Cours5 Formulation Betons [PDF]

Zitiervorschau

Électif 10 Mise en forme industrielle des sols et matériaux granulaires Formulation des bétons

Introduction Définition du béton • Mélange homogène de ciment, eau, granulats et, le plus souvent, adjuvants • Masses volumiques : de 1 (eau) à 3 (ciment) T/m3 • Dimensions des grains : de 0,5 µm (grains les plus fins du ciment) à 25 mm (gravillons) • Formuler un béton = déterminer et optimiser la composition granulaire et le dosage des divers constituants vis-à-vis d’un cahier des charges

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Introduction

Choix des proportions • Résultat d’études graphiques ou expérimentales

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Introduction La pâte de ciment • La pâte = ciment + eau • Élément actif du béton qui enrobe les granulats • Objectif : remplir les vides entre les grains • Rôles de la pâte : – À l’état frais : lubrifiant – À l’état durci : colle

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Introduction Différents bétons • Bétons courants : 2500 kg/m3 • Bétons lourds : – > 3000 kg/m3 et jusqu’à 6000 kg/m3 – Protection contre les rayons radioactifs • Bétons de granulats légers : usage dans le bâtiment • Bétons cellulaires : isolation • Bétons fibrés : dallages, décoration, mobilier urbain • BHP, les BAP, les BFUP Cours 5

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Plan

1.

Prescription d’un béton

2.

Les ciments

3.

Les granulats

4.

Méthode Dreux-Gorisse

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1. Prescription d’un béton

1. Prescription d’un béton Propriétés visées pour un béton • Consistance adaptée aux moyens de mise en œuvre • Résistance à la compression • Durabilité dans un environnement donné • Respect des normes

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1. Prescription d’un béton Formuler un béton pour une entreprise / un chantier • Répondre aux exigences nombreuses et diverses – Du maître d’œuvre : contraintes architecturales et esthétiques,… – Du bureau d’étude : résistance minimale, fissuration,… – Du bureau des méthodes : temps de prise, phasage du chantier, coûts… – Du maître d’ouvrage : exploitation du livrable, durabilité, responsabilité de l’entreprise,…

• Enjeux techniques et économiques : large choix de bétons, adjuvants,… Cours 5

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1. Prescription d’un béton 5 questions essentielles 1. 2. 3. 4. 5.

Quel est le cahier des charges du maître d’œuvre ? Quels sont les documents normatifs à prendre en compte ? Quelle est la classe de l’environnement de l’ouvrage ? Quelles sont les performances mécaniques auxquelles le béton doit satisfaire ? Quelles sont les méthodes d’exécution prévues par le chantier ?

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1. Prescription d’un béton

Demandes spécifiques au maître d’œuvre • Cahier des Clauses Techniques et Particulières (CCTP) : – Objectifs à atteindre – Contraintes à respecter

• CCTP = document contractuel

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1. Prescription d’un béton Documents normatifs • Normes Françaises (AFNOR) et Européennes (CEN) : – NF EN 206-1 – NF EN 934-2 relative aux adjuvants – …

• Documents Techniques Unifiés (DTU) : contractuel • Cahier des clauses techniques générales : – Marchés publics (fascicule 65) – EDF – SNCF

• … Cours 5

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Extrait fascicule 65 du CCTG

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1. Prescription d’un béton

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1. Prescription d’un béton

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1. Prescription d’un béton Classes de résistance des bétons normaux et lourds •

Norme NF EN 206-1

•

Classement de la forme Cx/y : – x désigne la résistance caractéristique à 28 jours, mesurée sur des cylindres de 150 mm de diamètre et 300 mm de haut – y désigne la résistance caractéristique à 28 jours, mesurée sur des cubes de 150 mm de côté

•

Résistance caractéristique = résistance en dessous de laquelle peuvent se situer 5% de la population de tous les résultats des mesures de résistance

•

Classes de résistance normalisées : C8/10, C12/15, C16/20, C20/25, C25/30, C30/37, C35/45, C40/50, C45/55, C50/60, C55/67, C60/75, C70/85, C80/95, C90/105 et C100/115

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1. Prescription d’un béton Classes de consistance pour le béton frais

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1. Prescription d’un béton Mesure de l’affaissement au cône d’Abrams

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1. Prescription d’un béton Classes de consistance pour le béton frais • Test d’étalement

• Sur chantier => vérification de la qualité des BPE

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1. Prescription d’un béton

5 points : – – – –

Résistance Utilisation / environnement Consistance Dimension maximale des granulats – Informations complémentaires

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1. Prescription d’un béton Exemples de béton : Béton (pour 1m3)

B 47

B 60 FS

B 90 FS

Gardon 10/20 Gardon 5/10 Loire 0/5

824 kg 253 kg 753 kg

759 kg 253 kg 707 kg

866 kg 253 kg 782 kg

CPA 55 HTS

400 kg

400 kg

400 kg

Fumée de silice

-

40 kg

40 kg

Eau Superplastifiant

180 L -

205 L -

125 L 11 kg (résine GT à 2,5%)

Eau totale / liant Slump Air occlus

0,45 7 cm 1,6%

0,47 7 cm 1,8%

0,31 7 cm 1,8%

42 MPa 47 MPa

48 MPa 60 MPa

80 MPa 90 MPa

Résistance compression • 28 j • 56 j Cours 5

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1. Prescription d’un béton Béton de Poudre Réactive (BPR), maintenant Ductal : Résistance à la compression visée : 200 MPa

Constituants Ciment (C) Fumée de silice (FS) Sable siliceux Fibres métalliques Fluidifiant (extrait sec) Eau totale (E) E/(C+FS) Cours 5

Dosage (kg/m3) 950 237 997 146 17 180 0,15 21

2. Rappel sur les ciments

2. Les ciments

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2. Les ciments

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2. Les ciments Les classes de résistance des ciments

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2. Les ciments

Le choix et le dosage du ciment dépendent de : • La résistance mécanique recherchée • La résistance aux agents agressifs recherchée • L’utilisation envisagée : – Béton armé => classe 32,5 au minimum – Béton courant ou bien maçonnerie – Résistance élevée au jeune âge => classe R

• …

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3. Les granulats

3. Les granulats Courbes granulométriques

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3. Les granulats Classe granulaire • Classement des granulats selon la plage granulaire qu’ils couvrent • La classe granulaire désigne un granulat en indiquant son plus petit diamètre représentatif d suivi de son plus grand diamètre représentatif D • Le granulat est appelé d/D (exemple : gravier 4/12,5 => d = 4 mm et D = 12,5 mm) Cours 5

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3. Les granulats Classe granulaire • Peut être définie approximativement par lecture directe de la courbe granulométrique • Le tamisat cumulé atteint 5% => plus petit diamètre représentatif d • Le refus cumulé atteint 5% => plus grand diamètre représentatif D

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3. Les granulats Classe granulaire

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3. Les granulats Classe granulaire • Norme NF P 18-304 => définition plus précise

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3. Les granulats Choix des granulats • Optimiser la compacité du squelette granulaire • La résistance des granulats doit être en accord avec la résistance visée pour le béton • Propreté des granulats => bonne liaison avec la pâte de ciment + pas d’effet négatif sur l’hydratation du ciment

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3. Les granulats Sable et fines • Sable = grain dont le diamètre est inférieur à 4 mm • Fines = grains d’un diamètre inférieur à 0,5 mm • Les fines peuvent être inertes ou actives (matières argileuses, siliceuses, calcaires,…)

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3. Les granulats Équivalent de sable (ES) • C’est la proportion de sable brut dans le sable avec fines • Pourquoi ? – Certaines fines sont argileuses, ce qui peut perturber l’hydratation du ciment – Pourtant, la présence de fines argileuses facilite la mise en œuvre du béton

=> Compromis à faire sur la teneur en fines des sables Cours 5

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3. Les granulats Équivalent de sable (ES)

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3. Les granulats Choix des granulats • Principe de base : élaborer un squelette granulaire le plus compact possible • Le granulat possède tous les diamètres de grains => compacité du squelette granulaire optimisée

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3. Les granulats Choix des granulats

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3. Les granulats

Module de finesse des sables (FM) • C’est le 1/100 de la somme des refus cumulés, exprimée en pourcentage, sur les différents tamis de la série 0,125 - 0,250 - 0,50 - 1,00 - 2,0 - 4 • Les sables de meilleure qualité granulaire pour les bétons vérifient : 2,4 ≤ FM ≤ 3,2 l’idéal étant 2,7

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3. Les granulats Module de finesse d’un sable

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4. Formulation pratique d’un béton

4. Formulation d’un béton Exemples de béton : Béton (pour 1m3)

B 47

B 60 FS

B 90 FS

Gardon 10/20 Gardon 5/10 Loire 0/5

824 kg 253 kg 753 kg

759 kg 253 kg 707 kg

866 kg 253 kg 782 kg

CPA 55 HTS

400 kg

400 kg

400 kg

Fumée de silice

-

40 kg

40 kg

Eau Superplastifiant

180 L -

205 L -

125 L 11 kg (résine GT à 2,5%)

Eau totale / liant Slump Air occlus

0,45 7 cm 1,6%

0,47 7 cm 1,8%

0,31 7 cm 1,8%

42 MPa 47 MPa

48 MPa 60 MPa

80 MPa 90 MPa

Résistance compression • 28 j • 56 j Cours 5

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4. Formulation d’un béton Béton de Poudre Réactive (BPR), maintenant Ductal : Résistance à la compression visée : 200 MPa

Constituants Ciment (C) Fumée de silice (FS) Sable siliceux Fibres métalliques Fluidifiant (extrait sec) Eau totale (E) E/(C+FS) Cours 5

Dosage (kg/m3) 950 237 997 146 17 180 0,15 43

4. Formulation d’un béton Formule de Féret • R = k * ( C / (C + E + V) )2 – R : résistance du béton – k : coefficient qui dépend de la classe du ciment, du type de granulats et de la mise en œuvre – C : dosage en ciment – E : dosage en eau – V : volume d’air subsistant

=> Intérêt à diminuer E et V Cours 5

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4. Formulation d’un béton

Abaques de Dreux - Hypothèses • Résistances à 28 j. visées : entre 15 et 40 Mpa • 3 classes granulaires : – sable 0/4 – gravillons 5,6/12,5 et 5,6/20 • Ciment de classe 32,5

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4. Formulation d’un béton

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4. Formulation d’un béton

A VOUS DE JOUER ! Date

Lieu

Programme

Vendredi 25 février MSSMat Formulation d’un béton et (14h00 - 17h15) salle C105 fabrication d’éprouvettes Mardi 29 Mars (8h00 - 11h15)

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• Tests de compression MSSMat salle C105 • Critique des formulations

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