 6 2 ENVIRONNEMENT REGLEMENTAIRE ET NORMATIF 2- Réglementation Marocaine 1985 2003 CPA Ciment Portland Artificiel CPA Ciment Portland Artificiel CPJ Ciment Portland Composé CPJ Ciment Portland Composé CM Ciment à maçonner CM Ciment à maçonner CPZ Ciment pouzzolanique CHF Ciment haut fourneaux CLC/ CLK Ciment au laitier
  • 163. 1 6 3 ENVIRONNEMENT REGLEMENTAIRE ET NORMATIF 2- Réglementation Marocaine Ciments Spéciaux  Ciments pour travaux à la mer (PM) NM.10.1.157 Ciment à faible chaleur d ’hydratation initiale et à teneur en sulfures limitée (CP) NM.10.1.158 Ciment pour travaux en eaux à haute teneur en sulfates (ES) NM.10.1.159
  • 164. 1 6 4 SITUATION DE LA PRODUCTION DU CIMENT AU MAROC Consommation nationale en ciment •2002 : 8 486 112 T • 2003 : 9 277 499 T soit +9,3% / 2002 • 2004 : 9 800 000 T soit +5,6%/2003
  • 165. 1 6 5 SITUATION DE LA PRODUCTION DU CIMENT AU MAROC Principaux Producteurs nationaux : • HOLCIM MAROC • LAFARGE MAROC, • CIMENTS DU MAROC • ASMENT TEMARA Produits • CM 25 • CPJ 35 • CPJ 45 •CPA 55 •Ciment Blanc •Ciments spéciaux
  • 166. 1 6 6 CIMENT ET CHANTIERS • Prescriptions de base dans les CPS • Conformité à la norme NM 10.1.004 (Norme obligatoire) • Produit certifié NM • A retenir • Les différents types de ciments, • Classes de résistances • Domaine d’utilisation
  • 168. 1 6 8 SOMMAIRE  Rôle et fonctions de l ’eau de gâchage.  Différents types d ’eau de gâchage,  Action des impuretés dans l ’eau de gâchage sur le béton  Exigences d’utilisation dans le béton,  Documents de référence
  • 169. 1 6 9 Rôle et fonction de l’eau de gâchage L ’eau de gâchage est un des principaux constituants du L ’eau de gâchage est un des principaux constituants du béton au même titre que les granulats et le ciment.  Hydratation du ciment  Plasticité et ouvrabilité du béton qui permet son moulage et sa mise en place. Cohésion du matériau durci  L ’eau de gâchage peut un avoir un effet sur :  Propriétés physiques et mécaniques du béton : Temps de prise et développement des résistances,  Propretés esthétiques : Tâches et efflorescences,  Propriétés de durabilités : Corrosion des armatures, stabilité du béton  Propriétés de durabilités : Corrosion des armatures, stabilité du béton
  • 170. 1 7 0 DIIEFERENTS TYPES D ’EAU DE GACHAGE  Eau Potable provenant du réseau du service public, Eau d ’origine souterraine, Eau naturelle de surface, Eau de rejets industriels, Eau de mer, Eau récupérée de la fabrication des bétons,  Seule l ’eau potable est toujours utilisable pour le gâchage des bétons,  Les autres types d’eau doivent être soumis aux analyses et essais d’aptitude.
  • 171. 1 7 1 ACTION DES IMPURETES CONTENUES DANS L ’EAU DE GACHAGE SUR LE BETON  L ’eau de gâchage peut contenir des impuretés qui peuvent un avoir un effet néfaste sur le béton :  Sulfates,  Chlorures,  Sels de zinc, cuivre, Plomb, Etin, monganèse.  Ions H+, OH-  Ions Na+, K+  Les huiles,  les sucres,  L ’acide humique,  Les détergents,  Les algues en suspension,  Les argiles en suspension
  • 172. 1 7 2 ESSAIS ET ANALYSE D ’APTITUDE DE L ’EAU DE GACAHGE DANS LE BETON
  • 173. 1 7 3  Essais mécaniques Temps de prise le temps de début de prise, obtenu sur des éprouvettes fabriquées avec l'eau essayée ne doit pas être inférieur à 1 h et ne doit pas s'écarter de plus de 25 % du temps de début de prise obtenu avec des éprouvettes préparées avec de l'eau distillée ou de l'eau dé-ionisée. Le temps de fin de prise ne doit pas être supérieur à 12 h et ne doit pas s'écarter de plus de 25 % du temps de fin de prise obtenu avec des éprouvettes préparées avec de l'eau distillée ou de l’eau dé-ionisée.  Résistance mécanique La résistance moyenne à la compression à 7 jours des éprouvettes de béton ou de mortier préparées avec l'eau essayée, doit atteindre au moins 90 % de la résistance moyenne des éprouvettes correspondantes préparées avec de l'eau distillée ou dé-ionisée. ESSAIS ET ANALYSE D ’APTITUDE DE L ’EAU DE GACAHGE DANS LE BETON
  • 174. 1 7 4  Essais Chimiques Chlorures Sulfates : teneur inférieure à 2000mg/l Teneur en équivalent des alcalins (Na2O) inférieure à 1500 mg/l ESSAIS ET ANALYSE D ’APTITUDE DE L ’EAU DE GACAHGE DANS LE BETON
  • 175. 1 7 5  Essais Chimiques Substances nocives ESSAIS ET ANALYSE D ’APTITUDE DE L ’EAU DE GACAHGE DANS LE BETON
  • 176. 1 7 6 NM 10.1.008. Norme française NF P 18-211 Norme européenne NF EN 1008 - juillet 2003  A retenir :  Seule l ’eau Potable est utilisable sans restriction,  L ’eau de mer peut être utilisée dans le gâchage des bétons non armé  Pour les autres eaux, A soumettre aux essais et analyses d ’aptitude DOCUMENTS DE REFERENCE
  • 178. SOMMAIRE  HISTORIQUE  DEFINITIONS PLASTIFIANTS REDUCTEURS D’EAU SUPER PLASTIFIANTS ACCELERATEURS DE PRISE ET DE DURCISSEMENT RETARDATEURS DE PRISE ENTRAINEURS D’AIR HYDROFUGES DE MASSE RETENTEURS D’EAU PRODUITS DE CURE PRECAUTIONS A PRENDRE
  • 179. HISTORIQUE Dès 1881 :  Candlot étudie l’action des accélérateurs et des retardateurs de prise.  En 1909 :  Le sucre est déjà connu comme retardateur de prise  Entre 1910 et 1920 :  débute la commercialisation d’hydrofuges et d’accélérateurs à base de chlorure de calcium.  A partir de 1930 :  utilisation fréquente des entraîneurs d’air et puis des antigels et les produits de cure.  En 1964 :  création de la COPLA (Commission Permanente des Liants hydrauliques et des Adjuvants du béton) chargée de l’agrément et du contrôle des adjuvants.  De 1972 à 1984:  la mise en place d’une certification par la marque NF Adjuvants.
  • 180. DEFINITIONS  Les adjuvants sont des produits chimiques qui incorporés dans les bétons lors de leur malaxage ou avant leur mise en œuvre, à des doses inférieurs à 5 % du poids de ciment, provoquent des modifications des propriétés ou du comportement de ceux ci.  Un adjuvant n'est pas un palliatif. Ce n'est pas un produit capable de se substituer aux règles de la bonne technique.  Un adjuvant présente généralement une ou plusieurs fonctions secondaires qui sont le plus souvent indépendantes de la fonction principale.  Exp : un adjuvant réducteur d’eau peut avoir une fonction secondaire de retardateur de prise.
  • 181. LES TYPES D’ADJUVANTS La norme NF EN 934-2/ NM 10.1.109 classe les adjuvants pour bétons, mortiers et coulis, suivant leur fonction principale: I- ceux qui modifient l’ouvrabilité du béton : plastifiants- réducteurs d’eau, super plastifiants (anciennement fluidifiants) ; II- ceux qui modifient la prise et le durcissement : accélérateurs de prise, accélérateurs de durcissement, retardateurs de prise ; III-ceux qui modifient certaines propriétés particulières : entraîneurs d’air, générateurs de gaz, hydrofuges de masse, colorants. IV- les produits de cure.
  • 182. LES PLASTIFIANTS REDUCTEURS D’EAU CARACTERISTIQUES: *- A consistance égale, il permet une réduction du dosage en eau et, à dosage eau constant, il permet une augmentation de l’affaissement au cône d’Abrams • Réduction d’eau > 5% • Résistance à la compression à 7 et 28 jours >110% *- Ils sont à base de lignosulfonates, de sels d’acides organiques, de mélamine sulfonate, de naphtalène sulfonate et dérivés de mélamine ou naphtalène. UTILISATIONS:  l’industrie du béton manufacturé  les grands travaux de génie civil nécessitant des résistances élevées  le bétonnage avec coffrages glissants.
  • 183. LES SUPER PLASTIFIANTS CARACTERISTIQUES: *- Sa définition est identique à celle du plastifiant –réducteur d’eau mais la réduction en eau et l’augmentation de l’affaissement sont plus marquées *- Ce sont en général des produits de synthèse organique telles que les dérivés de mélamines ou de naphtalène. Ils peuvent être aussi fabriqués à partir de sous-produits de l’industrie du bois purifiés et traités (lignosulfonates). UTILISATIONS:  fondations, dallages, radiers, sols industriels, routes, etc.,  BHP, BAP,…  béton prêt à l’emploi, surtout lorsqu’il est pompé.
  • 184. RECAP : LES ADJUVANTS MODIFIANTS L’OUVRABILITE DU BETON
  • 185. LES ACCELERATEURS DE PRISE ET DE DURCISSEMENT CARACTERISTIQUES: *- Accélérateur de prise : Il avance le début de prise, c’est à dire le moment où le béton frais passe de l’état plastique( moulable) à l’état rigide Par rapport au témoin, à même température : Temps de début de prise à 20°C > 30 min Réduction du temps de début de prise à 5°C > 60% *- Accélérateur de durcissement : il accélère le développement de la résistance du béton à court terme Par rapport au témoin, à même température : Résistance à la compression à 24 heures et à 20°C >120% Résistance à la compression à 48 heures et à 5°C >130%
  • 186. LES ACCELERATEURS DE PRISE ET DE DURCISSEMENT  Les constituants sont généralement des dérivés de la soude, de la potasse ou de l’ammoniaque. UTILISATIONS:  bétonnage par temps froid,  décoffrage rapide, et scellement,  travaux en galerie, travaux sous l’eau, etc.
  • 187. LES RETARDATEURS DE PRISE CARACTERISTIQUES: *- Il retarde le début de prise et prolonge l’état plastique où le béton est moulable. Par rapport au témoin ( à 20°C) Augmentation du temps de début de prise >90 min Augmentation du temps de fin de prise <360 min *- Ils sont à la base de lignosulfonates, d’hydrates de carbone ou d’oxydes de zinc ou de plomb. UTILISATIONS:  BPE, bétonnages en grande masse et la technique des coffrages glissants  bétonnages par temps chaud  faciliter les reprises de bétonnage.
  • 188. RECAP: LES ADJUVANTS MODIFIANT LA PRISE ET LE DURCISSEMENT
  • 189. LES ENTRAINEURS D’AIR CARACTERISTIQUES: *- Il permet la formation au moment du malaxage d’un réseau uniforme de petites bulles d’air qui subsiste dans le béton durci *-Les entraîneurs d’air sont des corps tensio-actifs: lignosulfonates, abiétates de résines, sels d’éthanolamine, UTILISATIONS:  routes  ouvrages exposés aux gel aux sels de déverglaçage et aux eaux agressives NB : Il est recommandé de coupler l’utilisation d’un plastifiant à tout emploi d’entraîneur d’air.
  • 190. LES HYDROFUGES DE MASSE CARACTERISTIQUES: *- il diminue l’absorption capillaire des bétons. *- Les hydrofuges sont généralement à base d’acides gras ou de leurs dérivés (stéarates). Ils peuvent également comporter des matières fines (type bentonite) ainsi que des agents fluidifiants. UTILISATIONS :  bétons d’ouvrages hydrauliques (canaux, murs de fondation, retenues d’eau...)  mortiers d’étanchéité (chapes, joints de maçonnerie, galeries de tunnels)
  • 191. RECAP: LES ADJUVANTS MODIFIANT CERTAINES PROPRIETES DU BETON
  • 192. LES RETENTEURS D’EAU *- Il réduit le départ de l’eau par ressuage *- Ces produits, qui sont, entre autres, des agents colloïdaux ou des dérivés de la cellulose sont utilisés pour l’exécution de mélanges retardés ou de mélanges à couler sous l’eau sans délavage.
  • 193. LES PRODUITS DE CURE CARACTERISTIQUES: *- 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 évaporation trop rapide de l’eau. *- Ces produits sont à base de résines, cires ou paraffines en émulsion aqueuse, de résines naturelles ou synthétiques, de cires ou de paraffines dissoutes dans un solvant pétrolier, de caoutchouc chloré. UTILISATIONS:  bétonnages de routes, pistes  dallages, planchers  tous les ouvrages pour lesquels le rapport surface d’évaporation/épaisseur est élevé.
  • 194. PRECAUTIONS A PRENDRE ESSAIS DE CONVENANCE: Il est indispensable de s'assurer par des essais préalables de l'efficacité annoncée et de vérifier l'étendue des effets secondaires.  C'est pourquoi, il convient de réaliser avant le début des travaux des essais de convenance de l'adjuvant avec :  Les matériaux du chantier  Les conditions réelles de mise en œuvre (pompage, transport,...)
  • 195. PRECAUTIONS A PRENDRE INTERACTION ADJUVANT - ADJUVANT: Certains adjuvants sont incompatibles entre eux ou avec des adjuvants de marque différentes, aussi l'utilisation de deux adjuvants simultanée ne doit pas être envisagée qu'après avoir préalablement consulté le fabricant pour :  Le choix des produits  Les dosages  Le mode d'introduction INTERACTION ADJUVANT – CIMENT
  • 196. Béton
  • 197. Formulation du Béton Formuler un béton consiste à intégrer des paramètres essentiels tels que : • la qualité des matériaux disponibles, • la nature du projet à réaliser, • les moyens de mise en œuvre disponibles sur le site, • la qualité de l’environnement dans lequel va “vivre” l’ouvrage à réaliser, • les conditions de mise en œuvre (besoin d’ouvrabilité, résistance à jeune âge, …), • les conditions climatiques (température, hygrométrie, vent, etc.), • les délais de réalisation. En vue de satisfaire aux objectifs : • de durabilité, • d’esthétique, • de résistances mécaniques, • d’étanchéité, • d’isolation thermique (été comme hiver), • d’isolation phonique, • environnementaux (développement durable), • … Principe fondamental Généralités sur le béton
  • 198. Fabrication et transport du béton - Mode et durée de mélange : dans tous les cas, le béton est mélangé environ 1 à 2 min, mais son transport s’effectue de 5 min à 2 h, d’où des contraintes différentes. - Le Béton Prêt à l’Emploi (BPE) : le besoin de maintien d’ouvrabilité est nécessaire car le transport en toupie peut être long. Le besoin de résistances mécaniques est nécessaire au décoffrage (16 h à 24 h). - Le béton en Préfabrication : le besoin de maintien d’ouvrabilité est faible car le coulage s’effectue en général dans les 15 à 30 min. En revanche, le besoin de performances mécaniques est très élevé à jeune âge, de 6 h à 15 h en général, il est associé parfois à un étuvage. - Le béton sur chantier : situation combinée des 2 exemples précédents. Généralités sur le béton
  • 199. 199 Lors de l’introduction du liant pour la fabrication du béton, il est aussi possible d’ajouter d’autres additions minérales : - fillers calcaires : couleur plus claire, apport d’éléments fins, Norme NF-P 18-508. - fumées de silices : résistances chimiques, meilleures performances mécaniques, Norme NF-P 18-502. - cendres volantes : Norme CE NF EN 450 - laitiers de haut fourneaux : Norme NF-P 18-506 - etc. Leur utilisation apporte plusieurs avantages : - compacité, durabilité, - impact sur l’ouvrabilité, - effet pouzzolanique, - augmentation du % de pâte : bétons de parement, BAP*, - etc. Les additions minérales dans le béton Le ciment > Les additions minérales Quitter * BAP : Bétons autoplaçants Édition 2011
  • 200. 200 • BAP vertical et horizontal • BHP • BUHP • Béton Fibré • Bétonnage par temps chaud • Bétonnage par temps froid • Béton Lourd • Béton Léger • Béton Hydrofugé • Béton Immergé • Béton de remblais • Béton Coloré Quitter Les Adjuvants du Béton > Utilisations Utilisations / Applications Édition 2011
  • 201. 201 Béton très fluide, homogène et stable, qui se caractérise par sa rapidité de mise en place par seul effet gravitaire (pas besoin de vibration). Ce béton à compacité élevée et à perméabilité très faible permet aussi d’améliorer le parement (réduction du ragréage). Il en résulte une amélioration de la durée de vie des coffrages et un meilleur enrobage des aciers. Béton Autoplaçant (BAP) Vertical et Horizontal Adjuvants les plus utilisés : • Superplastifiants • Agents de cohésion Quitter Les Adjuvants du Béton > Utilisations Édition 2011
  • 202. 202 Les Adjuvants du Béton > Utilisations Édition 2011 Quitter
  • 203. 203 Béton Autoplaçant (BAP) Vertical et Horizontal Béton S2 Béton S4 BAP Les BAP répondent à la NF EN 206-1 comme tous les autres bétons et spécifiquement à la NF EN 206-9 pour leur caractère autoplaçant. Quitter Les Adjuvants du Béton > Utilisations Édition 2011
  • 204. 204 Caractéristiques des BAP A l’état frais, un béton autoplaçant peut être caractérisé par : Caractéristique Mesure Norme de référence Résultat Consistance Etalement au cône d’Abrams en mm NF EN 12 350-8 SF1 si la consistance est comprise entre 550 et 650 SF2 si la consistance est comprise entre 660 et 760 SF3 si la consistance est comprise entre 760 et 850 Viscosité apparente Temps nécessaire en secondes à l’obtention d’un étalement de 500 mm au cône d’Abrams NF EN 12 350-8 VS1 si le temps est < à 2 secondes VS2 si le temps est compris entre 3 et 6 secondes VS3 si le temps est > à 6 secondes Temps d’écoulement en secondes à l’entonnoir en V (V funnel) NF EN 12 350-9 VF1 si le temps est < à 9 VF2 si le temps est compris entre 9 et 25 Aptitude à l’écoulement Taux de remplissage en pourcentage d’une boite en L équipée d’armatures (L Box) NF EN 12 350-10 PL1 si remplissage > à 80 % avec 2 armatures PL2 si remplissage > à 80 % avec 3 armatures Pallier de l’étalement en mm obtenu après écoulement au travers d’un anneau constitué d’armatures (J ring) NF EN 12 350-12 PJ1 pallier < à 10 avec 12 armatures PJ2 pallier < à 10 avec 16 armatures Résistance à la ségrégation Pourcentage de laitance obtenu après chute d’une masse de béton sur un tamis (essai au tamis) NF EN 12 350-13 SR1 si le pourcentage est < à 20 SR2 si le pourcentage est < à 15 Quitter Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications Édition 2011
  • 205. 205 • Mise en œuvre plus rapide et plus économique. • Main d’œuvre optimisée. • Sécurité accrue. • Nuisances sonores réduites. • Meilleure durée de vie des coffrages. • Amélioration de la qualité des bétons (enrobage des aciers, parement, compacité, durabilité). Avantages – Valeur ajoutée BAP vertical « Sans les adjuvants, un tel résultat n’aurait pas été possible. » Quitter Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications Édition 2011
  • 206. 206 • Mise en œuvre plus rapide et plus économique. • Meilleure planéité et finition. • Sécurité accrue. • Amélioration de la qualité des bétons. Avantages – Valeur ajoutée BAP Horizontal « Sans les adjuvants, un tel résultat n’aurait pas été possible. » Quitter Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications Édition 2011
  • 207. 207 Pour plus d’information, consulter les documents suivants : • Norme NF EN 206-9. • Recommandations de l’AFGC. • Projet National BAP. Béton Autoplaçant (BAP) Vertical et Horizontal Quitter Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications Édition 2011
  • 208. 208 Béton caractérisé par une résistance en compression supérieure à 60 MPa et par une faible porosité de leur matrice, ce qui augmente fortement la durabilité. Béton hyper fluide à l’état frais, il permet une grande facilité de mise en œuvre et une amélioration des performances structurelles, due notamment à la présence de fumées de silice. Béton Hautes Performances (BHP) Adjuvants et produits les plus utilisés : • Superplastifiants • Fibres Quitter Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications Édition 2011
  • 209. 209 Il se caractérise par des résistances élevées, allant en compression de 130 à 200 MPa et en flexion de 30 à 45 MPa (si ajout de fibres métalliques), et par sa ductilité. L’obtention de ces résistances est liée à une réduction très importante de la quantité d’eau (rapport E/C). Ce béton a une consistance hyper fluide qui permet un remplissage aisé des coffrages. Il a des propriétés de durabilité exceptionnelles en matière de résistance au gel et au dégel, aux sels de déverglaçage, à la carbonatation et à l’abrasion. Béton à Ultra Hautes Performances (BUHP) Adjuvants et produits les plus utilisés : • Superplastifiants • Fibres structurelles Quitter Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications Édition 2011
  • 210. Béton renforcé de fibres (métalliques et/ou synthétiques) qui permet de limiter la fissuration des ouvrages (sur béton frais et béton durci) et d’améliorer la tenue au feu des bétons (micro-fibres). Il est particulièrement utilisé dans les dallages industriels, bétons désactivés et dans les éléments préfabriqués. Béton Fibré L’apparition des fibres polypropylènes dans les bétons date du milieu des années 80 ; leur développement depuis les années 90 en font aujourd’hui une solution reconnue pour maîtriser le retrait plastique des bétons et donc limiter le risque de fissuration durant les premières heures. Ces microfibres ont des longueurs généralement comprises entre 6 et 20 mm, des diamètres de 20 à 100 µm, pour un module d’élasticité de l’ordre de 3,5 GPa. Toutes les études menées depuis l’origine ont démontré que le dosage de 900 g/m3 permet, dans certains cas, de remplacer les treillis anti-fissuration dans les chapes et les bétons. Aujourd’hui, ces microfibres synthétiques se divisent en deux catégories : les mono- filamantaires et les fibrillées. La parution en Juin 2008 de la norme NF EN 14 889-2 concernant le marquage CE pour toutes ces fibres synthétiques permet aujourd’hui de classifier officiellement les microfibres (classe Ia et Ib), les macro-fibres (classe II) et permet surtout un comparatif plus aisé des performances de ces différentes fibres. Enfin, cette norme démontre, s’il en était encore besoin, que l’addition des fibres de type polymère dans les bétons est une solution technique aujourd’hui reconnue et promise à un bel avenir. Quitter Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications Édition 2011 210
  • 211. 211 On parle de bétonnage par temps chaud lorsque la température de l’air est comprise entre 25 °C et 35 °C environ. Le bétonnage en ambiance chaude nécessite un choix correct des matériaux (ciment à prise lente et/ou à faible chaleur d’hydratation) ainsi qu’une protection des ouvrages par des produits de cure (surtout aux tout premiers âges) et des contrôles renforcés. Bétonnage par temps chaud Adjuvants les plus utilisés : • Retardateurs de prise • Superplastifiants – Haut réducteurs d’eau • Plastifiants – Réducteurs d’eau Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications Édition 2011 Quitter
  • 212. 212 On parle de mise en place de béton par temps froid lorsque la température du béton descend en dessous d’un seuil critique (généralement 5 °C). Le bétonnage en ambiance froide nécessite un choix correct des matériaux (ciment à prise rapide), des process adaptés (étuvage) ainsi que des contrôles renforcés. Bétonnage par temps froid Adjuvants les plus utilisés : • Accélérateurs de prise • Accélérateurs de durcissement • Réducteurs d’eau (plastifiants et superplastifiants) • Entraîneurs d’air Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications Édition 2011 Quitter
  • 213. 213 Béton dont la masse spécifique des granulats est supérieure à celle des granulats couramment utilisés (soit > 2,6 kg/dm3). Parmi les plus utilisés : barytes, hématites, … Il est particulièrement utilisé là où la densité du béton est prépondérante (> 3,5), par exemple en cas de protection au rayonnement (salle de radiologie en hôpital). Béton Lourd Adjuvants et produits les plus utilisés : • Superplastifiants – Haut réducteurs d’eau • Agents de cohésion Quitter Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications Édition 2011
  • 214. 214 Béton dont la masse spécifique des granulats est inférieure à celle des granulats couramment utilisés (soit entre 1 et 1,2 kg/dm3). Parmi les plus utilisés : polystyrène, mousse, bois, vermiculite, ... Il est particulèrement utilisé à des fins d’isolation ou d’allègement des structures lors de rénovations. Béton Léger Adjuvants les plus utilisés : • Agents moussants • Agents de cohésion • Entraîneurs d’air • Superplastifiants – Haut réducteurs d’eau Quitter Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications Édition 2011
  • 215. 215 Béton utilisé lorsque la porosité du béton doit être la plus faible possible (tunnels, piscines, stations d’épuration,…). Béton manufacturé (bordures). Béton Hydrofugé Adjuvants les plus utilisés : • Hydrofuges de masse • Superplastifiants – Haut réducteurs d’eau Station d’épuration Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications Édition 2011 Quitter
  • 216. 216 Béton mis en œuvre sous l’eau et donc soumis à de fortes pressions dont il faut tenir compte lors de la réalisation de l’ouvrage. La composition doit être étudiée en utilisant en particulier des agents de cohésion, accroissant les forces d’attraction entre particules, améliorant ainsi l’homogénéité du béton et évitant son délavage. Béton Immergé Adjuvants et produits les plus utilisés : • Agents de cohésion • Superplastifiants – Haut réducteurs d’eau Quitter Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications Édition 2011
  • 217. 217 Béton particulièrement destiné aux travaux de remplissage de tranchées et de remplissage de cavités. On distingue : - les bétons essorables lorsque le support est poreux (tranchées, marnières, stabilisations de chaussées). - les bétons non essorables pour les supports non poreux (cuves de carburant abandonnées, canalisations). Grâce à sa fluidité, il est facile à mettre en œuvre : il peut être directement déversé de la toupie dans la cavité ou pompé si l’accès est difficile. Béton de remblais Adjuvants et produits les plus utilisés : • Entraîneurs d’air, agents moussants • Superplastifiants – Haut réducteurs d’eau • Accélérateurs de prise Quitter Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications Édition 2011
  • 218. 218 Béton teinté dans la masse par addition de pigments variés, naturels ou synthétiques. Utilisé essentiellement pour des éléments en béton devant rester apparents et pour lesquels un aspect décoratif et esthétique est recherché. Béton Coloré Adjuvants les plus utilisés : • Plastifiants ou Superplastifiants • Entraîneurs d’air • Hydrofuges de masse Quitter Les Adjuvants du Béton > Utilisations > Applications Édition 2011