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Électif 10Mise en forme industrielle dessols et matériaux granulaires
Formulation des bétons
Cours 5 Formulation des bétons 2
Introduction
Définition du béton
• Mélange homogène de ciment, eau, granulats et, leplus souvent, adjuvants
• Masses volumiques : de 1 (eau) à 3 (ciment) T/m3
• Dimensions des grains : de 0,5 µm (grains les plusfins du ciment) à 25 mm (gravillons)
• Formuler un béton = déterminer et optimiser lacomposition granulaire et le dosage des diversconstituants vis-à-vis d’un cahier des charges
Cours 5 Formulation des bétons 3
Introduction
Choix des proportions
• Résultat d’études graphiques ou expérimentales
Cours 5 Formulation des bétons 4
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
Cours 5 Formulation des bétons 5
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 Formulation des bétons 6
Plan
1. Prescription d’un béton
2. Les ciments
3. Les granulats
4. Méthode Dreux-Gorisse
1.
Prescription d’un béton
Cours 5 Formulation des bétons 8
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
Cours 5 Formulation des bétons 9
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 debétons, adjuvants,…
Cours 5 Formulation des bétons 10
1. Prescription d’un béton
5 questions essentielles
1. Quel est le cahier des charges du maître d’œuvre ?2. Quels sont les documents normatifs à prendre en
compte ?3. Quelle est la classe de l’environnement de
l’ouvrage ?4. Quelles sont les performances mécaniques
auxquelles le béton doit satisfaire ?5. Quelles sont les méthodes d’exécution prévues par
le chantier ?
Cours 5 Formulation des bétons 11
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
Cours 5 Formulation des bétons 12
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 Formulation des bétons 13
1. Prescription d’un bétonExtrait fascicule 65 du CCTG
Cours 5 Formulation des bétons 14
1. Prescription d’un béton
Cours 5 Formulation des bétons 15
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 laquellepeuvent se situer 5% de la population de tous les résultats desmesures 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
Cours 5 Formulation des bétons 16
1. Prescription d’un béton
Classes de consistance pour le béton frais
Cours 5 Formulation des bétons 17
1. Prescription d’un béton
Mesure de l’affaissement au cône d’Abrams
Cours 5 Formulation des bétons 18
1. Prescription d’un béton
Classes de consistance pour le béton frais
• Test d’étalement
• Sur chantier => vérification de la qualité des BPE
Cours 5 19
1. Prescription d’un béton
5 points :
– Résistance– Utilisation / environnement– Consistance– Dimension maximale des
granulats– Informations
complémentaires
Cours 5 20
1. Prescription d’un béton
Exemples de béton :
80 MPa90 MPa
48 MPa60 MPa
42 MPa47 MPa
Résistance compression• 28 j• 56 j
0,317 cm1,8%
0,477 cm1,8%
0,457 cm1,6%
Eau totale / liantSlumpAir occlus
866 kg253 kg782 kg
400 kg
40 kg
125 L11 kg (résine GT à 2,5%)
759 kg253 kg707 kg
400 kg
40 kg
205 L-
824 kg253 kg753 kg
400 kg
-
180 L-
Gardon 10/20Gardon 5/10Loire 0/5
CPA 55 HTS
Fumée de silice
EauSuperplastifiant
B 90 FSB 60 FSB 47Béton (pour 1m3)
Cours 5 21
1. Prescription d’un béton
Béton de Poudre Réactive (BPR), maintenant Ductal :Résistance à la compression visée : 200 MPa
0,15E/(C+FS)180Eau totale (E)17Fluidifiant (extrait sec)
146Fibres métalliques997Sable siliceux237Fumée de silice (FS)950Ciment (C)
Dosage (kg/m3)Constituants
2.
Rappel sur les ciments
Cours 5 Formulation des bétons 23
2. Les ciments
Cours 5 Formulation des bétons 24
2. Les ciments
Cours 5 Formulation des bétons 25
2. Les ciments
Les classes de résistance des ciments
Cours 5 Formulation des bétons 26
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
• …
3.
Les granulats
Cours 5 Formulation des bétons 28
3. Les granulats
Courbes granulométriques
Cours 5 Formulation des bétons 29
3. Les granulats
Classe granulaire
• Classement des granulats selon la plage granulairequ’ils couvrent
• La classe granulaire désigne un granulat en indiquantson plus petit diamètre représentatif d suivi de sonplus 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 Formulation des bétons 30
3. Les granulats
Classe granulaire
• Peut être définie approximativement par lecturedirecte de la courbe granulométrique
• Le tamisat cumulé atteint 5% => plus petit diamètrereprésentatif d
• Le refus cumulé atteint 5% => plus grand diamètrereprésentatif D
Cours 5 Formulation des bétons 31
3. Les granulats
Classe granulaire
Cours 5 Formulation des bétons 32
3. Les granulats
Classe granulaire
• Norme NF P 18-304 => définition plus précise
Cours 5 Formulation des bétons 33
3. Les granulats
Choix des granulats
• Optimiser la compacité du squelette granulaire
• La résistance des granulats doit être en accord avecla résistance visée pour le béton
• Propreté des granulats => bonne liaison avec la pâtede ciment + pas d’effet négatif sur l’hydratation duciment
Cours 5 Formulation des bétons 34
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 (matièresargileuses, siliceuses, calcaires,…)
Cours 5 Formulation des bétons 35
3. Les granulats
Équivalent de sable (ES)
• C’est la proportion de sable brut dans le sable avecfines
• 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 Formulation des bétons 36
3. Les granulats
Équivalent de sable (ES)
Cours 5 Formulation des bétons 37
3. Les granulats
Choix des granulats
• Principe de base : élaborer un squelette granulaire leplus compact possible
• Le granulat possède tous les diamètres de grains =>compacité du squelette granulaire optimisée
Cours 5 Formulation des bétons 38
3. Les granulats
Choix des granulats
Cours 5 Formulation des bétons 39
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 dela série 0,125 - 0,250 - 0,50 - 1,00 - 2,0 - 4
• Les sables de meilleure qualité granulaire pour lesbétons vérifient :
2,4 ≤ FM ≤ 3,2 l’idéal étant 2,7
Cours 5 Formulation des bétons 40
3. Les granulats
Module de finesse d’un sable
4.
Formulation pratique d’unbéton
Cours 5 42
4. Formulation d’un béton
Exemples de béton :
80 MPa90 MPa
48 MPa60 MPa
42 MPa47 MPa
Résistance compression• 28 j• 56 j
0,317 cm1,8%
0,477 cm1,8%
0,457 cm1,6%
Eau totale / liantSlumpAir occlus
866 kg253 kg782 kg
400 kg
40 kg
125 L11 kg (résine GT à 2,5%)
759 kg253 kg707 kg
400 kg
40 kg
205 L-
824 kg253 kg753 kg
400 kg
-
180 L-
Gardon 10/20Gardon 5/10Loire 0/5
CPA 55 HTS
Fumée de silice
EauSuperplastifiant
B 90 FSB 60 FSB 47Béton (pour 1m3)
Cours 5 43
4. Formulation d’un béton
Béton de Poudre Réactive (BPR), maintenant Ductal :Résistance à la compression visée : 200 MPa
0,15E/(C+FS)180Eau totale (E)17Fluidifiant (extrait sec)
146Fibres métalliques997Sable siliceux237Fumée de silice (FS)950Ciment (C)
Dosage (kg/m3)Constituants
Cours 5 Formulation des bétons 44
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 Formulation des bétons 45
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
Cours 5 Formulation des bétons 46
4. Formulation d’un béton
Cours 5 Formulation des bétons 47
4. Formulation d’un béton
Cours 5 Formulation des bétons 48
4. Formulation d’un béton
Cours 5 Formulation des bétons 49
4. Formulation d’un béton
• Tests de compression• Critique des formulations
MSSMatsalle C105
Mardi 29 Mars(8h00 - 11h15)
Formulation d’un béton etfabrication d’éprouvettes
MSSMatsalle C105
Vendredi 25 février(14h00 - 17h15)
ProgrammeLieuDate
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