35 Questions Sur Le Beton

35 questions pour répondre à la problématique ciment / béton Page 1/32

CONCRETEST® L’analyse intégrale du béton

35 questions pour répondre aux interrogations sur les ciments et les bétons

F.A.Q.


Préalable Ce document issu d’une étude bibliographique se propose de répondre à 35 questions se posant fréquemment sur les ciments et leurs applications. De la fabrication d’un ciment jusqu’à l’utilisation de celui-ci dans des conditions technologiques de pointe en passant par les agents d’altérations, ce document non exhaustif est une approche permettant de comprendre les réactions chimiques mises en jeu, l’utilité du béton dans notre vie quotidienne et les notions de base pour confectionné un béton approprié à l’ouvrage dans son contexte environnemental. Les textes réglementaires et normatifs cités dans la suite de ce document évoquent les règles de construction lors de sa rédaction.


1 Qu’est-ce que le béton ? Béton est un terme générique qui désigne un matériau de construction composite fabriqué à partir de granulats (sable, gravillons, graves) agglomérés par un liant. Le liant peut être « hydraulique » (car il fait prise par hydratation ; ce liant est couramment appelé ciment) ; on obtient dans ce cas un béton de ciment. On peut aussi utiliser un liant hydrocarboné (bitume), ce qui conduit à la fabrication du béton bitumineux. Le coulis est un mélange très fluide de ciment et d'eau. Enfin, lorsque les granulats utilisés avec le liant hydraulique se réduisent à des sables, on parle alors de mortier (en pratique, lorsque la granulométrie des agrégats est inférieure à 4 mm on parle de mortier, au-delà on parle de béton). Le béton est un mélange de plusieurs composants : ciment, eau, air, granulats et le plus souvent, adjuvants qui doivent constituer un ensemble homogène. Les composants sont très différents en fonction de la nature recherchée. La pâte de ciment, élément actif du béton enrobe les granulats. L’objectif est de remplir les vides existants entre les grains. 2 Comment fabrique-t-on un béton ? Comment fonctionne une centrale à béton ? Pour la production industrielle du BPE (Béton prêt à l’emploi), les équipements sont conçus pour assurer une production diversifiée automatisée, fiable et rigoureuse. Une centrale utilise généralement deux ou trois catégories de ciments stockés dans des silos de grande capacité. Les granulats (sables et gravillons) sont stockés par catégorie et à l'abri pour éviter les mélanges et les possibilités de pollution. Le poste de dosage est un poste-clé, conçu pour une fabrication automatique à partir de compositions programmées du béton. Le dosage pondéral des granulats et du ciment atteint une précision de l'ordre de 1 %. Après détermination de la teneur en eau des granulats grâce à des sondes électroniques, le dosage de l'eau d'appoint est effectué de manière également pondérale. Le malaxage des constituants dans des malaxeurs à poste fixe est une garantie de régularité des bétons. Les malaxeurs sont généralement à axe vertical, ce qui assure un brassage efficace des constituants ; la gâchée est déversée directement dans les camions de livraison. Les centrales sont commandées depuis un poste qui est le cerveau de la fabrication, de façon :

• soit automatique (cas le plus général aujourd'hui) : l'opérateur sélectionne la composition programmée dans la mémoire de l'ordinateur et inscrit le volume à fabriquer ; les dosages et le malaxage se font alors automatiquement,

• soit semi-automatique : le dosage des constituants est affiché par l'opérateur ; le cycle de

fabrication se déroule alors automatiquement.


3 A partir de quelles matières premières fabrique-t-on un ciment ? Les ciments sont issus d’une transformation chimique de minéraux par action thermique. La matière première servant à la fabrication des ciments est issue de carrière ; il s’agit de calcaire et d’argiles. Les matériaux naturels de carrière (calcaire, marne, argile...) doivent d'abord être concasses puis broyés pour obtenir un mélange intime, homogène et bien dosé (environ 75 % de calcaire pour 25 % d'argile). Ce broyage peut se faire à sec (procédé sec) ou en présence d'eau (procédé humide, pratiquement abandonné parce que consommant trop d'énergie). Le mélange homogène ainsi réalisé, passe dans un four rotatif où se produit vers 1450°C, la « clinkérisation » terme habituellement utilisé pour caractériser l'évolution à haute température d'un système renfermant simultanément des phases solides et liquides (en fusion); c'est alors qu'ont lieu des réactions entre la chaux CaO et les oxydes acides Si02, Al2O3, Fe2O3 et que se forment les silicates, aluminate et alumino-ferrite de calcium. Pour un ordre de grandeur, un grand four moderne peut atteindre 250 m de longueur et 6 à 7 m de diamètre et produire près de 3000 t de clinker en 24 heures. La cuisson terminée, le clinker qui se présente sous forme de grains plus ou moins arrondis de 0,5 à 3 cm de diamètre environ est refroidi rapidement pour éviter des transformations cristallines nuisibles. Le clinker, additionné d'un peu de gypse (3 à 5 %) avec éventuellement certains produits d'addition tels que laitier, cendres ou encore pouzzolanes, est ensuite réduit en poudre fine dans un broyeur à boulets. La finesse de mouture est variable suivant les qualités recherchées; elle peut varier de 2 700 à 4 500 cm2/g en surface spécifique Blaine; sa valeur moyenne normale est de l'ordre de 3 200 cm2/g. Le ciment issu du broyage est conservé en silo un certain temps, puis conditionné pour l'expédition en sacs, en containers ou en vrac (wagon, camion, péniche).


4 Qu’est-ce que le clinker ? Y a–t-il une différence entre clinker de Portland et ciment Portland ?

Le clinker est un produit obtenu par cuisson jusqu'à fusion partielle (clinkérisation) du mélange calcaire et argile, dosé et homogénéisé et comprenant principalement de la chaux (CaO), de la silice (SiO2) et de l'alumine (Al2O3). C'est le clinker qui, par broyage en présence d'un peu de sulfate de chaux (gypse) jouant le rôle de régulateur, donne des « Portland » et confère aux ciments de ce groupe leurs propriétés caractéristiques.

Les quatre principaux constituants du clinker sont : • le silicate tricalcique : SiO2, 3CaO (ou C3S), (50 à 65 %), • le silicate bicalcique : SiO2, 2CaO (ou C2S), (15 à 20 %), • l'aluminate tricalcique : Al2O3, 3CaO (ou C3A), (5 à 15 %), • l'alumino-ferrite tétracalcique : 4CaO, Fe2O3, Al2O3, (ou C4AF) (5 à 10 %).


Pour simplifier l'écriture des différentes phases solides, l'industrie cimetière a introduit une nomenclature désignant les principaux oxydes simples. Elle est présentée ci-dessous :

CaO SiO2 AI2O3 Fe2O3 SO3 Na2O K2O MgO H2O C S A F s~ N K M H

Petit historique du terme « Portland » : En Grande Bretagne, Joseph Aspdin fit des essais analogues à ceux de Louis Vicat en France vers 1818, c'est-à-dire qu’il démontra scientifiquement que les propriétés hydrauliques des chaux dites maigres (ou aériennes) provenaient du fait qu’elles contenaient un certain pourcentage d’argile. Il prit un brevet en

Stades de fabrication Composition

80 % de calcaire (CaCO3) 20% d'argile (SiO2-AI2O3) Correctifs : bauxite, oxydes de fer, laitier…

MATIERES PREMIERES

CRU

Broyage < 200 µm

Composition chimique (poids)

Chaux (CaO)

Silice (SiO2)

Alumine (AI2O3)

Oxyde fer (Fe2O3)

65 à 70 % 18 à 24% 4 à 8 % 1 à 6 %

Cuisson 1450°C

CLINKER

Broyage < 100 µm avec gypse

4 phases cristallines principales

Notation Nom Formule chimique

% moyen

C3S silicate tricalcique ou alite 3 CaO, SiO2 62

C2S silicate bicalcique ou bélite 2 CaO, SiO2 22

C3A aluminate tricalcique 3 CaO, AI2O3 8

C4AF alumino-ferrite tétracalcique

4 CaO, AI2O3, Fe2O3

8

CIMENT Clinker + autres constituants éventuels : laitier de haut fourneau, cendres volantes, calcaires, fumées de silice


1824 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 rappelant celui de la pierre calcaire de l’île de Portland. Ainsi, jusqu’ à l’apparition de la norme NF EN 206-1, les ciments issus des phases de clinkérisation ont été appelés ciments portland par opposition aux ciments naturels et aux chaux. 5 Comment reconnaît-on les différentes roches ? Les différentes roches mises en oeuvre pour la confection des ciments sont reconnues par un principe fondamental de la géologie ; la pétrographie. La pétrographie est une science qui consiste à reconnaître la nature des assemblages minéraux en identifiant chacun d’eux par microscopie optique à lumière polarisée, à partir d’une lame mince (« tranche » de roche de 30 µm d’épaisseur). A cette épaisseur précise, les minéraux, de par leur réseau cristallin, présentent des propriétés optiques dont résultent des irisations et des teintes spécifiques lorsque ceux-ci sont observés par transmission de rayons lumineux unidirectionnels. L’analyse des teintes et des phénomènes d’extinction angulaires permet de déterminer la nature minéralogique de l’échantillon étudié, l’assemblage des différents minéraux permet de déterminer la nature de la roche. 6 Quelles sont les précautions à prendre lors de la manipulation des ciments et des bétons ? Symbole de dangerosité : Xi Principaux dangers pour l'homme et l'environnement:

- En cas d'inhalation, le ciment peut provoquer une irritation des voies respiratoires;

- En cas d’ingestion, le ciment peut irriter la bouche et l'estomac - Le ciment peut provoquer des lésions oculaires graves en cas de contact avec les yeux; Le ciment peut provoquer une inflammation des paupières (blépharite), des conjonctivites et des brûlures des globes oculaires. - Le ciment sec peut irriter la peau humide par hydratation partielle entraînant un pH élevé. - L'exposition prolongée de la peau avec du ciment gâché sans protection adaptée peut provoquer une dermite d'irritation, voire des brûlures. Chez certaines personnes, ces lésions peuvent précéder une allergie à certains éléments présents à l'état de traces dans le ciment (chrome hexavalent). Un contact répétitif avec la peau peut entraîner une sensibilisation (eczéma);

Note relative aux teneurs en chrome VI : Suite a une directive européenne, les ciments contenant plus de 0,0002 % de chrome VI soluble (du poids sec total des ciments) sont traités avec un agent réducteur, le but visé étant de réduire les cas d'allergie au chrome. L'efficacité de l'agent réducteur est garantie pour une période précisée sur l'emballage. Une phrase imprimée sur le sac indique que le ciment contient un agent réducteur de chrome VI soluble, actif pendant au moins le nombre de mois mentionné ou jusqu'à la date indiquée près de la date d'emballage à condition de conserver le sac fermé, dans un local sec, à température ambiante et sans contact avec le sol. Si la date limite d'activité de l'agent réducteur est dépassée, cela n'affecte pas la qualité du ciment qui conserve toutes ses propriétés de liant. Toutefois sa teneur en chrome VI soluble pouvant dépasser les 0,0002%, son emploi ne sera possible que dans le cadre de procédés automatisés excluant tout contact avec la peau.


7 Quels sont les différents types de ciments ? Leur utilisation en fonction des conditions environnementales ? Existe-t-il différents types de béton ? Les différents types de ciment sont définis par la norme NF EN 197-1 et sont au nombre de 27 se distinguant par leur composition selon le tableau extrait de la norme ci – après :

Composition (pourcentage en masse)

Constituants principaux

Pouzzolanes Cendres volantes Calcaire

Princi

paux

types

Notation des 27 produits

(types de ciment courant)

Clin

ker

K

Laiti

er d

e ha

ut

four

neau

S

Fum

ée d

e si

lice)

D

Nat

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P

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ca

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Silic

euse

V

Cal

ciqu

e W

Sch

iste

cal

ciné

T

L LL

Con

stitu

ants

sec

onda

ires

CEM I Ciment Portland CEM I 95100 -- -- -- -- -- -- -- -- -- 0-5

CEM II/A-S 80-94 6-20 -- -- -- -- -- -- -- -- 0-5 Ciment Portland au laitier CEM II/B-S 65-79 21-35 -- -- -- -- -- -- -- -- 0-5

Ciment Portland à la fumée silice

CEM II/A-D 9094 -- 6-10 -- -- -- -- -- -- -- 0-5

CEM II/A-P 80-94 -- -- 6-20 -- -- -- -- -- -- 0-5

CEM II/B-P 65-79 -- -- 21-35 -- -- -- -- -- -- 0-5

CEM II/A-Q 80-94 -- -- -- 6-20 -- -- -- -- -- 0-5

Ciment Portland à la pouzzolane

CEM II/B-Q 65-79 -- -- -- 21-35 -- -- -- -- -- 0-5

CEM II/A-V 80-94 -- -- -- -- 6-20 -- -- -- -- 0-5

CEM II/B-V 65-79 -- -- -- -- 21-35 -- -- -- -- 0-5

CEM II/A-W 80-94 -- -- -- -- -- 6-20 -- -- -- 0-5

Ciment Portland aux cendres volantes

CEM II/B-W 65-79 -- -- -- -- -- 21-35 -- -- -- 0-5

CEM II/A-T 80-94 -- -- -- -- -- -- 6-20 -- -- 0-5 Ciment Portland au

schiste calciné CEM II/B-T 65-79 -- -- -- -- -- -- 21-35 -- -- 0-5

CEM II/A-L 80-94 -- -- -- -- -- -- -- 6-20 -- 0-5

CEM II/B-L 65-79 -- -- -- -- -- -- -- 21-35 -- 0-5

CEM II/A-LL 80-94 -- -- -- -- -- -- -- -- 6-20 0-5

Ciment Portland au calcaire

CEM II/B-LL 65-79 -- -- -- -- -- -- -- -- 21-35 0-5

CEM II/A-M 80-94 6-20 0-5

CEM II

Ciment Portland composé CEM II/B-M 65-79 11-35 0-5

CEM III/A 35-64 36-65 -- -- -- -- -- -- -- -- 0-5

CEM III/B 20-34 66-80 -- -- -- -- -- -- -- -- 0-5 CEM III Ciment de haut

fourneau CEM III/C 5-19 81-95 -- -- -- -- -- -- -- -- 0-5

CEM IV/A 65-89 -- 11-35 -- -- -- 0-5

CEM IV Ciment

pouzzolanique CEM IV/B 45-64 -- 36-55 -- -- -- 0-5

CEM V/A 40-64 18-30 -- 18-30 -- -- -- -- 0-5 CEM V Ciment composé

CEM V/B 20-38 31-50 -- 31-50 -- -- -- -- 0-5


Chaque famille et sous-famille de ciment présente des caractéristiques spécifiques lorsqu’ils sont utilisés pour la confection de béton. Le tableau ci-après donne un aperçu des utilisations (non exhaustives) possibles :

FAMILLE

DÉSIGNATION

UTILISATION

CIM

EN

TS P

OR

TLA

ND

S

AN

S C

ON

STI

TUA

NTS

S

EC

ON

DA

IRE

S

CIMENT PORTLAND

Béton armé ou précontraint exigeant des résistances élevées avec court délai de décoffrage. Préfabrication.

Convient particulièrement bien à tous travaux courants en béton armé ou

précontraint dans l'air, dans le sol ou dans l'eau sans agression particulière. Produits moulés, supporte bien l'étuvage.

CIM

EN

TS P

OR

TLA

ND

A

VE

C C

ON

STI

TUA

NTS

S

EC

ON

DA

IRE

S

CIMENT PORTLAND COMPOSÉ

Convient particulièrement bien à tous travaux courants en béton armé ou précontraint dans l'air, dans le sol ou dans l'eau, sans agressions particulières.

Convient également pour les produits moulés, supporte bien l'étuvage.

CIMENTS DE HAUT FOURNEAU

Convient aux ouvrages massifs, aux travaux en béton armé en milieu humide et agressif. Travaux souterrains.

CIM

EN

TS

À B

AS

E D

E L

AIT

IER

CIMENTS DE LAITIER AU CLINKER

Convient bien pour réservoirs à liquides fermentescibles, sols d'usines chimiques. Milieu agressif. Par contre ne doit pas être utilisé dans la

construction de réservoirs pour produits alimentaires.

CIMENT POUZZOLANIQUE

Tous travaux béton armé. Béton précontraint. Grande masse. Travaux maritimes. Donnent des bétons gras et onctueux, bonne imperméabilité.

CIMENT ALUMINEUX FONDU

Travaux nécessitant des résistances mécaniques élevées dans un délai très court. Bétons réfractaires. Mélangé avec le CEM I, donne un ciment prompt. Nécessite un outillage très propre. Travaux par temps de gel, à la mer, en

présence de milieux agressifs.

CIMENT DE LAITIER ET AUX CENDRES

Travaux importants en béton armé aériens et hydrauliques. Travaux en milieux agressifs (travaux à la mer, fondations). Travaux en grande masse. Craint peu

la dessiccation. CIM

EN

TS D

IVE

RS

CIMENT PROMPT Scellements. Travaux urgents. Aveuglement de voies d'eau. Projection en souterrain. Travaux à la marée et en milieu agro-alimentaire. Préparations

d'enduits (Arêtes). Enduits Chaux-Prompt en restauration.


8 Comment fonctionne la prise des ciments ? Réactions chimiques ? Quel est le rôle de l’eau de gâchage ? Les mécanismes mis en jeu lors de l'hydratation de l'alite (C3S) sont identiques aux mécanismes d'hydratation de la bélite (C2S). Pour faciliter la compréhension, on ne parlera donc principalement que de la phase majeure : l'alite (C3S). L'hydratation du C3S se fait selon trois réactions chimiques principales, qui s'amorcent successivement puis qui deviennent simultanées. 1ère réaction : Dissolution des grains de silicates calciques Cette première phase commence dès le mouillage du ciment la dissolution superficielle des grains de silicates calciques crée un milieu fortement basique dans lequel la forme ionique stable majoritaire de la silice dissoute est H2(SiO4)2-. On peut écrire la réaction de dissolution sous la forme :

Ca3SiO5 + 3 H2O � 3Ca2+ + 4OH- + H2(SiO4)2-

2ème réaction : Croissance rapide du gel de C-S-H Cette deuxième phase commence quelques minutes après l'hydratation et dure quelques heures. En fonction des concentrations en ions hydroxyles (donc du pH), en ions silicates H2(SiO4)2- et en ions calcium provenant de la première étape, on va assister à la nucléation puis à la croissance du gel de C-S-H. Cette précipitation complexe peut s'écrire sous la forme suivante :

xCa2+ + H2(SiO4)2- + 2(x-2)OH- + (y-x)H2O � (CaO)x(SiO2)(H2O)y

3ème réaction : Précipitation de la portlandite Cette étape commence au bout de quelques heures. La concentration en ions calcium devenant très élevée en solution (supérieure à la solubilité stoechiométrique de la portlandite dans l'eau de 22 mmol/l à 25°C) et le pH étant très élevé (entre 12,4 et 13,5), on assiste à la précipitation de la portlandite.

Ca2+ + 2OH- � Ca(OH)2 Le suivi de l'hydratation des silicates calciques par diffraction X montre qu'au bout de 28 jours, 70 % du C3S et 30 % du C2S ont réagi pour parvenir au bout d'un an à un taux d'avancement de l'hydratation pratiquement total pour le C3S et de 90% pour le C2S. En fait, la dissolution des silicates anhydres ne sera pratiquement jamais totale dans les pâtes de ciment.


Les réactions complémentaires issues des minéraux accessoires (en notions cimentières) peuvent être décrites comme suit : Les aluminates :

C3A + 6 H2O � C3AH6 (hydrogrenat)

C4AF + (7+x)H2O � C3AH + FHX

En présence de gypse :

C3A + 3Cs~H2 + 26 H2O � C6A s~3H32 (ettringite)

2C3A + C6As~H32 + H2O � C4As~H12 (monosulfoaluminate) 9 Pourquoi, d’un point de vue thermodynamique, la phase d’hydratation conduit-elle à un phénomène exothermique ? En réalité, la phase d’exotherme est uniquement due à la dissolution des phases principales constituant le ciment. En dehors de cette dissolution dont le phénomène thermique est évident, les phénomènes de cristallisation, en passant par la phase de « gel », sont des réactions endothermiques. Les trois réactions principales de l'hydratation des constituants du ciment sont donc, par ordre chronologique :

• La dissolution des C2S et des C3S (réaction exothermique), • La dissolution des C3A et des Cs~42H (réaction exothermique), • La précipitation des CSH (réaction endothermique), • La précipitation de la portlandite (réaction endothermique).

10 Comment fonctionne le ciment à prise rapide ? Les ciments prompts sont obtenus par cuisson à température modérée de calcaires argileux de composition régulière, extraits de bancs homogènes dans des carrières spécifiques dont l’argile est riche en éléments alumineux. Ils sont broyés très fins, leur finesse de mouture étant supérieure à 5000 cm2/g. Le ciment prompt naturel est caractérisé par la présence de silicates de calcium, essentiellement sous forme de silicate bicalcique actif, d'aluminate de calcium riche en alumine et de sulfo-aluminate de calcium qui est une spécificité du produit.


Leur prise très rapide est inférieure à 4 minutes. En général elle commence environ 2 minutes après gâchage et est terminée au bout de 4 minutes. On peut cependant moduler ce temps de prise entre 3 et 15 minutes pour permettre, dans certains cas, une correcte mise en œuvre au moyen de l'adjonction d'un produit spécifique fourni par le cimentier (acide citrique). Les résistances minimales garanties en compression sont de :

4 MPa à 15 minutes 6 MPa 1 heure 8 MPa 3 heures 10 MPa 1 jour 14 MPa 7 jours 19 MPa 28 jours

Ces ciments présentent un faible retrait. Ils résistent aux eaux séléniteuses, aux eaux pures et acides ainsi qu'aux eaux de mer. Leurs propriétés les font utiliser dans les travaux de réparations, notamment celles d'égouts, dans les travaux de scellement, de colmatage, d'aveuglement de voies d'eau, en travaux souterrains, en béton projeté et, en raison de leur excellent comportement en présence de nombreuses attaques chimiques, dans les ouvrages devant résister aux eaux agressives ou à des acides. À noter qu'on ne doit jamais remalaxer ou rebattre un béton confectionné avec du ciment prompt ce qui "casserait" la prise; pour la même raison on ne doit pas procéder au lissage après sa mise en place. 11 Comment arrive-t-on à contrôler la prise d’un béton ? La régulation de prise d’un béton, en fonction de certains emplois spécifiques, est réalisée par adjonction d’adjuvants. Ces adjuvants se déclinent en deux natures ; les accélérateurs de prise et les retardateurs de prise. Les accélérateurs de prise Ce sont des produits solubles dans l'eau et qui agissent chimiquement en augmentant la vitesse d'hydratation du ciment; cela entraîne un déclenchement plus rapide du phénomène de prise et s'accompagne d'un dégagement de chaleur plus important.


Les accélérateurs seront donc tout particulièrement employés pour les bétonnages par temps froids ou pour les travaux urgents. On distingue :

• les accélérateurs de prise : alcalis, carbonates et sulfates de soude ou de potasse, • les accélérateurs de durcissement : chlorures et carbonates.

En raison des risques de corrosion les produits à base de chlorure sont interdits pour certains travaux : béton précontraint, réservoirs, planchers chauffants, etc. Il y a lieu de noter que si les résistances initiales sont augmentées, les résistances à 28 jours peuvent être légèrement diminuées. Les retardateurs de prise Ils agissent chimiquement comme les accélérateurs en retardant plus ou moins longtemps l'hydratation et le début de prise du ciment. Parmi les produits retardateurs de prise on peut citer :

• les sucres et gluconates, les acides citriques et tartriques, l'oxyde de zinc, les phosphates alcalins.

Les doses à utiliser sont en général très faibles et les produits commerciaux sont dilués ; il convient de veiller à une bonne répartition du produit dans la masse. Les retardateurs diminuent évidemment les résistances initiales mais ils augmentent souvent les résistances finales

12 Qu’est-ce que le laitier ? Le laitier est un résidu minéral de la préparation de la fonte dans les hauts fourneaux à partir du minerai et du coke métallurgique. Il sort du trou de coulée à une température de l'ordre de 1 500°C. Figé par refroidissement brusque, il donne un produit granulé qui est ajouté au clinker en proportion variable pour être broyé finement avec lui.


Il contient de la chaux (45 à 50 %), de la silice (25 à 30 %), de l'alumine (15 à 20 %) et 10 % environ de magnésie, oxydes divers et manganèse. Le laitier est un véritable ciment manifestant par lui-même des propriétés hydrauliques, grandement activées d'ailleurs par la présence du clinker. Son hydratation, qui se traduit par le développement de résistances mécaniques est moins rapide que celle du Portland surtout dans sa période initiale. Elle dégage parallèlement moins de chaleur et accuse une sensibilité plus marquée aux variations de température (abaissement ou élévation). Le laitier retient moins bien l'eau de gâchage que le ciment Portland et craint donc davantage la dessiccation. Chimiquement, il résiste mieux tant à l'action destructrice des sulfates, qu'à la dissolution de la chaux par les eaux pures ou chargées de certains sels, ainsi que par celles contenant du gaz carbonique agressif. 13 C’est quoi la pouzzolanicité ? Pour comprendre le terme de pouzzolanicité, un peu d’histoire ; le mélange de chaux, d'argile, de sable et d'eau est très ancien. Les Égyptiens l'utilisaient déjà 2600 ans av. J.-C. Vers le Ier siècle, les Romains perfectionnèrent ce « liant » en y ajoutant de la terre volcanique de Pouzzole, ce qui lui permettait de prendre sous l'eau. Dans les normes ASTM sur les ciments (Désignation C 340-58 T), la définition de la pouzzolanicité est la suivante : Les pouzzolanes sont des matériaux siliceux ou silico-alumineux, qui ne possèdent en eux-mêmes pas de propriétés liantes mais qui, sous forme finement divisée et en présence d'humidité, réagissent chimiquement avec l'hydroxyde de calcium à température ordinaire pour former des composés possédant des propriétés liantes. Ainsi, la combinaison progressive de la chaux avec la pouzzolane a pu être confirmée de plusieurs manières. L'étude des produits de réaction s'est révélée cependant difficile et les composés identifiés à ce jour sont très nombreux. La réaction de certaines pouzzolanes peut être représentée par l'équation suivante :

S + x.CH + y.H � CxSHy 14 Quelle est l’utilité des cendres volantes dans la formulation des ciments ? Ce sont des produits pulvérulents de grande finesse (0 à 315 µm dont 50 % < 40 µm) résultant de la combustion, en centrale thermique, de combustibles minéraux solides (houille, lignite...); elles rentrent dans la composition de certains ciments en proportion variable (5 à 30 %); on les ajoute au moment du broyage du clinker. La norme NF EN 206-1 distingue les cendres volantes siliceuses (V) et les cendres volantes calciques (W).


15 Quelle est l’utilité du gypse dans la formulation des ciments ? Le sulfate de calcium est le régulateur de la prise du ciment. Il est introduit à une proportion d'environ 5%. Le sulfate de calcium peut être du gypse (CaSO42H2O), de l'hémihydrate (CaSO4

1/2H2O) ou de l'anhydrite (sulfate de calcium anhydre CaSO4) ou tout mélange de ceux-ci. Le gypse et l'anhydrite se trouvent à l'état naturel. Le sulfate de calcium est aussi obtenu comme sous-produit de certains procédés industriels. Pour éviter ce phénomène gênant de prise rapide, on régule la cinétique d'hydratation de l'aluminate tricalcique par l'ajout d'environ 5 % de gypse. En effet, au lieu d'une réaction rapide, il se produit alors une réaction lente de cinétique comparable à l'hydratation du C3S. Cette vitesse de réaction variable de l'hydratation du C3A en présence d'eau et de gypse permet de discerner plusieurs étapes dans l'hydratation du C3A. La phase initiale ; Mélangés à l'eau au cours du gâchage, le C3A et le gypse se dissolvent rapidement selon les réactions :

Ca3Al2O6 + 2H2O � 3Ca2+ + 4OH- + 2AlO2-

et CaSO42H2O � Ca2+ + SO4

2- + 2H2O Ces réactions exothermiques aboutissent à la formation d'une solution sursaturée par rapport aux hydrates. Les ions se combinent quasi instantanément en formant des cristaux de trisulfoaluminate de calcium hydraté, noté TSA, plus connu sous le nom d'ettringite, selon la réaction :

6Ca2+ + 2 Al(OH)4- + 3SO42- + 26H2O + 4 OH- � 3CaOAl2O33 CaSO432H2O

En fait, l'ettringite précipite sur toute la surface des grains de C3A ce qui empêche ces derniers de s'hydrater trop rapidement sous forme d'hydrates CxAHy évitant ainsi un phénomène de prise rapide. 16 Quelle est l’utilité du béton ? Son importance ? Le béton, qu'il soit armé ou non, est présent partout où l'on construit, et il doit cette présence à ses nombreuses qualités.

• Sa durabilité : le béton résiste très longtemps aux sollicitations physico-chimiques liées aux conditions d'emploi, aussi bien qu'à l'environnement. On peut, en fait, assigner aux ouvrages en béton la durabilité choisie en fonction de critères technico-économiques retenus. • Ses caractéristiques lui permettent de répondre aux multiples exigences imposées au bâtiment : sécurité, stabilité statique et dynamique, tenue au feu, étanchéité, thermique, acoustique et bien entendu esthétique. A toutes ces exigences, le béton peut apporter une réponse en jouant sur sa composition et la conception des éléments.


• Le béton est un matériau très divers qui sait adapter ses performances selon son emploi : on pourra développer des hautes résistances mécaniques, ou chercher des gains de poids ou des solutions plus économiques. Le béton peut tantôt satisfaire les plus grandes exigences esthétiques ou tenir un rôle moins apparent, apportant son concours indispensable dans les structures. • Le béton est aussi ce matériau moulable susceptible d'épouser toutes les formes, des plus massives aux plus délicates.

Le béton dans le bâtiment Le béton tient une place essentielle dans l'urbanisme moderne. Cela semble normal lorsqu'on considère sa participation dans la construction de logements : pour les murs, 80 % des techniques en individuel, plus de 90 % en collectif pour les structures; pour les planchers le béton est pratiquement le matériau exclusif. Le béton s'est également largement imposé dans les autres secteurs de la construction: bureaux, hôpitaux, locaux scolaires, ainsi que dans les grands édifices publics et les bâtiments industriels. Le béton dans les travaux publics Les ponts ; les progrès techniques, et en particulier l'évolution des caractéristiques du béton, permettent de réaliser des portées atteignant 500 m pour les ponts haubannés. Les tunnels ; pour les grands tunnels, dont les exemples se multiplient dans le monde, le béton est soit coulé en place, soit utilisé dans des voussoirs préfabriqués. Ceux-ci sont posés à l'avancement du tunnelier et permettent de « chemiser » la galerie. Les barrages ; les grands barrages sont le plus souvent en béton permettant des implantations dans les sites les plus difficiles. Les routes ; la chaussée béton prend une part de plus en plus importante dans les grandes voiries routières et autoroutières, grâce au développement de techniques modernes : béton armé continu, dalle épaisse, traitement de surface. Les voiries à faible trafic montrent un regain d'intérêt pour les solutions béton, qui leur assurent durabilité et faible coût d'entretien. Autres ouvrages ; iI faut également citer les ouvrages hors du commun: structures offshore ou centrales nucléaires, dont les exigences requièrent des bétons aux caractéristiques mécaniques et à la durabilité élevées. 17 Quelles sont les fonctions du béton dans le bâtiment ? Dans un bâtiment, diverses fonctions sont assurées par le gros œuvre ; on peut les ramener à quatre fonctions essentielles ; la fonction structure, la fonction plancher, la fonction enveloppe et fonction couverture. Le béton apporte dans ces quatre fonctions une réponse très largement positive à la satisfaction des exigences qu'est en droit d'avoir l'utilisateur.


La fonction structure ; est particulièrement bien assumée par le béton armé ou précontraint. Outre sa résistance mécanique, sa souplesse d'utilisation autorise la continuité de la forme favorisant la transmission des efforts dans les différents éléments : poteaux, poutres, voiles porteurs, planchers. D'autres exigences indispensables pour cette fonction sont également satisfaites, notamment la durabilité et la tenue au feu, mais aussi l'aspect. La fonction plancher ; Le béton est le matériau quasi exclusif des planchers des constructions modernes en immeubles collectifs comme individuels. Outres ses qualités mécaniques ou de sécurité en cas d'incendie, il apporte par sa masse l'isolation acoustique indispensable entre logements ou bureaux, ainsi qu'un confort dû à son inertie thermique, aussi bien l'hiver que l'été. Les systèmes de planchers peuvent se ramener à quatre familles :

• les planchers coulés en place (dalles pleines) ; • le système poutrelles armées ou précontraintes plus entrevous (hourdis) ; • les prédalles complétées par du béton coulé en œuvre ; • les dalles finies, alvéolées le plus souvent, de véritables composants qu'il suffit d'assembler sur le chantier.

La fonction enveloppe ; Cette fonction est remplie par les murs extérieurs de la construction qui doivent apporter tenue mécanique, étanchéité, isolation thermique et phonique, protection contre l'incendie, et bien entendu aspect esthétique. Le béton apporte une réponse à cette fonction sous des formes multiples :

• béton banché coulé en place ; • panneaux préfabriqués à isolation intégrée ou rapportée ; • éléments maçonnés constitués par des blocs aux caractéristiques variées : blocs creux ou pleins, blocs à bancher, blocs isolants, blocs de parement ; c'est la formule traditionnelle de la construction individuelle ou du petit collectif.

La fonction couverture ; Elle peut être assurée dans les immeubles collectifs par une dalle béton sur laquelle est rapportée l'étanchéité et éventuellement un dallage lorsque la dalle doit être circulable ou utilisée en terrasse accessible. Les tuiles en béton teinté dans la masse sont de plus en plus employées. 18 Comment procède-t-on à une formulation de béton ? Quelle est l’incidence du rapport E/C ? L'étude de la composition d'un béton consiste à définir le mélange optimal des différents granulats dont on dispose, ainsi que le dosage en ciment et en eau afin de réaliser un béton dont les qualités soient celles recherchées pour la construction de l'ouvrage ou de la partie d'ouvrage en cause.


Les méthodes existantes sont nombreuses ; elles aboutissent à des dosages «volumétriques» ou de préférence «pondéraux» ; le passage de l'un à l'autre pouvant toujours se faire, si nécessaire, par la connaissance de la densité apparente des granulats en vrac. Ces méthodes sont dites à « granularité continue » lorsque l'analyse du mélange constituant le béton donne, sur le graphique granulométrique, une courbe s'élevant d'une façon continue; autrement dit du plus petit grain de ciment (dc � 6,3 microns) aux plus gros grains (D) des graviers, toutes les grosseurs intermédiaires sont représentées (exemple : béton constitué d'un sable 0/5 mm et de deux graviers 5/25 mm et 20/40 mm). On dit par contre que l'on a une « granularité discontinue » lorsque la courbe granulométrique correspondante présente un palier qui équivaut à un manque d'éléments intermédiaires (exemple : béton constitué d'un sable 0/5 mm et d'un gravier 20/40 mm). Les méthodes les plus connues pour la formulation sont les méthodes de :Bolomey, Abrams, Faury, Valette, Joisel, Dreux… Exemple d’application (méthode Dreux) : formulation d’un B35. Hypothèse de départ ; on dispose : - D’un ciment de classe de résistance 32,5 - De granulats humides (sable 0/5 et gravillon 5/25) On désire : - Un béton normal D=25 mm, - Un béton mou (affaissement 11 cm), - Une résistance élevée : 35 MPa (environ).


A partir de l’exploitation graphique réalisée sur les abaques, la formulation pour un B35, D=25mm, Aff 11 cm, peut être la suivante : - Eau (sur granulats humides) : 105 L + adjuvant - Ciment CEM I 32,5 : 400 kg/m3 - Sable 0/5 mm : 435 L. - Gravier 5/25 mm : 795 L. 19 Pourquoi parle-t-on de béton avec entraîneur d’air ? Quel est le rôle d’un « antigel » ? II ne faut pas confondre antigels et antigélifs :

• les premiers évitent le gel du béton frais qui stoppe la prise du ciment et qui, par gonflement, réduit la compacité du béton. Quand on veut bétonner par temps froid, on a intérêt à accélérer la prise pour profiter du dégagement de chaleur provoqué par cette réaction et en même temps il convient de réduire le dosage en eau. Dans la pratique on utilise donc un accélérateur avec un plastifiant ou un superplastifiant, ou un produit unique combinant les deux fonctions; L'utilisation d'un antigel ne dispense toutefois pas de l'observation des règles élémentaires de bétonnage par temps froid et notamment de proscrire l'emploi de matériaux gelés. • Les seconds, les antigélifs évitent que le béton, une fois durci, se désagrège progressivement dans le temps par suite de gels successifs ; les entraîneurs d'air sont les meilleurs adjuvants antigélifs mais une bonne compacité et l'homogénéité du béton restent les conditions essentielles de la non-gélivité.

Il existe sur le marché certains produits qui combinent à la fois l'effet antigel (accélération + réduction d'eau) et l'effet antigélif (entraînement d'air). Ils ont pour fonction d'entraîner la formation dans le béton, le mortier ou le coulis, de microbulles d'air uniformément réparties dans la masse. Les entraîneurs d'air sont des corps tensio-actifs : lignosulfonates, abiétates de résines, sels d'éthano-lamine, que l'on mélange en fonction des propriétés à obtenir. Le béton durci contient naturellement une certaine quantité d'air provenant, soit d'un entraînement lors du malaxage, soit de l'évaporation de l'eau de gâchage non fixée (création d'une porosité). Cet air aléatoire et certains vides peuvent nuire aux résistances du béton. L'entraîneur d'air permet d'en entraîner un volume supérieur et de le répartir uniformément. La résistance au gel du béton durci, ainsi que sa résistance aux sels de déverglaçage et aux eaux agressives, sont considérablement améliorées. Les microbulles qui coupent les réseaux des capillaires limitent le développement des contraintes dues au gel de l'eau interstitielle. L'utilisation des entraîneurs d'air pour les bétons routiers est obligatoire en France. La valeur de l'air occlus doit être comprise entre 4 et 6 %.


Entraîneurs d'air

Dosages 0,01 à 0,5%

Résistances aux cycles gel/dégel. Emploi obligatoire. Bonne amélioration.

Résistance aux agressions atmosphériques, CO2, atmosphère maritime Effet variable.

Résistance aux agents chimiques agressifs (eaux séléniteuses, eau sulfatée...) Amélioration possible.

Effets secondaires favorables. Amélioration du parement.

20 Quelles sont les spécificités d’un béton auto - plaçant ? Devant la complexité croissante des structures, formes variées, fortes concentrations d'armature, les formulations de bétons ont dû s'adapter. Les bétons sont devenus de plus en plus fluides, malgré la réduction de la quantité d'eau de gâchage à tel point que la vibration n'est plus devenue nécessaire ; Ces bétons ont été dénommés les « bétons auto-plaçant ». De nombreux termes définissent ces bétons : • Béton Auto-Nivelant (BAN) • Béton Auto-Compactant (SCC en anglais : Self Compacting Concrete) • Béton hyperfluide L’appellation la plus utilisée aujourd'hui est Béton Auto-Plaçant (BAP). Un BAP se caractérise par son hyperfluidité dont le seul moteur de mise en place est la gravité sans recours à la vibration. Les BAP ont des compostions granulométriques fortement chargées en éléments fins. Des adjuvants de type « superplasitifants », ou plastifiants «réducteurs d'eau » sont utilisés systématiquement. Le rapport E/C + f, facteur principal dans la qualité d'un BAP, est voisin de 0,35. Exemple d'une composition d'un BAP de Génie Civil :

Eau : 180 L/m3 Ciment : 350 kg/m3 Fines : 200 kg/m3 Sable : 800 kg/m3 Gravillons : 900 kg/m3 Adjuvants : 6 % du poids de ciment


Les conséquences pour le BTP, de par l’emploi de Béton Auto-Plaçants sont multiples :

• rapidité de coulage • augmentation des cadences • réduction des coûts de maintenance • temps de mise en œuvre réduit • pénibilité des taches • sécurité des chantiers • nuisances sonores réduites • amélioration de la qualité des parements

21 Qu’est-ce que la perte au feu ? L’analyse de la perte au feu consiste à décomposer un certain nombre de réactions thermiques qui donnent des indications quant à la composition de la matrice. Pour cela, il est nécessaire de s’intéresser à la fabrication des ciments, sachant qu’un certain nombre de réactions sont « réversibles ». On peut décomposer ces réactions en fonction de la température comme suit :

• A 105 °C : Evaporation de l'eau libre, • Entre 105 et 450°C : Evaporation de l’eau de constitution des C-S-H (eau lliée), • Entre 450 et 550 °C : Evaporation de l'eau de constitution des argiles (dans le

cadre d’un cru) et des matières organiques (dans le cadre d’un assemblage composite),

• A partir de 650 °C : Formation de divers aluminates et ferrites de calcium (dans le cadre d’un cru)

• A partir de 700 °C : Décomposition du calcaire selon la réaction de décarbonatation CaCO3 � CaO + CO2. Elle est complète à 1000°C, à pression atmosphérique,

• Vers 800 °C : Formation du silicate bicalcique (2CaO.SiO2) appelé bélite (dans le cadre d’un cru),

• A partir de 1250 °C environ : Le silicate tricalcique appelé alite commence à apparaître à partir de la chaux et de la bélite (dans le cadre d’un cru),

• A 1450 °C : Les aluminates sont sous forme liquide alors que les silicates sont solides. Lors du refroidissement rapide, les aluminates créent alors une phase solide interstitielle autour des grains d'alite et de bélite. Cette phase interstitielle est composée de ferro-aluminate tetracalcique (4CaOAl2O3Fe2O3) et d'aluminate tricalcique (3CaOAl2O3) (dans le cadre d’un cru),

A partir de ces éléments, il sera possible de déterminer les paramètres propres d’une part au liant intégré dans la matrice composite mais également des agrégats constituant le corps de cette matrice.


22 Quels sont les différents taux de silice soluble en fonction de la nature du ciment ? Les différents taux de silice soluble des ciments sont facilement identifiables sur les FTP (Fiches Techniques Produits). En effet, les taux de silice correspondant en réalité à de la silice amorphe sont indiquées sur les fiches techniques sous forme de SiO2. Chaque ciment diffère de son congénère par des taux de silice variant légèrement en fonction de sa nature. A titre d’exemple, les taux de silice, en fonction du type de ciment peuvent être exprimés comme suit (valeurs indicatives) :

• XHN : 9 % • XHA 100 NF : 17 % • CEM I 52,5 : 19 % • CEM II/A 42,5 : 23 % • CEM II/B 32,5R : 21 % • CEM III/A 42,5 : 29 % • CEM III/C 32,5 : 31 % • CEM V/A 32,5 : 29 %

Il est à souligner que ces valeurs sont des indications référentielles dans le cadre de dosages en ciment. En effet, on considère que la totalité des éléments silicatés apportés par le ciments sont solubles par une attaque acide modérée contrairement aux silicates composant la charge granulaire de la matrice composite. 23 C’est quoi les classes de résistance ? Les ciments sont répartis en trois classes ; 32,5 - 42,5 - 52,5, définies par la valeur minimale de la résistance normale du ciment à 28 jours. La résistance normale d'un ciment est la résistance mécanique à la compression mesurée à 28 jours conformément à la norme NF EN 196-1 et exprimée en N/mm2 (1 N/mm2 = 1 MPa = 10 daN/cm2 = 10 bars). Pour les ciments de classes 32,5 42,5 et 52,5, il est fixé une valeur maximale de la résistance normale à 28 jours, comme indiqué dans le tableau.

Résistance à la compression (en MPa)

Résistance à court terme Résistance courante Désignation de la classe

à 2 jours à 7 jours à 28 jours

32,5 N -- >16

32,5 R >10 -- >32,5 <52,5

42,5 N >10 --

42,5 R >20 -- >42,5 <62,5

52,5 N >20 --

52,5 R >30 -- >52,5 --


Pour chaque classe de résistance normale, deux classes de résistance au jeune âge sont définies, une classe avec résistance au jeune âge ordinaire (indiquée par la lettre N) et une classe avec résistance au jeune âge élevée (indiquée par la lettre R). 24 Qu’est-ce qu’un béton précontraint ? Postcontraint ? Parfois, les sollicitations prévisibles sont telles que l'élasticité propre de l'acier ne suffit pas à assurer la sécurité de l'ouvrage. Aussi, a-t-on recours à des techniques spécifiques d'armature conduisant au béton pré-contraint. Il s'agit de techniques inventées par Eugène Freyssinet en 1928, qui consistent à tendre (comme des ressorts) les aciers constituant les armatures du béton, et donc à comprimer, au repos, ce dernier. Ainsi, lorsque la structure est sollicitée, ces armatures s'allongent et le béton a tendance à se décompresser sans toutefois parvenir à se mettre en traction, puisqu'il était déjà en partie comprimé. Selon que cette tension appliquée aux armatures est effectuée avant la prise complète du béton ou postérieurement à celle-ci, on distingue la précontrainte par pré-tension et la précontrainte par post-tension.

• Dans la pré-tension (le plus souvent utilisée en bâtiment), les armatures sont mises en tension avant la prise du béton. Elles sont ensuite relâchées, mettant ainsi le béton en compression par simple effet d'adhérence. Cette technique ne permet pas d'atteindre des valeurs de précontrainte aussi élevées qu'en post-tension. • La post-tension consiste à disposer les câbles de précontrainte dans des gaines incorporées au béton. Après la prise du béton, les câbles sont tendus au moyen de vérins de manière à comprimer l'ouvrage au repos. Cette technique, relativement complexe, est généralement réservée aux grands ouvrages (ponts) puisqu'elle nécessite la mise en œuvre d'encombrantes « pièces d'about » (dispositifs mis en place de part et d'autre de l'ouvrage et permettant la mise en tension des câbles).

25 Granulats calcaires, granulats siliceux, mêmes caractéristiques physiques ? Concassés ou roulés, comment choisir ? La variété des usages et fonctions remplies par le béton conduit à adopter des granulats qui, selon le cas, présenteront des caractéristiques d'aspect, de densité et de résistance mécanique différentes. Les granulats les plus couramment employés sont mentionnés dans le tableau ci-dessous.


Choix des granulats des bétons

Nature des bétons ou de l'ouvrage Nature des granulats Masse volumique des bétons

Bétons classiques pour chantier ou usine de préfabrication

Tous granulats roulés ou concassés avec préférence pour les siliceux, les calcaires ou

les silico-calcaires 2200 à 2400 kg/m3

Bétons apparents, architectoniques Les mêmes mais aussi les porphyres, basaltes,

granités, diorites, qui offrent une palette très riche d'aspects et de teintes

2200 à 2400 kg/m3

Usages routiers Toutes origines roulés ou concassés 2200 à 2300 kg/m3 pour structure Argile ou schiste expansé, laitier expansé 1500 à 1800 kg/m3

semi-isolant semi-porteur Argile expansée, pouzzolane, ponce 1000 à 1500 kg/m3 Bétons légers

Isolant Vermiculite, liège, bois, polystyrène expansé, verre expansé 300 à 800 kg/m3

Bétons lourds Corindon, barytine, magnétite 3000 à 5000 kg/m3

Bétons réfractaires Corindon, déchets de produits réfractaires, granulats spéciaux 2200 à 2500 kg/m3

Bétons ou chapes pour dallages industriels (soumis à une abrasion importante) Corindon, carborundum, granulats métalliques 2400 à 3000 kg/m3

Les granulats présentent des caractéristiques très différentes selon leur origine. Ces caractéristiques influant sur celles du béton, il importe de bien les connaître et de veiller au respect des spécifications. Le tableau ci-après synthétise l'influence que peuvent avoir sur le béton un certain nombre de caractéristiques géométriques et physiques des granulats.

Influence des caractéristiques du granulat sur les performances des bétons Caractère du granulat Influence sur les bétons

Nature minéralogique La plupart des granulats conviennent pour le béton. Influence défavorable des argiles, des calcaires marneux (gonflement et

altération à terme).

Présence de matières organiques Influence défavorable sur la prise et le durcissement, chute de résistances.

Teneur élevée en sulfates, sulfures, chlorures Réaction avec le ciment, fissuration, corrosion des armatures.

Propreté des granulats Critère important. Les impuretés perturbent l'hydratation du ciment et entraînent des défauts d'adhérence granulats/pâte.

Forme des grains, angularité Généralement peu importante: certains sables concassés peuvent

parfois être défavorables a la mise en œuvre du béton et à sa compacité finale.

Granularité Importante pour la bonne composition du béton.


26 Existe-t-il un marquage CE des bétons et surtout pour quels produits ? Malgré l’existence de marquages CE pour les différents ingrédients composants les bétons (granulats, ciments, adjuvants, fibres…), il n’existe pas de marquage CE pour le béton (on entend béton prêt à l’emploi). Il existe néanmoins des marquages CE pour les produits finis en béton. Parmi ces produits, il convient de citer :

- Pavés, dalles et bordures en béton (depuis le 31/03/04), - Caniveaux hydrauliques (depuis le 31/03/04), - Conduits intérieurs en béton (depuis le 31/03/04), - Tuyaux, regards de visite et boîtes de branchement (depuis le 31/03/04), - Eléments préfabriqués en béton de granulats légers à structure ouverte (depuis

le 31/03/04), - Mâts et poteaux préfabriqués (depuis le 15/09/05), - Eléments de plancher nervuré (depuis le 15/09/05), - Eléments de structure linéaire (depuis le 15/09/05), - Eléments spéciaux de toiture (depuis le 15/09/05), - Dalles alvéolées (depuis le 15/09/05), - Candélabres d’éclairage public (depuis le 01/11/06), - Pieux de fondation préfabriqués (depuis le 01/11/06), - Prédalles pour plancher (depuis le 01/11/06), - Garages et unités supplémentaires (depuis le 01/11/06).

La quasi-totalité de ces produits impliquant le marquage CE sont soumis à des procédures d’attestation de conformité de type système 2+. Les organismes notifiés pour procédé à la conformité de ces produits sont le CERIB (Centre d’Etude et de Recherche de l’Industrie du Béton) et le CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment). 27 Qui donne et contrôle le marquage CE des sacs de ciment ? Fréquence des contrôles ? Depuis le 1er avril 2002, les ciments courants doivent être marqués CE. Ce marquage atteste de leur conformité à la norme NF EN 197-1 et permet à ces ciments de circuler librement au sein de l’espace économique européen. Les ciments sont soumis à une marquage CE de type 1+, c'est-à-dire, à un audit du système de maîtrise de la production ainsi qu’à une prise d’échantillon et une évaluation de la conformité. L’organisme notifié pour procéder à ces contrôles est AFAQ AFNOR Certification selon le référentiel de la norme NF EN 197-1 défini comme suit :


Fréquence minimale d'essai

Propriété Ciments à

soumettre aux essais

Méthode d'essai

Situation courante Période d'admission

pour un nouveau type de ciment

Résistance à court terme résistance courante

Tous EN 196-1 2/semaine 4/semaine

Temps de début de prise Tous EN 196-3 2/semaine 4/semaine

Stabilité (expansion) Tous EN 196-3 1/semaine 4/semaine

Perte au feu CEM I, CEM III EN 196-2 2/mois 1/semaine

Résidu insoluble CEM I, CEM l!l EN 196-2 2/mois 1/semaine

Teneur en sulfate Tous EN 196-2 2/semaine 4/semaine

Teneur en chlorure Tous EN 196-21 2/mois 1/semaine

Pouzzolanicité CEM IV EN 196-5 2/mois 1/semaine

Composition Tous -- 1/mois 1/semaine

28 Quelle est l’incidence des alcalins sur le béton ? Dans les granulats, certains constituants amorphes et mal cristallisés de la silice (Si02) sont sensibles aux alcalis et peuvent en présence d'humidité réagir avec un hydroxyde alcalin provenant du ciment (NaOH, KOH) ; il se forme des silicates alcalins hydratés plus volumineux entraînant la désagrégation du béton en présence d'humidité, qui se traduit par des fissurations, du faïençage à mailles plus ou moins serrées, des gonflements provoquant des déformations éventuelles parfois très importantes de la structure, des écaillages, des exsudations, des cratères superficiels. Ces désordres qui certes n'apparaissent pas tous, peuvent dans certains cas entraîner à plus ou moins longue échéance la ruine totale de l'ouvrage. Sont en particulier sensibles a ce phénomène, les granulats contenant de l'opale ; cette réaction alcaline se produit également avec les granulats contenant de la dolomie ou du mica. Ces phénomènes qui jusqu'à ces dernières années avaient été remarqués surtout en Amérique du Nord ou au Moyen-Orient, sont de plus en plus fréquents, notamment en France, en sorte qu'il est indispensable, lors de l'emploi de granulats extraits de carrières nouvelles pour lesquelles il n'existe pas de références solides, de procéder à des études sur le gisement, afin de s'assurer que le risque d'alcali-réaction est nul.


29 Quels sont les taux de chlorures maximums acceptables ? Les teneurs maximales en chlorures sont définies par la norme NF EN 206-1 en fonction de l’emploi du béton comme indiqué dans le tableau ci-après :

Utilisation du béton Classe de chlorures a)

Teneur maximale en CI- rapportée à la

masse de ciment b)

Ne contenant ni armatures en acier ni pièces métalliques noyées (à l'exception des pièces de levage résistant à la

corrosion). Cl 1,0 1,0%

Cl 0,20 0,20% Contenant des armatures en acier ou des pièces métalliques noyées Cl 0,40 0,40%

Cl 0,10 0,10% Contenant des armatures de précontrainte en acier Cl 0,20 0,20%

a) Pour un usage spécifique du béton, la classe à utiliser dépend des dispositions valides sur le lieu d'utilisation du béton b) Lorsque des additions de type II sont utilisées et sont prises en compte pour le dosage en ciment, la teneur en chlorures est exprimée comme le pourcentage en masse des ions chlorures rapportée à Sa masse de ciment plus la masse totale des additions qui sont prises en compte.

Les teneurs en chlorures sont exprimées par rapport à la teneur en ciment dans le béton. Il convient ainsi de ne pas s’attacher à la valeur absolue de l’analyse en laboratoire mais de ramener cette valeur (en faisant un rapport béton /ciment) à l’unique teneur en ciment. 30 Qu’entraîne la présence de sulfates dans un béton ? Les eaux souterraines contiennent parfois des sulfates en solution ; un gonflement peut alors être occasionné, si la teneur en sulfate atteint une certaine concentration ; l'aluminate tricalcique et le sulfate de calcium se combinent pour donner un trisulfate de calcium «ettringite» hydraté qui constitue un sel gonflant par suite de fixation d'un grand nombre de molécules d'eau. Les ciments qui résistent le mieux aux sulfates sont donc ceux qui contiennent peu d'aluminate tricalcique tels le CPA-CEM I ES ou CPJ-CEM Il/A et B ES ainsi que les ciments très chargés en laitier (CHF-CEM IIT/B, CLK-CEM III/C et CLC-CEM V/A et B). À remarquer qu'on ajoute au clinker, du gypse qui n'est autre que du sulfate de calcium (CaSO42 H2O) dans le but de régulariser la prise du ciment en la retardant; mais la réaction gonflante se produit alors au sein du béton qui est encore plastique, ce qui n'a pas d'effet destructif par désagrégation comme dans le cas où l'eau séléniteuse s'attaque à un béton déjà durci.


31 Quelle est l’incidence de la finesse d’un ciment ? La finesse de mouture d'un ciment est caractérisée par sa surface spécifique ou surface développée totale des grains contenus dans une masse donnée. Cette finesse, mesurée conventionnellement selon la norme européenne EN 196-6, est exprimée en cm2/g. À une augmentation de finesse correspond une augmentation des résistances précoces (2 et 7 jours), mais aussi une tendance accrue au retrait. Elle peut atteindre 7 000 cm2/g pour les ciments prompts. En général, la finesse de mouture des ciments varie de 2 700 à 3 500 cm2/g (surface spécifique Blaine). 32 Est-ce que l’on peut traiter à posteriori une construction à problème ? Comment ? Les constructions à problème peuvent être, en fonction de la nature des altérations, être traitées à posteriori. A l’exclusions de problèmes liés à l’alcali-réaction, dont la réversibilité est quasiment nulle, il sera possible d’intervenir sur les polluants chimiques ou les modifications physico-chimiques pour revenir à un béton ayant des caractéristiques acceptables dans le cadre des textes réglementaires en vigueur. Les méthodes de traitements sont diverses et quasiment toujours liées à une pathologie propre. Cet item relativement large fera l’objet de textes détaillés en fonction des problèmes rencontrer. Il convient néanmoins de citer :

- problèmes liés à la carbonatation ; possibilité de traitement de réalcalinisation par osmose électrique, mise en place d’un inhibiteur de corrosion… - problèmes liés aux chlorures ; possibilité de mise en place d’anodes sacrificielles, déchloruration des bétons par méthode électro-chimique… - problèmes liés aux sulfates ; mise en place de barrières anti-remontées capillaires (si pollution externe, convertisseurs de sels…

A ces techniques traitant exclusivement les pathologies d’origines physico-chimiques, il existe des traitements permettant de dé-convenir des problèmes structuraux (mise en place de tirants, micro-pieux, chaînages…). 33 Le recyclage des déchets à base de béton peut-il être considéré en tant que granulats ? En règle générale, les concassés de béton issus du recyclage des construction ne peut être considéré comme granulat pouvant être ré-employé dans la confection des bétons. En effet, les normes actuellement en vigueur et relatives aux caractéristiques des granulats pour béton (NF EN 12620) sont relativement restrictives quant à la qualité des agrégats à mettre en œuvre. Ainsi, à partir d’un recyclé de béton, les taux de contaminants seront en général supérieurs aux valeurs supérieures spécifiées. Un concassé de béton sera relativement riche en sulfates, chlorures et potentiellement alcalins. Es taux d’acceptation des textes en vigueur étant relativement faibles, limites l’emploi de ce type de produits en tant que granulats pour béton. L’emploi de ces agrégats n’est néanmoins pas exclu en tant que remblais si les valeurs spécifiées de teneurs en sulfates le permettent.


34 L’équivalence des classes NF et EN est-elle systématiquement respectée ? Hormis l’exception des ciments CEM II détaillés en sous-familles, l’équivalence est systématiquement respectée. Le nombre de classes de ciments est de 27 réparties selon le diagramme suivant :

35 Qu’est-ce qu’un ciment alumineux fondu ? Le ciment alumineux fondu est un liant hydraulique qui résulte de la mouture, après cuisson jusqu'à la fusion, d'un mélange composé principalement d'alumine, de chaux, d'oxydes de fer et de silice, dans des proportions telles que le ciment obtenu renferme au moins 30 % de sa masse d'alumine.

De 1994 à 2001 Depuis 2001


NOTES :


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BIBLIOGRAPHIE - Nouveau guide du béton – Jean DREUX et Jean FESTA Editions EYROLLES – 1995 Le ciment et ses applications Editions CIMBETON – 2001 - Ciments et bétons – Michel VENUAT Presses universitaires de France - 1969 - Cinétique de relargage des métaux lourds – Emmanuel Moudilon Thèse Université Orléans - 2000

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