Béton léger à base de balle de riz comme granulat

Département : Science des Matériaux et Métallurgie

Option : Science et Ingénierie des Matériaux

Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du

Diplôme d’Ingénieur Matériaux

Présenté par : Monsieur RANOMENJANAHARY Herivonjy Rochel

Rapporteur : Professeur RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely

Soutenu le : 04 Novembre 2014

Promotion 2013

Contribution à l'étude

des bétons légers à base de balle

de riz comme granulat

Département : Science des Matériaux et Métallurgie

Option : Science et Ingénierie des Matériaux

Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du

Diplôme d’Ingénieur Matériaux

Présenté par : Monsieur RANOMENJANAHARY Herivonjy Rochel

Membres du jury :

Président : Monsieur ANDRIANARY Philippe, Professeur titulaire, Directeur de l’ESPA

Examinateurs : Docteur RANDRIANARIVELO Frédéric, Maître de conférences

Docteur RANARIVELO Michel, Maître de conférences

Monsieur RAZAFINJATOVO Charles, Maître assistant

Rapporteur : Monsieur RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely, Professeur titulaire

Promotion 2013

Contribution à l'étude

des bétons légers à base de balle de riz

comme granulat

Sciences et Ingénierie des Matériaux Page I

REMERCIEMENTS

Tout d’abord, je tiens à remercier Dieu tout puissant de m’avoir donné la vie, la santé

et la force pour faire ce présent mémoire et d’être ici en ce moment même.

Je tiens à exprimer mes vifs et sincères remerciements envers :

Monsieur ANDRIANARY Philippe Antoine, Professeur titulaire, Directeur de

l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, pour l’honneur qu’il nous a fait en

acceptant de présider cette soutenance ;

Monsieur RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely, Professeur titulaire,

Rapporteur du présent mémoire, qui a suivi de très près mon travail et avec qui j’ai

pu partager mes nombreuses réflexions sur le sujet ;

Monsieur RANDRIANARIVELO Frédéric, Maître de Conférences, Chef du

Département Science des Matériaux et Métallurgie, qui a accepté de juger ce travail ;

Monsieur RANARIVELO Michel, Maître de Conférences, Enseignant chercheur au

sein du département SMM de l’ESPA, d’avoir accepté de participer au jury et d’en

être examinateur ;

Monsieur RAZAFINJATOVO Charles, Maître Assistant, Enseignant chercheur au

sein du département SMM de l’ESPA, d’avoir accepté d’être parmi les membres de

jury ;

Monsieur RANDRIAMALALA Tiana Richard, Responsable de Recherche et

Matériaux au sein du Laboratoire National des Travaux Publics et du Bâtiment, sans

qui la partie expérimentale de ce travail n’aurait pu être riche.

Je remercie aussi l’ensemble des membres du Laboratoire National des Travaux

Publics et du Bâtiment pour leurs aides et conseils ;

Un grand merci à mes parents de m’avoir permis de suivre les études de mon choix et

de m’avoir encouragé.

Merci les amis qui malgré l’éloignement m’a toujours encouragé à poursuivre, à ne

jamais rien lâcher et aller jusqu’au bout.

SOMMAIRE

REMERCIEMENTS ................................................................................................................... I

LISTE DES ABREVIATIONS ET SYMBOLES ..................................................................... II

LISTE DES TABLEAUX ........................................................................................................ IV

LISTE DES FIGURES ............................................................................................................ VII

LISTE DES PHOTOS ........................................................................................................... VIII

Partie 1 : Etudes bibliographiques ................................................................................................

Chapitre I : GENERALITES SUR LE BETON ......................................................... 2

Chapitre II : LES PRINCIPAUX COMPOSANTS DU BETON ............................ 10

Chapitre III : LES BETONS LEGERS .................................................................... 30

Chapitre IV : FORMULATION DU BETON : METHODE BARON OLIVIER ... 38

Chapitre V : LA BALLE DE RIZ ............................................................................ 41

Partie 2 : Etudes expérimentales ..................................................................................................

Chapitre VI : CARACTÉRISATION DES MATIERES PREMIERES .................. 45

Chapitre VII : LES ESSAIS DE FABRICATION ................................................... 57

Chapitre VIII : RESULTATS ET DISCUSSION .................................................... 65

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES .....................................................................................

WEBOGRAPHIE .........................................................................................................................

Annexes ........................................................................................................................................

RESUME ......................................................................................................................................

Sciences et Ingénierie des Matériaux Page II

LISTE DES ABREVIATIONS ET SYMBOLES

AFNOR : Association Française de la Normalisation

BDR : Balle de riz

CPA : Ciment Portland Artificiel

Dmax : Diamètre maximale

ES : Equivalent de Sable

ESV : Equivalent de Sable à Vue

E/L : Rapport Eau sur Liant équivalent

fce : Classe vraie du ciment (à 28 j)

fc28 : Résistance moyenne en compression désirée (à 28 j)

MA : Module d’Alumine

MC : Module de Chaux

MS : Module de Silice

Mf : Module de finesse

NF : Norme Française

NM : Norme Malagasy

S : Volume du sable

G : Volume du gravillon

ρ : Masse volumique apparente

γ : Masse spécifique

fc: Résistance en compression

F : Charge de compression maximale

Ac : Aire de la section de l'éprouvette

Sciences et Ingénierie des Matériaux Page III

ft : Résistance en traction

Ft : Charge maximale en traction

p : Porosité

c : Compacité

Δo : Densité théorique du béton

Δ : Masse volumique du béton frais

LA : Los-Angeles

MDE : Micro-Deval

Rb : Résistance cible

Rbk : Résistance désirée

Sciences et Ingénierie des Matériaux Page IV

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1:Types de béton en fonction de leur destination ......................................................... 3

Tableau 2 : Types de béton en fonction de leur masse volumique............................................. 3

Tableau 3: Types de béton en fonction de Dmax ......................................................................... 3

Tableau 4: Types de béton en fonction de leur consistance ....................................................... 4

Tableau 5: Classes de résistance à la compression .................................................................... 4

Tableau 6 : Les différentes phases du clinker .......................................................................... 11

Tableau 7 : classe de résistance des ciments ............................................................................ 13

Tableau 8 : Les cinq types de ciments courants de la norme EN 197-1 .................................. 13

Tableau 9 : Les différents types de ciments de la norme NF EN 197-1 .................................. 14

Tableau 10 : Les modules AFNOR correspondant aux tamis de la série normalisé ................ 23

Tableau 11 : Qualité du sable en fonction de la valeur de l’ES ............................................... 25

Tableau 12 : Des analyses chimiques portant sur les teneurs en différents constituants ......... 27

Tableau 13 : Dosage en eau et volume d’air ............................................................................ 38

Tableau 14 : Coefficients multiplicateurs ................................................................................ 38

Tableau 15 : Valeurs estimées de Kb ........................................................................................ 39

Tableau 16 : Valeurs estimées de FCE ...................................................................................... 39

Tableau 17 : Courbe de référence ............................................................................................ 40

Tableau 18 : Composition élémentaire de la balle de riz ......................................................... 42

Tableau 19 : Composants chimiques de la balle de riz ........................................................... 41

Tableau 20 : Caractéristiques physiques du ciment ................................................................. 45

Tableau 21 : Composition chimique du CEM I 42,5 N ........................................................... 45

Tableau 22 : Modules et valeurs requises du ciment ............................................................... 46

Tableau 23: Composition minéralogique potentielle du ciment .............................................. 46

Tableau 24 : caractéristique physique de la poudre de pouzzolane ......................................... 46

Tableau 25 : Résultats d’analyses chimiques de la pouzzolane d’Ambohijatovo .................... 47

Tableau 26 : Teneurs en alcalis ................................................................................................ 47

Sciences et Ingénierie des Matériaux Page V

Tableau 27 : Densité apparente du mignonnette 3/8 ................................................................ 49

Tableau 28 : Densité apparente du sable 0/5 ............................................................................ 49

Tableau 29 : Poids spécifique de la mignonnette 3/8 ............................................................... 51

Tableau 30 : Poids spécifique du sable 0/5 .............................................................................. 51

Tableau 31 : Equivalent de sable .............................................................................................. 52

Tableau 32 : Analyse granulométrie du mignonnette 3/8 ........................................................ 52

Tableau 33 : Analyse granulométrie du sable 0/5 .................................................................... 53

Tableau 34: Module de finesse du sable .................................................................................. 53

Tableau 35 : Caractéristiques de l’eau de JIRAMA ................................................................. 54

Tableau 36 : Caractéristiques de la balle de riz ........................................................................ 56

Tableau 37 : Caractéristiques des granulats employés ............................................................. 58

Tableau 38 :Courbe de référence.............................................................................................. 58

Tableau 39 : Composition pour 1m3du béton témoin N°1 ....................................................... 61

Tableau 40: Composition pour 1m3

des bétons C5, C10, C15 et C20 de l’essai N°1 ............. 62

Tableau 41 : Composition pour 1m3des bétons C25-75 et C50-50 de l’essai N°1 .................. 62

Tableau 42 : Composition pour 1m3du béton témoin N°2 ....................................................... 64

Tableau 43 : Composition pour 1m3des bétons C5, C10, C15 et C20 de l’essai N°2 .............. 64

Tableau 44 : Composition pour 1m3des bétons C25-75 et C50-50 de l’essai N°2 .................. 64

Tableau 45 : Résultats obtenus de l’essai N°1 à l’état frais ..................................................... 65

Tableau 46: Composition corrigée du béton témoin N°1 ........................................................ 65

Tableau 47 : Composition corrigée pour 1m3des bétons C5, C10, C15 et C20 de l’essai N°1

.................................................................................................................................................. 66

Tableau 48 : Composition corrigée pour 1m3des bétons C25-75 et C50-50 de l’essai N°1 .... 66

Tableau 49: Résultats obtenus de l’essai N°2 à l’état frais ...................................................... 66

Tableau 50 : Composition corrigée du béton témoin N°2 ....................................................... 66

Tableau 51 : Composition corrigée pour 1m3 des bétons C5, C10, C15 et C20 de l’essai N°2

.................................................................................................................................................. 66

Tableau 52 : Composition corrigée pour 1m3des bétons C25-75 et C50-50 de l’essai N°2 .... 67

Sciences et Ingénierie des Matériaux Page VI

Tableau 53 : Caractéristiques des bétons à l’état durci de l’essai N°1 ..................................... 67

Tableau 54 : Caractéristiques des bétons à l’état durci de l’essai N°2 ..................................... 67

Tableau 55 : Absorption d’eau de l’essai N°1 .......................................................................... 72

Tableau 56: Absorption d’eau de l’essai N°2 ........................................................................... 72

Tableau 57 : Résistance à la compression des bétons témoins et des bétons à base de balle de

riz. ............................................................................................................................................. 72

Sciences et Ingénierie des Matériaux Page VII

LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Dimension du cône d’Abrams ................................................................................... 5

Figure 2 : Essai d’affaissement au cône d’Abrams .................................................................... 6

Figure 3 : Relation résistance-masse volumique des bétons légers ......................................... 31

Figure 4 : Relation conductivité thermique-masse volumique des bétons légers .................... 31

Figure 5 : Courbe granulométrique du mignonnette 3/8 .......................................................... 52

Figure 6 : Courbe granulométrique du sable 0/5 ...................................................................... 53

Figure 7 : courbe de référence et détermination de la composition du béton témoin .............. 58

Figure 8 : Variation de la masse volumique en fonction de la teneur en balle de riz pour

l’essai N°1 ................................................................................................................................ 68

Figure 9 : Variation de la masse volumique en fonction de la teneur en balle de riz pour

l’essai N°2 ................................................................................................................................ 68

Figure 10 : Variation de la résistance à la compression en fonction de la teneur en balle de riz

pour l’essai N°1 ........................................................................................................................ 69

Figure 11 : Variation de la résistance à la compression en fonction de la teneur en balle de riz

pour l’essai N°2 ........................................................................................................................ 70

Figures 12 : Rapport entre la masse volumique et la résistance à la compression

après 7 et 28 jours pour l’essai N°1 .......................................................................................... 71

Figures 13 : Rapport entre la masse volumique et la résistance à la compression après 7 et 28

jours pour l’essai N°2 ............................................................................................................... 71

Sciences et Ingénierie des Matériaux Page VIII

LISTE DES PHOTOS

Photo 1 : Mesure de l’affaissement ............................................................................................ 6

Photo 2 : Série de tamis à maille carré ..................................................................................... 22

Photo 3 : Balle de riz ................................................................................................................ 41

Photo 4 : Briques contenant de la balle de riz .......................................................................... 43

Photo 5 : pouzzolane 3/8 .......................................................................................................... 49

Béton léger à base de balle de riz comme granulat

Sciences et Ingénierie des Matériaux Page 1

Introduction générale

Les bétons légers, c'est à dire ceux dont la masse volumique à l'état sec est inferieure à

2000 kg/m3, sont employés dans le génie civil depuis le début du 20ème siècle, dans les pays

développés d'Europe, d'Amérique et d'Asie. Depuis lors, les applications ne cessent de se

multiplier à cause des avantages que présente ce produit tant sur le plan économique que

technique.

A Madagascar où les bétons légers sont encore très peu utilisés, la quantité abondante

des déchets cellulosiques (balle de riz, copeaux de bois, …) devrait justifier la valorisation de

ces sous produits par leur utilisation dans les bétons. De plus, l’utilisation de la balle de riz

comme combustible entraine une cause néfaste pour l’environnnement. La disponibilité et le

prix bas de la balle de riz dans des pays producteurs de riz est un avantage supplémentaire

vers l'utilisation de ce matériau dans la composition du béton.

Cela nous amène à penser à l’importance de la valorisation de cette perte agricole

d’où l’intitulé du présent mémoire : «Bétons légers à base de balle de riz comme granulat ».

La présente étude comprend deux parties dont :

La première partie comprend les études bibliographiques qui concernent :

Généralités sur les bétons ;

Les principaux composants du béton ;

Les bétons légers ;

Formulation du béton : méthode Baron Olivier ;

La balle de riz.

La deuxième partie est destinée aux études expérimentales dont :

La caractérisation des matières premières ;

Les essais de fabrication ;

Résultats et discussion.

Partie 1 : Etudes

bibliographiques

Bétons légers à base de balle de riz comme granulat


Chapitre I : GENERALITES SUR LE BETON

I.1 Définition [1]

Le béton est un matériau composite. Il est constitué de plusieurs matériaux différents,

qui forment un mélange, soit à la mise en œuvre (béton frais), soit après durcissement (béton

durci). Ces composants sont mélangés dans des proportions étudiées afin d’obtenir des

propriétés souhaitées telles que la résistance mécanique, la consistance, la durabilité, l’aspect

architectural (formes, teintes, textures), la résistance au feu, l’isolation thermique et phonique,

et ceci en utilisant des méthodes spécialisées dites « méthodes de formulation du béton »

Le béton est le matériau de construction le plus utilisé au monde pour les réalisations

des ouvrages de génie civil .Il est caractérisé essentiellement par une bonne résistance à la

compression. Ses inconvénients résident dans sa mauvaise résistance à la traction ainsi que sa

masse volumique relativement élevée.

La structure du béton est composée de deux principaux constituants : les granulats et la

matrice :

- Les granulats représentent en moyenne 70% à 80% du volume du béton, on les

trouve sous forme de sables, de graviers ou de cailloux. Ils sont considérés comme un renfort

mécanique, et ils sont traités comme des inclusions. Les granulats sont obtenus à partir des

carrières de roches massives, de gisements alluvionnaires et artificiels tels que les laitiers

expansés, les argiles expansées et les schistes expansés. Ils conditionnent la compacité du

matériau ainsi que ses caractéristiques mécaniques.

- La matrice liante enrobe et lie les granulats entre eux. Elle est formée d’une structure

complexe poreuse source d’échanges internes et externes. Il existe plusieurs types de matrice

parmi lesquelles on trouve : la pâte de ciment, la résine et le liant hydrocarboné. Un examen

plus approfondi, montre que la structure du béton présente un caractère hétérogène sur un

domaine de dimensions extrêmement étendu.



I.2 Types de bétons [1]

La classification des bétons se fait suivant différents critères, comme :

I.2.1 Leur destination

Tableau 1:Types de béton en fonction de leur destination [1]

Types de béton Destination

Bétons compactés au rouleau Bétons spéciaux pour réaliser certain type de

barrage (barrages poids).

Bétons projetés Pour réaliser les travaux miniers et souterrains,

pour la réparation des ouvrages détériorés

Bétons de construction Destinés à la construction courante des bâtiments

ou des ouvrages de faible importance

Bétons autonivelants (autoplaçants) Pour les ouvrages présentant un ferraillage

vraiment dense ou d’une forme variable difficile

à mouler (courbures multiples).

Bétons coulables sous l’eau Pour la construction ou la réparation des

barrages, les structures portuaires, les tunnels

Bétons fibrés Pour les dallages (fibres métalliques), piste

d’aéroport ou des pièces techniques telles que les

tuyaux, gaines (fibres de verre).

I.2.2 Leur masse volumique

Selon la classification européenne, il y a trois classes de béton qui sont :

Tableau 2 : Types de béton en fonction de leur masse volumique [1]

Types de béton Béton léger Béton normal Béton lourd

Masse volumique

(kg/m3)

De 800 à 2000 De 2000 à 2600 Supérieure à 2600

I.2.3Leur granularité

La classification se fait en fonction de la dimension maximale des granulats Dmax :

Tableau 3: Types de béton en fonction de Dmax [1]

Classes du béton Microbéton Béton courant Gros béton

Dimension maximale

des granulats Dmax

8 ≤ Dmax<16mm 16 ≤ Dmax< 31,5 mm. 31,5 ≤ Dmax



I.2.4 Leur consistance (cône d’Abrams)

Elle est définie en utilisant le cône d’Abrams, et on obtient les cinq classes suivantes :

Tableau 4: Types de béton en fonction de leur consistance [1]

Affaissement en mm Classe des bétons

10 à 40 S1 Ferme

50 à 90 S2 Moyennement plastique

100 à 150 S3 Plastique

160 à 210 S4 Très plastique

≥220 S5 Fluide

I.2.5 Leur résistance à la compression sur cylindre fck

La norme EN-206 classe les bétons en fonction de leur résistance caractéristique à la

compression conformément au tableau 5. Dans ce tableau fck-cyl est la résistance

caractéristique mesurée sur cylindres (c’est cette résistance qui correspond à la résistance

caractéristique à laquelle il est fait référence dans l’Eurocode 2) ; fck-cube est la résistance

caractéristique mesurée sur cubes.

Tableau 5: Classes de résistance à la compression [1]

Classes C 8/10 C 12/15 C 16/20 C 20/25 C 25/30 C 30/37 C 35/45 C 45/55

fck-cyl

(N/mm) 8 12 16 20 25 30 35 45

fck-cube

(N/mm) 10 15 20 25 30 37 45 55

I.3 Propriétés du béton [3]

Le béton doit être considéré sous deux aspects :

• le béton frais : mélange de matériaux solides en suspension dans l’eau, se trouve en

état foisonné à la sortie des appareils de malaxage et en état compacté après sa mise en œuvre

dans son coffrage ;

• le béton durci : solide dont les propriétés de résistance mécanique et de durabilité

s’acquièrent au cours du déroulement de réactions physico-chimiques entre ses constituants,

d’une durée de quelques jours à quelques semaines.



I.3.1 Propriétés du béton frais

La propriété essentielle du béton frais est son ouvrabilité qui est la facilité offerte à la

mise en œuvre du béton pour le remplissage parfait du coffrage et l’enrobage complet du

ferraillage. L’ouvrabilité doit être telle que le béton soit maniable et qu’il conserve son

homogénéité. Elle est caractérisée par une grandeur représentative de la consistance du béton

frais. Dans le cas de béton ordinaire elle est principalement influencée par :

• la nature et le dosage du liant ;

• la forme des granulats ;

• la granularité et la granulométrie ;

• le dosage en eau.

L’ouvrabilité peut s’apprécier de diverses façon et en particulier par des mesures de

plasticité. Il existe de nombreux essais et tests divers permettant la mesure de certaines

caractéristiques dont dépend l’ouvrabilité. Nous n’en citerons que quelques uns, les plus

couramment utilisés dans la pratique.

I.3.1.1 Affaissement au cône d’Abrams

Cet essai consiste à mesurer la hauteur d’affaissement d’un volume tronconique de

béton frais où ce dernier est mis en place dans un moule ayant la forme d'un tronc de cône.

Lorsque le cône est soulevé verticalement, l’affaissement du béton permet de mesurer sa

consistance.

Figure 1 : Dimension du cône d’Abrams



Figure 2 : Essai d’affaissement au cône d’Abrams

Photo 1 : Mesure de l’affaissement

I.3.1.2 La masse volumique du béton frais

On mesure la masse volumique du béton frais à l’aide d’un récipient étanche à l’eau et

suffisamment rigide. Le béton est mis en place dans le récipient et vibré à l’aide d’une aiguille

vibrante, une table vibrante ou un serrage manuel en utilisant une barre ou tige de piquage,

après un arasement approprié. Le récipient et son contenu doivent être pesés afin de

déterminer la masse volumique qui sera calculée en utilisant la formule suivante :

2 1m - m=

V

Δ : est la masse volumique du béton frais (kg/m3).

m1: est la masse du récipient (kg).



m2 : est la masse du récipient plus la masse du béton contenu dans le récipient (kg).

V : est le volume du récipient en mètre cube (m3)

La masse volumique du béton est arrondie aux 10 kg/m3 les plus proches.

I.4 Propriétés du béton durci [3]

Lorsque le béton a durci, sa forme ne peut plus être modifiée mais ses caractéristiques

continuent d'évoluer pendant de nombreux mois, voire des années.

La compacité d'un béton (ou sa faible porosité) est un avantage déterminant pour sa

durabilité.

Une bonne résistance à la compression est la performance souvent recherchée pour le

béton durci.

Les phénomènes de retrait sont une caractéristique prévisible dans l'évolution du

béton.

Les caractéristiques de déformation sous charge du béton sont connues et peuvent être

mesurées.

I.4.1 Résistance à la compression

Parmi toutes les sollicitations mécaniques, la résistance du béton en compression uni-

axiale a été la plus étudiée, vraisemblablement parce qu’elle projette généralement une image

globale de la qualité d’un béton, puisqu’elle est directement liée à la structure de la pâte de

ciment hydratée. De plus, la résistance du béton en compression est presque invariablement

l’élément clé lors de la conception des structures en béton et lors de l’établissement des

spécifications de conformité.

Un béton est défini par la valeur de sa résistance caractéristique à la compression à

28 jours, fc28. La résistance à la compression du béton est mesurée par la charge conduisant à

l’écrasement par compression axiale d’une éprouvette cylindrique de 16 cm de diamètre et de

32 cm de hauteur. Les éprouvettes sont chargées jusqu'à rupture dans une machine pour essai

de compression, La charge maximale atteinte est enregistrée et la résistance en compression

calculée.



La résistance à la compression est donnée par l'équation suivante :

C

C

Ff =

A

où :

- fc: résistance en compression, exprimée en méga pascal (ou N/mm2) ;

- F : charge de compression maximale, exprimée en Newtons ;

- Ac : l'aire de la section de l'éprouvette sur laquelle la force de compression est

appliquée, calculée à partir de la dimension nominale de l’éprouvette.

La résistance à la compression doit être exprimée à 0,5 MPa (N/mm2) près.

I.4.2 Résistance en traction

La résistance en traction à 28 jours est désignée par ft28.La résistance du béton à la

rupture en traction est contrôlée, actuellement, par trois techniques d’essais différentes.

I.4.2.1 Essai en traction directe

Cet essai s’effectue par mise en traction de l’éprouvette cylindrique, mais l’essai est

assez délicat à réaliser car il nécessite après sciage des extrémités, le collage de têtes de

traction parfaitement centrées, l’opération devant avoir lieu sans aucun effort de flexion

parasite.

On obtient alors directement :

tt

Ff =

S

- ft : résistance en traction, exprimée en méga pascal (Mpa)

-Ft : charge maximale en traction, exprimé en newton (N)

-S : section de l’éprouvette (mm2)

I.4.2.2 Essai de traction par fendage

L’essai dit « Essai Brésilien », consiste à écraser un cylindre de béton entre les deux

plateaux d’une presse de compression suivant deux génératrices opposées.



L’éprouvette se rompt suivant un plan diamétral sous l’influence des contraintes de

traction qui se développent normalement à la direction de la compression. On obtient ainsi, à

la rupture, deux demi-cylindres. Si F est la charge de compression maximale produisant

l’éclatement du cylindre, la résistance en traction sera :

t

Ff = 2

π.D.L

D : diamètre de l’éprouvette (en mm);

L : Longueur de l’éprouvette (en mm)

I.4.2.3 Essai de traction par flexion

C’est l’essai le plus couramment utilisé, il consiste à rompre une éprouvette

prismatique (7x7x28cm), de côté « a » et de longueur « 4a ».

La contrainte de rupture en traction par flexion est :

t 2

1,8 .Ff =

a



Chapitre II : LES PRINCIPAUX COMPOSANTS DU BETON

II.1 Les ciments [4]

II.1.1 Définition

Les ciments sont des liants hydrauliques : ils se combinent à l’eau en donnant des

composés hydratés stables qui leur confère une résistance mécanique. Ils sont constitués

essentiellement de silicates et aluminates de calcium. Ils sont obtenus par la cuisson à haute

température (1400-1450°C) de mélange dosée de calcaire et d’argile et se présentent sous

forme de poudres inodores, grises en général.

II.1.2 Les constituants du ciment

Ils présentent une ou plusieurs des propriétés suivantes :

Des propriétés hydrauliques : ils forment par réaction avec l’eau des composés

hydratés stables très peu solubles dans l’eau ;

Des propriétés pouzzolaniques : ils ont la faculté de former à température ordinaire, en

présence d’eau, par combinaison avec la chaux, des composés hydratés stables ;

Des propriétés physiques qui améliorent certaines qualités du ciment (accroissement

de la maniabilité et de la compacité, diminution du ressuage…).

II.1.2.1 Le clinker

C’est le principal constituant du ciment. Le clinker est un produit obtenu par la cuisson

jusqu’à la fusion partielle d’un mélange dosé et homogénéisé de matières contenant les quatre

oxydes : CaO, SiO2, Al2O3 et Fe2O3.

Les oxydes cités ci-dessus se retrouvent dans le clinker sous forme de silicates et

aluminates de calcium anhydres dont les principaux sont :

C3S : 45 à 65 % ;

C2S : 10 à 30 % ;

C3A : 5 à 15 % ;

C4AF : 5 à 15%.



Ces différentes phases ne se trouvent pas à l’état pur dans le clinker, mais sous forme

de solution solide.

Tableau 6 : Les différentes phases du clinker [4]

Minéral pur Formule chimique notation Minéral présent dans le clinker

Silicate tricalcique 3CaO, SiO2 C3S alite

Silicate bicalcique 2CaO, SiO2 C2S bétite

Aluminate tricalcique 3CaO, Al2O3 C3A célite

Aluminate ferrite 4CaO, Al2O3, Fe2O3 C4AF Alumino-ferrite tetracalcique

II.1.2.2 Les autres constituants principaux

Ils sont ajoutés au clinker, dans certaines proportions bien définies (supérieure à 5%),

pour donner les différents types de ciments. Ce sont :

Le laitier granulé de haut fourneau (S) ;

Les pouzzolanes naturelles: à l’état naturel (P) et à l’état calciné (Q) ;

Les cendres volantes: les cendres volantes siliceuses (V) et les cendres volantes

calciques (W) ;

Les schistes calcinés (T) ;

Les calcaires (L) ;

Les fumées de silice (D).

II.1.2.3 Les constituants secondaires

Les constituants secondaires sont des matériaux minéraux naturels ou dérivés du

processus de fabrication du clinker ou encore l’un des constituants définis dans les

paragraphes ci-dessus.

Dans tout les cas, les constituants secondaires entrent dans la composition des ciments

dans des proportions qui n’excèdent pas 5% en masse.

II.1.2.4 Les additifs

Les additifs sont des constituants qui ne figurent pas dans ceux énumérés ci-dessus

mais ce sont d’autres produits qui sont ajoutés au mélange pour améliorer la fabrication ou

certaines propriétés du ciment. La quantité totale des additifs n’excède pas 1%, et la

proportion des additifs de nature organique ne doit pas dépasser 0,5%.



II.1.2.5 Les sulfates de calcium

Le sulfate de calcium est ajouté au ciment pour réguler la prise. Il peut être du gypse

ou de l’anhydrite naturel qui doit être ajouté en faible quantité de l’ordre de 4 à 5% en masse.

II.1.3 Normalisation et classification

La normalisation a pour objectif de satisfaire aux problèmes de qualité et de régularité

des ciments. Les normes établies pour l’utilisation des ciments peuvent être propre à un pays

ou adopté par un ensemble de pays. Les pays membres de l’Union Européenne, par exemple,

utilisent les même normes EN 197-1 et 197-2 dans le domaine des ciments, et les normes

ASTM C 150 et ASTM C 595 pour les Américains.

A Madagascar, les normes en vigueur et utilisées par les laboratoires de contrôle sont

celles publiées par l’AFNOR. Mais dans le cadre de la normalisation, la direction du bureau

des normes de Madagascar a fait sortir des normes en juillet 2005 qui ont été révisées en

2009, et après les normes avec les amendements sont sorties en janvier 2010.

Les normes malagasy pour les ciments sont :

NM 031-1 : ciments à usage courant ;

NM 031-2 : évaluation de la conformité ;

NM 032-1 : liants à maçonner ;

NM 032-2 : ciments pour travaux près de bord de mer ;

NM 032-3 : ciments à usage tropical.

Ces normes s’inspirent grandement de la norme européenne EN 197-1.

II.1.3.1 Les normes Européenne

La norme européenne EN 197-1 est publié par l’AFNOR sous la référence

NF EN 197-1 qui est subdivisée en trois rubriques :

Une première partie descriptive qui définit les constituants du ciment et délimite les

différents types de ciments ;

Une deuxième partie qui fixe les classes de résistance, les spécifications mécaniques et

physico-chimiques

Une troisième partie consacrée aux critères de conformité, les procédures de leur

vérification les seuils de garantie.



II.1.3.2 Classes de résistance

Un mode de classification des ciments le plus utilisé est la classification suivante : les

résistances mécaniques, plus exactement la résistance à la compression simple.

Selon la norme européenne NF EN 197-1, les ciments sont repartis en 3 classes : 32.5,

42.5 et 52.5. Ces trois classes sont définies par la valeur minimale garantie de la résistance

normale du ciment à 28 jours. La résistance normale d’un ciment est la résistance à la

compression simple du mortier normal conformément à la norme NF EN 196-1 et exprimé en

MPa.

Tableau 7 : classe de résistance des ciments[2]

Définitions

Résistance à la compression (MPa)

à 2jours à 28 jours

Limite inférieure Limite inférieure Limite supérieure

32.5 N

32.5 R

- ≥ 32.5 ≤ 52.5

≥ 10 ≥ 32.5 ≤ 52.5

42.5 N

42.5 R

≥ 10 ≥ 42.5 ≤ 62.5

≥ 20 ≥ 42.5 ≤ 62.5

52.5 N

52.5 R

≥ 20 ≥ 52.5 -

≥ 30 ≥ 52.5 -

II.1.3.3 Les ciments de la norme NF EN 197-1 (ciments courants)

Les ciments de la norme NF EN 197-1 sont définies comme ciments courants à l’instar

des autres ciments plus spécifiques aussi bien dans la composition que dans leurs utilisations.

Dans la norme EN 197-1, les ciments courants sont subdivisés en cinq types

principaux :

Tableau 8 : Les cinq types de ciments courants de la norme EN 197-1 [2]

Types Désignation

Ciments Portland CEM I

Ciments Portland composés CEM II/A ou B

Ciments de haut fourneau CEM III/A, B ou C

Ciments pouzzolaniques CEM IV/A ou B

Ciments composés CEM V/A ou B



Le tableau suivant donne une description détaillée des ciments courants et des 27 sous

groupes de ciments.

Tableau 9 : Les différents types de ciments de la norme NF EN 197-1[2]

Types

Notation Composition (en pourcentage en masse)

(1)

Dénomination Symbole (2) clinker Constituants

principaux

Constituants

secondaires

CEM I Ciment Portland CEM I 95-100 0 0-5

CEM II

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

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

Ciment Portland à la

Fumée de silice (3)

CEM II/A-D 90-94 6-10 0-5

Ciment Portland à la

Pouzzolane

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

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

Ciment Portland aux

Cendres volantes

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

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

CEMII/A-W 80-94 6-20 0-5

CEMII/B-W 65-79 21-35 0-5

Ciment Portland au Schiste

calciné

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

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

Ciment Portland au calcaire

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

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

Ciment Portland Composé (4)

(5)

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

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

CEM

III Ciment de haut Fourneau (6)

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

CEM III/B 20-34 66-80 0-5

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

CEM

IV Ciment Pouzzolanique (5) (7)

CEM IV/A 65-90 11-35 0-5

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

CEM V Ciment composé (5) CEM V/A 40-64 36-60 0-5

CEM V/B 20-39 61-80 0-5



(1) : les valeurs indiquées se référent à la somme des constituants principaux et

secondaires ;

(2) : Signification des lettres :

Les lettres A, B et C indiquent la quantité de constituants principaux autres que le

clinker :

-A indique que cette quantité est faible ;

-B lorsque cette quantité est beaucoup plus grande ;

-C lorsque cette quantité est importante.

La lettre M sert à signaler qu’on a au moins deux constituants principaux dans la

composition du ciment.

Les noms : S (laitier de haut fourneau), D (fumée de silice), P (pouzzolane naturelle),

Q (pouzzolane naturel calciné), V (cendre volante siliceuse), W (cendre volante

calcique), T (schiste calciné), L et LL (calcaire).

(3) : la proportion de fumée de silice est limitée à 10 % ;

(4) : présence de plusieurs constituants principaux de différentes proportions ;

(5) : les constituants principaux utilisés doivent figurer dans la désignation du ciment,

symbole entre parenthèse ( ) ;

(6) : le laitier de haut fourneau est le seule principal ajout pour ce type de ciment ;

(7) : les principaux ajouts sont de la fumée de silice, la pouzzolane naturelle et des

cendres volantes.

II.1.4 Caractéristiques des ciments

II.1.4.1 Caractéristiques chimiques et minéralogiques

a. Composition chimique élémentaire

Elle renseigne sur les différents éléments chimiques présents dans le ciment. Les

éléments sont déterminés sous forme d’oxyde et pour quelques exceptions sous forme d’ion.



On distingue :

Les 4 principaux oxydes : CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3

Les éléments secondaires : MgO, Na2O, K2O, SO3, Cl

Elle est la base de calcul de la composition minéralogique.

Les éléments secondaires comme Na2O et K2O sont responsables du retrait dans le

ciment ; souvent ils sont en petites quantités.

b. Hydraulicité

C’est une grandeur qui permet d’évaluer les caractères hydrauliques d’un liant. Elle est

définie par l’indice d’hydraulicité i :

2 2 3 2 3(SiO + Al O + Fe O )

i =CaO + MgO

c. Chaux de saturation

C’est la quantité maximale de chaux qui peut être fixée par les constituants acides

(SiO2, Al2O3, Fe2O3) contenus dans le mélange.

On a l’expression de la chaux de saturation CaOsat :

-pour un mélange normal, on a :

2 2 3 2 3CaOsat = 2,8 SiO + 1,65 Al O + 0,35 Fe O

-pur un mélange riche en fer :

2 2 3 2 3CaOsat = 2,8 SiO + 1,10 Al O + 0,70 Fe O

d. Chaux libre

C’est la quantité de chaux qui ne s’est pas combinée avec les constituants acides et qui

se trouve donc sous forme libre dans le mélange.

Si la fabrication du ciment peut être considérée comme impeccable, la quantité de

chaux libre peut être exprimée théoriquement par la relation :

CaOl = CaO - CaOsat



Dans le cas contraire, le calcul de la chaux libre est celle de la chaux combinée déduite

de la chaux totale :

CaOl = CaO - CaOcomb

e. Module et valeurs requises

Tout ciment est caractérisé par 3 grandeurs :

le module de chaux MC

le module de silice MS

le module d’alumine MA

Ce sont des valeurs requises en rapport étroit avec la composition minéralogique et les

performances mécaniques du ciment.

Module de chaux MC

C’est le rapport exprimé en pourcentage de la teneur en chaux du ciment sur la chaux

de saturation.

Pour le mélange cru :

CaOMC = ×100

CaOsat

Pour le clinker et le ciment :

CaOcomb

MC = ×100CaOsat

Module de silice MS

Il renseigne sur le rapport entre la quantité de silicates et d’aluminates dans le

mélange. On a:

2

2 3 2 3

SiOMS =

Al O + Fe O



MS varie de 1,8 à 3,4 pour l’ensemble de ciment et 2,2 à 2,5 pour les ciments Portland

courants.

Module d’alumine MA

Ce module caractérise la « richesse en fer » du mélange, on a :

2 3

2 3

Al OMA =

Fe O

MA varie de 1,2 à 2,5 pour l’ensemble de ciment et 1,5 à 2 pour les ciments Portland

courants.

mélange normal : MA>0,638 ;

mélange riche en fer : MA≤0,638.

II.1.4.2 Caractéristiques physiques

a. Couleur

La couleur varie avec la composition chimique des matières premières

(particulièrement avec la teneur en oxyde fer) et aussi avec la nature des combustibles utilisés

pour la fabrication du clinker.

Généralement, elle est grise à cause des cendres des combustibles solides utilisés.

Mais il existe une gamme de colorie, et en particulier les ciments blancs obtenus par

l’utilisation de matières premières très pures et de combustibles fluides.

b. Finesse de mouture (NF EN 196-6)

Elle est caractérisée par la surface spécifique ou la surface totale développée par tous

les grains contenus dans 1 g de ciment. Elle est mesurée avec la perméabilimètre de BLAINE,

elle est dénommée dans ce cas surface spécifique de BLAINE (SSB). Elle est exprimée en

cm2/g ; elle varie de 2800 à 5000 cm

2/g suivant le type de ciment.

c. Masses volumiques et densités

Masse volumique apparente ρ

Elle représente la masse de la poudre par unité de volume, vide entre les grains inclus

et est exprimée en kg/m3.



Elle est aussi appelée poids au litre pour les cimentiers.

mρ =

Vapp

Elle est de l’ordre de 1000 kg/m3 en moyen pour un ciment

Masse volumique absolue ou masse spécifique γ

Elle représente la masse de la poudre par unité de volume, vide entre les grains exclus.

m =

Vabs

Elle varie de 2900 à 3150 kg/m3, pour les ciments courants.

d. Début de prise (NF EN 196-3)

C’est le temps au bout duquel le ciment commence à faire prise, ce qui se traduit dans

la pratique par une variation brusque de la viscosité. Il est déterminé par l’instant où l’aiguille

de VICAT de 1mm2de section ne s’enfonce plus jusqu’au fond d’une pastille normalisée de

pâte de ciment.

e. Expansion (NF EN 196-3)

C’est un phénomène qui se passe au cours de la prise et le durcissement du ciment par

une augmentation de volume due à un excès de sulfate de chaux ou de magnésie. La mesure

de l’expansion permet de s’assurer de la stabilité du ciment, l’expansion ne doit pas dépasser

10mm sur pâte pur pour tous les types de ciment.

f. Retrait (NF P 15 433)

C’est une diminution de volume ou de longueur qui se passe pendant le durcissement

et qui est due à un départ d’une partie de l’eau de gâchage. La mesure est effectuée sur

éprouvette prismatique 4×4×16cm de « mortier normal ».

g. Eau de consistance normale (NF EN 196-1)

Elle caractérise la quantité d’eau utile pour obtenir une consistance normale pour un

mortier normal.



II.2 Les granulats [2]

On appelle granulat un matériau granulaire utilisé dans le domaine de construction,

soit lié à d’autres substances (liant, bitume) pour obtenir mortier, bétons, bétons routiers

…etc., soit non lié comme les ballasts des voies ferrées, les granulats pour le système de

drainage. Il est constitué de plusieurs grains minéraux de différentes dimensions comprises

entre 0 et 125 mm le plus fréquemment mais peuvent aller jusqu'à 150 mm par exemple pour

des exigences d’utilisations (Cas des barrages). Le granulat peut être de provenance naturelle

ou artificielle.

II.2.1 Classification des granulats

On peut classer les granulats en fonction de leur granularité déterminée par analyse

granulométrique sur des tamis de contrôle à maille carrées dans une série normalisée. On

distingue plusieurs familles de granulats :

• Fillers 0/D où D≤ 2 mm et contenant au moins 70% de passant à 0.063mm.

• Sablons 0/D où D≤ 1 mm et contenant moins de 10% de passant à 0.063mm.

• Sable 0/D où D≤ 6.3 mm sauf les sables pour béton où D≤ 4mm.

• Graves 0/D où D>6.3 mm.

• Gravillons d/D où d≥ 1 mm et D≤31.5 mm.

• Cailloux d/D où d≥ 20 mm et D≤125 mm.

II.2.2 Les types des granulats

On peut citer plusieurs types en fonction de plusieurs critères concernant le

granulat lui-même.

II.2.2.1 En fonction de leur masse volumique réelle

Les granulats légers

Ce sont les granulats dont la masse volumique réelle est inférieure à 2 t/m3, comme

les argiles, les schistes, les laitiers expansés ou encore les pouzzolanes. Ils sont destinés à la

préparation des bétons légers.



Les granulats courants

Ce sont les granulats dont la masse volumique réelle est entre 2 et 3 t/m3, comme les

matériaux naturels, alluvionnaires (silex, calcaire dur silico-calcaire) de densité entre 2,5 et

2,7, éruptifs ou sédimentaires (grés, porphyres, diorite, basaltes, …etc.) de densité entre 2,6 et

3.

Les granulats lourds

Ce sont les granulats dont la masse volumique réelle est supérieure à 3 t/m3. Ils sont

essentiellement employés pour la confection des bétons lourds utilisés pour construire des

ouvrages nécessitant une protection biologique contre le rayonnement. On utilise en

particulier les barytines, les magnétites qui ont une densité entre 3,4 et 5,1, aussi les riblons et

les grenailles de fonte qui ont une densité entre 7,6 et7,8.

II.2.2.2 En fonction de leur origine

Les granulats naturels

Ce sont des matériaux purement naturels, ne subissant aucun traitement autre que

mécanique tel qu’extraction, concassage, broyage, criblage, lavage…etc.

Les granulats artificiels

Ce sont les granulats qui proviennent de la transformation thermique de roches, de

minerais ou de sous produits industriels (laitiers, scories), ou encore de la démolition

d’ouvrages ou de bâtiments divers en béton souvent appelés granulats recyclés.

II.2.2.3 En fonction de la forme de leurs grains

Les granulats concassés

Ce sont des granulats provenant du concassage des pierres et dont les grains ont une

certaine angularité. Ils sont issus du concassage des roches de porphyres, grés, calcaires,

quartzites, de galets concassés et de laitiers.

Les granulats roulés

Ils représentent les granulats ayant subis une altération naturelle mécanique due à

l’eau, au vent, à l’usure réciproque des granulats lors de leur transportation dans la nature.



Il résulte que plus de 90% des surfaces des grains sont arrondies et de provenance

alluvionnaire.

II.2.3 Les caractéristiques géométriques

II.2.3.1 Granulométrie

La granulométrie permet de déterminer l’échelonnement des dimensions des grains

contenus dans un granulat.

L’analyse granulométrique consiste à tamiser les granulats sur une série de tamis

normalisés à maille carré, de dimensions d’ouverture décroissantes. Les ouvertures carrées

des tamis, correspondant aux classes granulaires, s’échelonnent de 0,08 à 80 mm.

On appelle « tamisat » la partie des granulats qui est passée à travers le tamis, et

« refus » la partie qui est restée sur le tamis.

Photo 2 : Série de tamis à maille carré

II.2.3.2 Module de finesse d’un granulat Mf

a. Module AFNOR d’un tamis

Le module d’un tamis est donné par la relation :

Mod (d[mm]) = 31 + 10log d

La correspondance de l’ouverture des tamis et le module AFNOR est donnée par le

tableau ci après :



Tableau 10 : Les modules AFNOR correspondant aux tamis de la série normalisé

Module

AFNOR 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50

Tamis

d [mm] 0,16 0,15 0,63 1,25 2,5 5 10 20 40 80

Source : Auteur

b. Module de finesse

C’est une grandeur qui permet d’évaluer la finesse d’un corps sous forme de poudre ou

de granulat. Elle est égale à la somme des refus sur les tamis de la série normalisé (en module)

divisé par 100.

Le module de finesse est une grandeur très importante en particulier pour les sables.

Les sables qui se prêtent le mieux à la fabrication d’un bon béton doivent avoir un

module de finesse compris entre 2,2 et 2,8.

II.2.4 Les caractéristiques physiques

II.2.4.1 Masses volumiques

Elles sont régies par la norme NFP 18-554 et la norme NF P 18-555.

- La masse volumique apparente d’un granulat est la masse du granulat occupant

l’unité de volume, tous vides compris « volume apparent ».

Elle est utile à connaître pour le dosage volumétrique des granulats. Elle varie

en fonction de la teneur en eau, notamment pour le sable qui foisonne.

Pour les granulats naturels courants, la masse volumique apparente varie de

1300 à 1600 kg/ m3 suivant la nature minéralogique et la teneur en eau.

Par contre, pour les granulats minéraux légers en terre cuite et autres matériaux légers

concassés, elle varie de 900 à 1000 kg/m3 pour les gravillons des classes (5/15) à (10/20) et de

1100 à 1300 pour les sables de classe (0/5).

- La masse volumique réelle d’un granulat est la masse du granulat sec occupant

l’unité de volume, vides intergranulaires exclus « volume réel ».



- La masse volumique absolue d’un granulat est le rapport de sa masse sèche par le

volume de matière solide sans aucun vide contenu dans les grains « volume absolu ».

Elle varie assez peu pour la plupart des granulats naturels courants : en moyenne 2450

à 2650 kg/m3. Sa détermination est nécessaire pour le dosage pondéral des granulats.

II.2.4.2 Porosité

C’est le rapport du volume des vides au volume total des grains.

Elle caractérise l’importance des vides contenus dans les grains de granulat. Elle est

exprimée en pourcentage.

vV

p = ×100V

p : porosité, exprimée en % ;

Vv : volume du vide, en m3 ;

V : volume total des grains, en m3.

II.2.4.3 Compacité

C’est le rapport du volume de matière pleine par le volume total:

c = (1- p)×100

II.2.4.4 Propreté des granulats

L’utilisation des granulats pollués, présence d’argile à la surface des granulats ou

autres impuretés, provoque une baisse des résistances mécaniques et une augmentation du

retrait, sans oublier l’incidence de l’excès d’eau sur les caractéristiques du béton.

Il est impératif donc, que la propreté des granulats doit être toujours vérifiée, que ce

soit, celle des sables ou des gravillons.

La propreté des sables est contrôlée en mesurant l’importance des pollutions argileuses

dans les sables par l’essai dit « Équivalent de sable » et l’essai dit « Bleu de méthylène » :

Équivalent de sable « ES » : l’essai consiste à séparer par agitation, dans une

éprouvette, au moyen d’une solution lavante, les sables, qui décantent, et les éléments

fins qui restent en suspension. On détermine ainsi un « équivalent de sable » dont la

valeur est d’autant plus élevée que le sable est exempt d’impuretés argileuses.



Le tableau ci-après indique les spécifications relatives à la propreté des sables.

Tableau 11 : Qualité du sable en fonction de la valeur de l’ES [2]

ES à vue ES piston Renseignement sur la qualité du sable en fonction de la valeur de l’ES

ESV<65 ESP<60 Sable argileux d’où risque de retrait ou de gonflement ; ne doit pas être

utilisé dans la confection de bétons de qualité.

65≤ESV≤75 60≤ESP≤70

Sable légèrement argileux ; peut être admis à la confection de bétons de

qualité courante risquant de présenter un retrait plus important, à moins

que l’essai au bleu ne donne une valeur VB≤1.

75≤ESV≤85 70≤ESP≤80

Sable propre ; un ESV > 75 permet en fait d’obtenir des bétons de

résistance relativement élevée, mais le fascicule 65 A spécifie un ESV

≥ 80 pour les bétons de résistance > 30 MPa.

ESV ≥85 ESP ≥80

Sable très propre ; la très faible teneur en fines argileuses peut entraîner

un défaut de plasticité quel’emploi d’un adjuvant plastifiant doit

compenser.

Dans les cas où la teneur en fines « f » est supérieure à 10%, la propreté des sables est

déterminée, sur la fraction 0/2 mm, limitée à 10% de fines, et selon l’essai d’Équivalent de

sable à 10% de fines.

Essai au bleu de méthylène: Dans les sables concassés ou broyés, le pourcentage des

fines peut être important. Elles peuvent avoir une grande nocivité lorsqu’elles

contiennent des matières argileuses d’où la nécessité de vérifier au moyen de l’essai

au bleu de méthylène si elles sont ou non nocives.

La propreté superficielle des gravillons : elle est donnée par le pourcentage de passant

au tamis de 0,5mm (tamisage effectué sous l’eau).

II.2.5 Les caractéristiques mécaniques

Les caractéristiques mécaniques des granulats ne sont pas déterminées par des essais

habituels de compression ou de traction.

Par contre, il existe des essais d’écrasement et d’usure. Dans la pratique, on l’évalue

par la valeur donnée par des essais de résistance aux chocs et à l’usure réciproque des

gravillons.



Les plus couramment utilisés sont :

l’essai Los-Angeles « LA » ;

l’essai micro-Deval humide « MDE ».

II.2.5.1 Essai Los-Angeles

Il consiste à introduire dans un cylindre horizontal une certaine quantité du granulat à

étudier avec un certains nombre de boules d’acier et de vérifier la quantité de fine produite

après un temps de rotation défini.

D’après la norme NF P 18-541, la valeur du coefficient LA est limitée à 40, sauf dans

le cas des bétons pour lesquelles la résistance à 28jours doit être supérieure à 36 MPa où l’on

doit avoir LA ≤ 30.

II.2.5.2 Essai Micro-Deval

Le principe de cet essai est de produire, dans un cylindre en rotation, des phénomènes

d’usure.

C’est le second essai permettant d’évaluer la qualité d’un granulat ; la connaissance de

la valeur MDE est importante lors de la confection de bétons routiers. Le fascicule 65 A limite

la valeur MDE à 20.

II.3 L’eau de gâchage [2]

II.3.1 Convenance

Pour convenir à la confection de béton, les eaux ne doivent contenir ni composés

risquant d’attaquer le ciment, les granulats ou les armatures, ni particules en suspension dont

la quantité pourrait modifier les qualités du béton.

A cet effet, la norme P18 303 limite le pourcentage des matières en suspension entre 2

et 5 g/l et la teneur en sel dissout entre 15 et 30 g/l suivant la nature du béton armé, non armé

ou précontraint.

Dans la catégorie des eaux susceptibles de convenir à la confection du béton, on

trouve :

les eaux potables ;

les eaux de recyclage provenant du rinçage de bétonnière ou des malaxeurs,

généralement ces eaux sont utilisées après passage dans des bassins de décantation ;



les eaux de pluie et de ruissellement ;

les eaux souterraines pompées tant qu’elles restent conformes à la prescription de la

norme.

A côté, les catégories ne devant pas être utilisés comprennent :

les eaux usées ;

les eaux contenant des détergents ;

les eaux industrielles susceptibles de contenir des rejets organiques ou chimiques ;

les eaux de mer.

II.3.2 Essais à l’aptitude

Ils comprennent :

une inspection visuelle (matière en suspension, débris végétaux, des films d’huile, une

couleur anormale) ;

une vérification olfactive afin de s’assurer de l’absence des matières organiques en

décomposition qui rend l’eau mal odorante ;

des analyses chimiques portant sur les teneurs en différents constituants dont le

pourcentage dans l’eau doit satisfaire aux prescriptions suivantes :

Tableau 12 : Des analyses chimiques portant sur les teneurs en différents constituants [2]

constituants Limites en % en masse dans l’eau

Béton précontraint Béton armé Béton non armé

Insolubles

Matières dissoutes

Carbonates et

bicarbonates alcalins

Sulfates (en SO3)

Sulfites (en S)

Sucres

Phosphates (P2O5)

Nitrates (NO3)

Zinc

Na+ et K

+

<0,2

<0,2

<0,1

<0,1

<0,01

<0,01

<0,01

<0,05

<0,01

<0,1

<0,2

<0,5

<0,1

<0,1

<0,01

<0,01

<0,05

<0,01

<0,1

<0,5

<1,0

<0,1

<0,1

<0,01

<0,01

<0,05

<0,01

Acidités (pH) >4



II.3.3 Teneur en chlorure

La nouvelle norme européenne limite les ions chlorures dans le béton :

1% : pour les bétons non armés ;

0,4% : pour les bétons armés ;

0,1 à 0,2% : pour les bétons précontraints selon leurs classes.

Les chlorures en faible proportion peuvent légèrement modifier la prise et le

durcissement du ciment. Par contre à forte proportion, ils peuvent réagir avec le ciment et

compromettre la durabilité du béton.

II.4 Les adjuvants [2]

II.4.1 Définition

Les adjuvants sont des produits chimiques qui sont généralement incorporés aux

bétons lors de leur malaxage ou avant leur mise en œuvre et qui provoquent des modifications

des propriétés ou du comportement du béton. Leur efficacité est liée à l'homogénéité de leur

répartition dans la masse du béton. Le dosage est inférieur à 5% du poids du ciment.

Pour des raisons de commodité d’utilisation, la plupart des adjuvants se trouve dans le

commerce sous forme de liquide. Certain adjuvant existe en poudre et dans ce cas, il faut

généralement les diluer avant l’emploi.

II.4.2 Fonctions des adjuvants

II.4.2.1 Fonction principale

Chaque adjuvant est définit par une fonction principale et une seule, caractérisée par la

ou les modifications majeures qu'il apporte aux propriétés des bétons et (ou) mortiers et (ou)

coulis, à l'état frais ou durci. L'efficacité de la fonction principale de chaque adjuvant peut

varier en fonction de son dosage et des matériaux utilisés.

II.4.2.2 Fonction secondaire

Un adjuvant peut également présenter accessoirement une ou plusieurs fonctions

secondaires s'étendant au même domaine. Les fonctions secondaires sont également

caractérisées par une efficacité qui est le plus souvent indépendante de celle de la fonction

principale.



II.4.2.3 Effets secondaires

L'emploi d'un adjuvant peut entraîner des conséquences dites effets secondaires qui

sans être recherchés n'en sont pas moins inévitables.

II.4.3 Les différents types d’adjuvants

On distingue :

II.4.3.1 Les plastifiants réducteurs d’eau

De leur rôle double, ils permettent à la fois d'offrir au béton une consistance humide et

la possibilité de réduire la quantité d'eau. La résistance du béton durci peut ainsi être

notablement augmentée. Ils se caractérisent souvent par un effet secondaire « retardateur de

prise » marqué lorsqu'on les utilise à un dosage élevé.

II.4.3.2 Superplastifiants hautement réducteurs d’eau

Leur mode d'action est similaire à celui des plastifiants mais il se produit avec une

intensité bien importante.

II.4.3.3 Rétenteurs d’eau

Ils ont pour fonction principale de réduire la tendance au ressuage des bétons. Ils sont

utilisés pour améliorer la cohésion des bétons fluides dont le sable manque d'éléments fins ou

à faible dosage en ciment.

II.4.3.4 Entraîneurs d’air

Les entraîneurs d'air permettent une diminution du dosage en eau à maniabilité

équivalente mais les résistances mécaniques sont cependant affaiblies et d'autant plus qu'elles

sont plus élevées. Ils améliorent aussi la plasticité et l'ouvrabilité du béton.

II.4.3.5 Accélérateurs de prise et de durcissement

Ils augmentent la vitesse d'hydratation du ciment donc permettent sa prise rapide. Ils

sont utilisés souvent pour les bétonnages par temps froid ou pour les travaux urgents. Les

résistances peuvent être légèrement diminuées



Chapitre III : LES BETONS LEGERS

III.1 Définition [5]

Les bétons de granulats légers sont utilisés depuis de nombreuses années. A tel point

que la première construction connue a été édifiée plus de 2000 ans en arrière à partir de roches

volcaniques, il s’agit du Colisée de Rome.

Les bétons légers sont, par définition, des bétons dont la masse volumique sèche à

l’état durci ne dépasse pas 2000kg/m3.

En pratique, la masse volumique des bétons légers est comprise entre 400 et

2000 kg/m3 alors que celle des bétons traditionnels se situe entre 2000 et 2600 kg/m

3.

III.2 Propriétés-avantages-inconvénients [5]

L’allègement des bétons permet de répondre à de nombreuses applications

particulières pour les quelles la légèreté et l’isolation thermique constituent des propriétés

essentielles.

Le gain de poids apporte plusieurs avantages : il conduit à des économies de transport

et facilite la manutention. Il permet l’allègement des structures des diminutions de section des

éléments porteurs.

L’isolation thermique des éléments en béton pour la construction peut être fortement

améliorée grâce à la faible conductivité thermique des bétons légers qui, pour les plus légers,

peut descendre à 0,1 W/m K (à comparer à 1,75 W/m K pour les bétons traditionnels).

Ces gains de poids et d’isolation thermique liés à la présence de plus ou moins grandes

quantités d’air dans les granulats ou dans la pâte des bétons légers, se traduisent par des

réductions des résistances mécaniques.

Plus les bétons sont légers, plus leur résistance mécanique est faible ; cette tendance

générale est illustrée sur la figure 3, par les fuseaux reliant la résistance en compression à la

masse volumique des différentes types des bétons légers. Parallèlement, plus les bétons sont

légers, plus leur conductivité thermique est réduite et donc meilleure est leur capacité

d’isolation thermique (figure 4).



Figure 3 : Relation résistance-masse volumique des bétons légers[5]

Figure 4 : Relation conductivité thermique-masse volumique des bétons légers[5]

Les autres propriétés intéressantes des bétons légers sont, selon les cas :

une meilleure résistance au feu grâce à leur faible conductivité thermique et à leur

coefficient de dilatation thermique légèrement réduit (8.10-6

/K au lieu de 10.10-6

/K

pour les bétons d’argile et de schiste expansés) ;

une meilleure élasticité (amortissement des bruits de chocs) liée à leur module de

déformation réduit, en particulier pour les bétons très légers de polystyrène expansé ou

de bois (pour les bétons de structure, une réduction du module d’environ de 50% par

Béton léger de

pouzzolane , laitier

Béton cellulaire, de

polystyrène expansé

Béton d’argile

et de schiste expansés



rapport à béton courant de même résistance conduit à de plus grandes déformations

sous charges, elle doit donc être prise en compte dans les calculs) ;

de bonnes performances acoustiques, en particulier en matière d’absorption phonique

grâce à la structure très alvéolaire et à la texture de surface caverneuse de certains

bétons légers comme les bétons de bois ou de vermiculite ;

une grande facilité de travail (après durcissement) avec les outils traditionnels (scie,

perceuse,…), ceci d’autant plus facilement que la densité du béton est faible (bétons

cellulaires, bétons mousse, bétons de polystyrène expansé), la plupart de ces bétons

supportent le clouage ;

une bonne tenue au gel en raison de leur structure cellulaire.

Certaines propriétés particulières des bétons légers nécessitent des précautions lors de

leur mise en œuvre et de leur emploi. C’est du retrait souvent élevé en particulier pour les

bétons très légers pour lesquels il peut atteindre 1 à 2 mm/m. Pour les bétons légers de

structure, il se situe entre 0,5 à 0,7 mm/m c'est-à-dire 50 et 100% supérieur à celui des bétons

traditionnels. Il en est de même pour les gonflements par suite de reprises d’humidité des

bétons. Par conséquent, il est souvent nécessaire avec les bétons légers de respecter des délais

de stockage prolongés (et à l’abri de la pluie) pour réduire les variations dimensionnelles.Ces

variations dimensionnelles plus élevées doivent être prises en compte lors de la conception

des produits et ouvrages, ainsi que leur mise en œuvre pour éviter des conséquences néfastes

telles que fissurations ou déformations.

III.3 Catégories des bétons légers [6]

Bon nombre de méthodes de classification des bétons légers ont été élaborées. Cette

classification réside aux techniques utilisées afin d’obtenir les vides dans le béton permettant

de singulariser trois grandes familles, à savoir :

III.3.1 Les bétons caverneux

Par définition, ces bétons sont constitués par un squelette de granulats légers ou non

dont la grosseur est strictement pareille. A cela s’ajoute la pâte de liant conçue à faire

l’enrobage de ces éléments constitutifs et leur collage mutuel. Il s’agit effectivement des

bétons ou l’on a enlevé tout ou une partie de l’élément fin et du liant correspondant servant à

son enrobage.



L’air y est emmagasiné entre les granulats et également dans les granulats si ces

derniers se trouvent dans la typologie poreuse.

III.3.2 Les bétons pleins granulats légers

Il s’agit de bétons pleins classiques ou les granulats normaux ont été changés en

granulats légers.

Théoriquement, l’air est emmagasiné seulement dans les granulats, les vides entre les

granulats étant supposés nuls.

III.4Composition des bétons légers [6]

Les bétons légers sont obtenus en jouant sur la composition (bétons caverneux) ou sur

l'emploi de granulats allégés (des billes de schiste expansé, d'argile expansée ou de

polystyrène, voire des particules de liège ou de bois remplacent les gravillons habituels). Des

adjuvants comme les entraîneurs d'air peuvent aussi être ajoutés pour un allègement

maximum. On peut également créer des vides par une réaction provoquant un dégagement

gazeux : c'est le cas du béton cellulaire.

III.5 Aspects physiques et mécaniques des bétons légers [7]

L’objectif de l’étude d’un béton est généralement de savoir ses propriétés

mécaniques et physiques.

Les caractéristiques mécaniques des bétons sont ordinairement les plus analysées et

ainsi les mieux connues du fait du rôle structural exceptionnellement important tenu par les

bétons dans les ouvrages de Génie Civil.

A l’heure actuelle, pour cause surtout des problèmes de confort, de sécurité et de la

gestion d’énergie qui sont progressivement considérés dans la construction, l’étude des

caractéristiques physiques est impérative.

Cela nous conduit à aborder l’examen des caractéristiques principales des bétons

légers.

III.5.1 Caractéristiques physiques

III.5.1.1 Expression de la masse volumique apparente

Au niveau d’un béton léger, la masse volumique apparente est parfois qualifiée d’être

une propriété principale du matériau. Cela est dû à la possibilité de la relier relativement aux



caractéristiques mécaniques et thermiques, en plus de la définition des bétons légers qui

repose sur la notion de la masse volumique apparente.

La masse volumique apparente d’un béton est le rapport de sa masse et de son volume

apparent.

III.5.1.2 La porosité

La structure du béton montre des cavités qui peuvent, en fonction des conditions

d’élaboration et thermo hygrométriques de traitement ainsi que de conservation, comporter

une phase liquide ou une phase gazeuse ou les deux à la fois.

La donnée de l’effectif et des propriétés géométriques relatives à ces cavités conduit à

la connaissance de la porosité du matériau.

III.5.2 Caractéristiques mécaniques

III.5.2.1 Résistance à la compression

La résistance à la compression dans le cadre de la confection des bétons, est qualifiée

d’être représentative au niveau du point de repère et de comparaison. Pour les bétons légers

elle est très variable. En partant des faibles valeurs, elle atteints souvent des valeurs très

élevées.

Cependant la résistance à la compression est perturbée par un certain nombre de

facteurs qui sont constitués par :

le liant : par sa qualité et son dosage dans le béton. A ceux là s’ajoute la quantité d’eau

de gâchage qui lui est parfois associée.

Les grains : il joue un rôle fondamental sur la résistance finale du béton par la forme

ou la taille. En ce qui concerne les bétons légers, la taille des grains joue un rôle

inverse sur la résistance contre celle des bétons ordinaires.

La masse volumique : elle parait former un critère de variation de la résistance en

compression.

III.5.2.2 Résistance à la traction

Cette résistance, en bétons légers, est parfois très faible contre celle de la compression

même si elle demeure en pratique proportionnelle.



Le mode de conservation des bétons qui peut être soit à l’air, soit en milieu humide

perturbe cette résistance.

L’influence du sable parait favorable pour les résistances en traction.

III.6 Les granulats pour bétons légers [8]

Divers natures de granulats légers sont employées pour la fabrication de bétons. Dans

le domaine morphologique, on assiste à l’existence de toute une gamme de variétés

granulaires ; grains relativement scoriacés, ronds et ramassés, anguleux ou exfoliés.

Cependant, leur texture vacuolaire offre aux granulats légers une masse volumique

plus ou moins faible par comparaison avec ceux qui sont d’usage courant.

III.6.1 Structure des granulats minéraux légers

Il n’existe pas de normes définissant les caractéristiques de qualité et d’emploi des

granulats légers. Les normes des granulats pour béton ordinaire ne leur sont pas intégralement

applicables et la diversité des types d’ granulats légers jointe à une connaissance encore

incomplète, leurs propriétés ne semblent pas encore permettre de fixer des critères absolues,

applicables sans distinction d’origine. On peut concevoir une marque de qualité pour un type

de granulats donnés, mais il ne parait pas qu’il faille pour l’instant aller plus loin et

généralement, cette marque de qualité n’impliquant pas nécessairement des propriétés

d’ensemble des granulats légers.

III.6.2 Les différents types de granulats minéraux légers

Les granulats minéraux légers peuvent être classés en 2 grandes groupes : les granulats

naturels et les granulats artificiels.

III.6.2.1 Les granulats naturels

Ce sont des granulats provenant des gîtes minéraux et utilisés directement après

diverses opérations de concassage et de classement. Il se divise en 2 catégories :

Les minéraux d’origine sédimentaire comme les silices fossiles ou diatomite et des

calcaires coqueliers divers ;

Les minéraux d’origine ignée : ponce, pouzzolane.



III.6.2.2 Les granulats artificiels

Ce sont des granulats provenant d’une transformation thermique, effectuée par

l’homme, de produits minéraux divers utilisés seuls ou en mélange. On distingue 2 catégories

d’ granulats :

Les granulats légers spécialement fabriqués : schiste et argile expansé, perlite, et

vermiculite ;

Les granulats légers provenant de la récupération des sous produits : mâchefers, laitier

expansé, cendre et résidus des crassiers divers, débris de briques et tuiles.

III.7 Caractéristiques des bétons légers [5]

La résistance d'un béton léger est très inférieure à celle d'un béton traditionnel. Pour

les densités les plus basses, il ne peut être question de béton "structurel" mais seulement de

béton de "remplissage".

Ces bétons légers possèdent un pouvoir isolant sur le plan thermique et acoustique.

Compte tenu d’une densité à sec maximale de l’ordre de 1,6 ; les propriétés qu’on peut

demander aux bétons légers sont :

résistance la plus élevée possible à la compression et à la traction ;

bonnes propriétés élastiques ;

faible porosité ;

résistance aux gels et dégels successifs ;

isolation thermique élevée (faible conduction thermique) ;

faible retrait au séchage ou sous l’influence de l’humidité et d’un séchage alterné ;

faible dilatation thermique ;

inertie chimique ;

bonne adhérence aux aciers d’armature ;

clouabilité sans craquer ni fissurer ;

bonne résistance au feu ;

contribution à l’isolation acoustique.



III.8 Pré mouillage des granulats poreux [8]

Le pré mouillage des granulats est effectué avant leur introduction dans le malaxeur.

Le mode de pré mouillage qui est constaté le plus bénéfique est l'immersion par laquelle des

granulats sont immergés totalement dans l'eau au cours d'une durée permettant d'atteindre le

palier observé sur les courbes d'absorption.

Cette opération se fait pendant une trentaine de minutes. Après, les granulats sont

égouttés pendant 5 minutes environ avant d'être introduits dans le malaxeur. A noter que le

procédé de pré mouillage présente un avantage d'être rapide, efficace, et uniforme sur tout

l'échantillon.

III.9 Modalité de mise en place du béton [8]

Cette mise en place est parfois perturbée par le poids volumiques des grains du fait de

l'important rôle joué par la gravité dans une telle opération.

Les bétons de granulats légers se trouvent généralement impropres à l'application des

méthodes les plus utilisées dans la mise en place. Cela tend à entraîner soit à d'important

retrait du béton; notamment s'il est plein et mou, soit à une ségrégation marquée. Ainsi, il est

parfois recommander d'éviter la vibration pour la mise en place des bétons légers.



Chapitre IV : FORMULATION DU BETON : METHODE BARON

OLIVIER

IV.1 Mode opératoire

IV.1.1 La pâte liante

1. Déterminer la résistance cible Rb.

C’est une fonction de la résistance désirée Rbk :

Si on ne dispose pas d’information sur la fabrication :

Rb = Rbk + 5 MPa ; si Rbk ≤ 25 MPa

Rb = Rbk + 6 MPa ; si Rbk > 25 MPa

Si le matériel de fabrication est régulé :

Rb = Rbk + 3 MPa ; si Rbk ≤ 25 MPa

Rb = Rbk + 4 MPa ; si Rbk> 25 MPa

2. Déterminer la quantité optimale d’eau efficace E et d’air occlus Va, en appliquant si

nécessaire les corrections.

Tableau 13 : Dosage en eau et volume d’air [2]

Consistance A [cm] Eau (E) [L/m3] Air (Va) [L/m

3]

Ferme 0 - 4 160 25

Plastique 5 - 9 190 20

Très plastique 10 - 15 210 15

Ces valeurs sont majorées de 10 à 15% quand on emploie des granulats de concassage.

Dans le cas où D ≠ 20 mm, il faut corriger E et Va par les coefficients multiplicateurs

du tableau 14.

Tableau 14 : Coefficients multiplicateurs [2]

D [mm] 4 8 16 20 25 40 80

Coefficient multiplicateur 1,25 1,18 1,05 1 0,95 0,87 0,78



3. Déterminer le coefficient granulaire de BOLOMEY Kb

Tableau 15 : Valeurs estimées de Kb [2]

Nature des granulats D [mm]

10 à 16 20 à 25 30 à 40

Granites, siliceux, légèrement altérés 0,45 0,50 0,55

Granites, siliceux, roulés 0,50 0,55 0,60

Calcaires dures 0,55 0,60 0,65

Déterminer le coefficient Kv :

V

a

EK

E V

4. Classe vraie du ciment

Si on n’a pas fait de détermination expérimentale, on peut adopter les valeurs du tableau

suivant :

Tableau 16 : Valeurs estimées de FCE [2]

Classe de résistance 32,5 42,5 52,5

FCE 45 55 65

5. Calculer le rapport liant équivalent sur eau efficace (L/E) par la formule de

BOLOMEY qui devient :

b b CE v

LR K F K 0,5

E

Rb: la résistance cible

Kb: coefficient granulaire de BOLOMEY

FCE: classe vrai du ciment

L: dosage en liant équivalent

6. Déterminer le dosage en liant équivalent L, connaissant L/E et E.

7. Déterminer les dosages en ciment C et en fine.



8. Déterminer la masse en extrait sec d’adjuvant Madj , si on en utilise.

IV.1.2 Le squelette granulaire

9. A partir des courbes granulométriques, déterminer la courbe optimale de référence

OAB (comme pour un béton courant).

Déterminer les pourcentages de sable S% et de gravier G% (comme pour un béton courant).

Tableau 17 : Courbe de référence

Points Abscisse (tamis) d [mm] Ordonné (passant cumulé) [%]

O 0,063 (mod 19) 0

A D/2 50 - √D + termes correctifs

B D 100

Termes correctifs de YA :

majoration de 3% si les granulats sont concassés ;

majoration de 5% si le béton est armé où le ferraillage est ≤ 80kg / m3 ;

majoration de 10% si le ferraillage est > 80 kg / m3, ou pour un béton pompable.

IV.1.3 Composition du béton

10. Calculer la masse volumique absolue de l’extrait sec d’adjuvant.

11. Calculer le volume absolu de la pâte liante :

ciment eau air fineV V V V

12. Calculer le volume absolu des granulats secs :

granulats ciment eau air fineV 1000 (V V V V )

13. Calculer le volume absolu de chaque granulat :

absolu(sable) granulats

absolu(gravier ) granulats

V V S%

V V G%

14. En déduire la masse de chaque granulat :

sable (sable) absolu(sable)

gravier (gravier ) absolu(gravier )

M V

M V



Chapitre V : LA BALLE DE RIZ

V.1 Définition [9] [12]

La balle de riz est un sous produit dérivé de la transformation du riz. Elle est

constituée de l'ensemble des bractées ou glumelles qui renferment le grain. Après avoir

protégé la graine pendant sa croissance, la balle peut être utilisée comme matériau de

construction (isolation), engrais ou carburant.

Photo 3 : Balle de riz

Le paddy, sur une moyenne, se compose d'environ 72% de riz, de 5 à 8% de son, et de

20 à 22% de balle. Le produit obtenu est d'une couleur brun-beige, de consistance dure,

beaucoup plus résistante que celle du blé. Léger et volumineux, sa densité oscille entre 132

et 140 kg/m³ et il est pratiquement imputrescible et inattaquable par les insectes. La teneur

en éléments nutritifs est faible ((3,3 % de protéines et 1,1 % de matières grasses) quand la

cellulose représente 45 % de la masse.

Les cendres, composées presque entièrement d'oxyde de silicium, représentent environ

17 % de la masse.

V.2 Composition chimique [9]

Peu de travaux existent sur la composition chimique exacte de la balle de riz, qui est

principalement constituée de polysaccharides. Certains rapportent cependant l'analyse

élémentaire de cette dernière, ainsi que la nature des éléments minéraux présents comme le

présente le tableau ci-dessous :

Tableau 19 : Composants chimiques de la balle de riz en [%] [9]

Hémicellulose Cellulose Lignine Matière extractive

28,6 28,6 24,4 18,4



Tableau 18 : Composition élémentaire de la balle de riz [9]

Teneurs pondérales [%]

références C H O N S Cendres

Kaupp 41 5 37,6 0,6 - 15,5

Cruz 35,8 5,2 35,8 - - 23,5

Beagle 42,12 5,35 31,72 0,49 0,07 20,29

Mansaray et Ghaly 37,6-44,5 5,1-5,42 31,5-35,2 0,38-0,51 0,015-0,034 14,7

V.3 Utilisation de la balle de riz [9]

V.3.1 Combustible

La balle de riz est utilisée, par plusieurs pays en développement, comme

combustible pour la cuisson des briques en terre cuite, des tuiles, des poteries

Madagascar est parmi ces pays qui pratiquent cette technique.

Dans les pays développés elle est utilisée en tant que combustible dans des grandes

industries pour remplacer les carburants.

V.3.2 Isolant dans les briques cuites

Mélangée à l’argile avant cuisson, la balle de riz peut apporter des caractéristiques

isolantes aux briques cuites. Les petits morceaux de balle de riz sont en effet gazéifiés lors de

la cuisson et créent des micros alvéoles au sein de la brique. Ces petites poches d’air apportent

un plus en terme d’isolation thermique et de légereté.

V.3.3 Confection de son

Déjà au niveau des petites décortiqueuses, la balle de riz est broyée et mélangée avec

tous les autres sons. On obtient en effet qu’un seul type de son où tout est mélangé.

Au niveau des grandes rizeries (qui séparent son et balle de riz), certains valorisent la

balle de riz seule en un son de mauvaise qualité. Ces gens sont des opérateurs privés qui

broient la balle de riz (avec les petites décortiqueuses), la mettent en sac et la vendent comme

aliment pour bétail à Dakar et en Mauritanie. Le marché semble plus porteur en Mauritanie

qu’au Sénégal. Parfois le sac de Balle de Riz (environ 15 kg) est acheté 100FCFA au niveau

des rizeries pour être revendu entre 1000 et 1500 FCFA comme « son ».



Cependant cet aliment de mauvaise qualité a entraîné quelques problèmes au niveau

des troupeaux (maladie, gonflement de ventre…), ce qui fait que certains opérateurs ont arrêté

l’activité.

V.3.4 Anti-moustiques

Les animaux des troupeaux sont souvent fortement dérangés la nuit par les

moustiques. Cela les empêche de bien se reposer et rend alors plus difficile la conduite des

animaux (possibilité de maladies associées). La balle de riz est répartie en petit tas autour et

dans le troupeau qui passe la nuit. Les tas sont allumés avec une braise. La combustion est

lente et sans flamme et elle produit beaucoup de fumée qui agit comme répulsif anti-

moustique.

V.3.5 Productions d’engrais

Elle est utilisée comme engrais pour l’agriculture en la mélangeant avec du fumier des

animaux domestiques; On la met dans leur dortoirs afin d’obtenir facilement l’engrais.

V.3.6 Matériaux de construction

Les temples du site de Batujaya en Indonésie (Vème

siècle après J.C) étaient construits

avec des briques contenant de la balle de riz.

Photo 4 : Briques contenant de la balle de riz

V.4 Traitement de la balle de riz [10] [11]

La durabilité à long terme des bétons à base de déchets cellulosiques pose un

problème aux fabricants et aux utilisateurs. Elle dépend de la nature et du traitement de ces

fibres végétales, de la qualité des ciments utilisés ainsi que du mode de conservation.

La dégradation des fibres végétales dans les composés cimentaires se produit parce

que l'eau interstitielle alcaline dissout la lignine, la cellulose et l'hémicellulose existant dans

les fibres affaiblissant ainsi le lien entre les différentes cellules de fibre.



Un mécanisme additionnel est l'hydrolyse alcaline des molécules de cellulose, qui

cause la dégradation de la chaîne moléculaire, donc menant à une réduction du degré de

polymérisation et abaisse la résistance. Ce phénomène se manifeste au niveau de la fibre soit

par détérioration soit par diminution de sa résistance.

Les principales méthodes utilisées dans le traitement de l’état de surface des fibres

sont :

Le mouillage par des agents chimiques comme le silicate de sodium, le sulfate de

magnésium et d’autre pour constituer une protection contre l’attaque chimique des

alcalins.

Imperméabilisation de la fibre avec des produits comme la résine ou le bitume

protégeant ainsi la surface de ces dernières contre l’attaque des alcalis libérés par le

ciment lors de l’hydratation.

Ces deux procédés augmentent le coût de l’exploitation. Donc, la solution simple et

efficace pour une meilleur durabilité est l’utilisation des fines minérales comme les cendres

volantes, les fumées de silice, les pouzzolanes, les cendres de balles de riz dans la

composition du béton.

Partie 2 : Etudes

expérimentales



Chapitre VI : CARACTÉRISATION DES MATIERES PREMIERES

La caractérisation des matières utilisées dans la composition d’un béton joue un rôle

très important sur ses propriétés et ses performances ultérieures. En effet, les propriétés

essentielles du béton sont largement influencées par les caractéristiques de ses constituants.

Dans ce chapitre, on présente les différents matériaux à utiliser dans la confection des

bétons à étudier ainsi que les essais à effectuer selon les normes européennes, normes

françaises et les modes opératoires en vigueur.

Tous les essais sont effectués au Laboratoire National des Travaux Publics et du

Bâtiment (LNTPB).

VI.1Ciment

Le ciment employé lors de l’étude est un ciment CEM I 42.5 N.

VI.1.1Caractéristiques physiques

Tableau 20 : Caractéristiques physiques du ciment

Couleur Gris

Masse volumique apparente [kg/m3] 1010

Poids spécifique [kg/m3] 3100

Surface spécifique Blaine [cm2/g] 3500

Classe vraie du ciment [Mpa] 50

Source : Auteur

VI.1.2 Caractéristiques chimiques

Tableau 21 : Composition chimique du CEM I 42,5 N

Eléments CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO SO3 CaOL Na2O+KO2 PF

Teneur [%] 63,83 19 6,41 4,16 0,21 1,49 0,16 0,6 1,73

Source : Auteur

VI.1.3 Indice d’hydraulicité

19 + 6,41+ 4,16i =

63,83 + 0, 21

i=0,46



La teneur en constituants basiques est supérieure à celle des constituants acides

puisqu’on a i < 1. C’est un ciment à caractère basique.

VI.1.4 Modules et valeurs requises

Le module de chaux, le module de silice et le module d’alumine sont des grandeurs

qui caractérisent le ciment.

Tableau 22 : Modules et valeurs requises du ciment

MC MS MA

97,85 1,80 1,54

Source : Auteur

VI.1.5 Composition minéralogique potentielle

Comme on a MC < 100 et MA > 0,638, donc on a un mélange normal ; la formule de

BOGUE correspondante est :

l comb

4 2 3

3 2 3 2 3

3 comb 2 2 3 2 3

2 2 3

CaO = CaO - CaO

C AF = 3,04 Fe O

C A = 2,65 Al O - 1,69 Fe O

C S = 4,07 CaO - 7,61 SiO - 6,72 Al O - 1,43 Fe O

C S = 2,87 SiO - 0,75 C S

Tableau 23: Composition minéralogique potentielle du ciment

Constituants CaOl C4AF C3A C3S C2S

Pourcentages massiques 0,16 12,65 9,96 65,50 5,39

Source : Auteur

VI.2 Caractérisation de la poudre de pouzzolane

Les tableaux suivants donnent les caractéristiques de la pouzzolane

VI.2.1 Caractéristiques physiques de la poudre de pouzzolane

Tableau 24 : caractéristique physique de la poudre de pouzzolane Teneur en eau [%] 0,09

Masse volumique apparente ρ [Kg/m3] 900

Masse spécifique [Kg/m3] 2400

Couleur Gris-noir

Surface spécifique de Blaine [cm2 / g] 3500

Source : Auteur



Les caractéristiques des échantillons prélevés localement sont données aux tableaux

suivants avec les proportions d’alumine de silice et d’oxyde de fer correspondant parfaitement

aux limites définies par la norme française NF P 18 308 dans le domaine des pouzzolanes :

Tableau 25 : Résultats d’analyses chimiques de la pouzzolane d’Ambohijatovo

Éléments Ambohijatovo

SiO2 41,48

Al2O3 15,25

Fe2O3 13,42

CaO 06,37

MgO 07,34

K2O 0,34

SO3 0

TiO2 02,42

MnO 0,20

Na2O 01,01

Cr2O3 0,07

P2O5 0,45

PF 11,66

Source : Auteur

VI.2.2 Les teneurs en alcalis

Les teneurs en alcalis calculés sont données en teneurs équivalentes de Na2O,

habituellement utilisés par les cimentiers :

2 équ 2 2 Na O =Na O + 0,66 K O

Tableau 26 : Teneurs en alcalis

Eléments Na2O K2O Na2O + 0,66 K2O

Teneur [%] 1,01 0,34 01,24

Source : Auteur

Les échantillons sont pauvres en alcalis, mais généralement, ils en contiennent.

VI.3 Les granulats

Deux classes granulaires sont utilisées pour la confection du béton léger comme béton

témoin: du sable de rivière 0/5 et du mignonnette de pouzzolane de classe 3/8.



VI.3.1 Caractéristiques physiques

VI.3.1.1 Masse volumique apparente

But de l’essai :

L’essai a pour but de déterminer la masse d’une unité de volume apparente (c'est-à-

dire tenant compte du vide dans le matériau) afin de pouvoir transformer la composition

massique des granulats constituant un béton, en une composition volumique ;

Principe :

L’essai consiste à remplir un moule dont on connaît le volume et déterminer la masse

du contenu.

Matériels utilisés :

un moule de volume V ;

une balance ;

une règle.

Conduite de l’essai :

peser le moule, noter son poids P1 ;

remplir de l’échantillon.

Pour éviter toute influence de tassement, il faut suivre le mode de remplissage suivant:

prendre l’échantillon dans les deux mains formant entonnoir ;

placer ses deux mains à 10 cm au dessus de la moule et laisser l’échantillon tomber, ni

trop vite, ni trop lentement ;

verser ainsi l’échantillon, toujours au centre de la mesure, jusqu’à ce qu’il déborde

tout autour en formant un cône ;

araser à la règle ;

peser la moule remplie d’échantillon et noter son poids P.



Expression des résultats :

La pouzzolane

Photo 5 : pouzzolane 3/8

Elle provient de la région d’Antsirabe, précisément sur la route nationale 34 (RN 34)

menant à Betafo.

Tableau 27 : Densité apparente du mignonnette 3/8

Source : Auteur

Sable

Tableau 28 : Densité apparente du sable 0/5

Essais Essai 1 Essai 2 Essai 3

Poids du moule : P1 [g] 635 635 635

Poids moule + échantillon : P2 [g] 2018 2020 2019

Poids échantillon : P3=P2-P1 [g] 1383 1385 1384

Volume moule : V [cm3] 1000 1000 1000

Densité apparente : ρ=P3/V [g/cm3] 1,383 1,385 1,384

Moyenne 1380 [kg/m3]

Source : Auteur

Essais Essai 1 Essai 2 Essai 3

Poids du moule : P1 7864,5 7864,5 7864,5

Poids moule + échantillon : P2 13505 13378,5 13358,5

Poids échantillon : P3=P2-P1 5640,5 5514 5494

Volume moule : V 8000 8000 8000

Densité apparente : ρ=P3/V 0,705 0,689 0,688

Moyenne 694 [kg/m3]



VI.3.1.2 Masse spécifique

But de l’essai :

L’essai a pour but de déterminer la masse d’une unité de volume absolue du corps

(c’est à dire, on ne tient pas compte du volume de vide) afin de pouvoir traduire les

pourcentages de chaque granulat par rapport à la totalité d’élément sec composant le béton, en

une composition massique.

Principe :

L’essai consiste à déterminer le volume absolu occupé par une certaine masse du corps

étudié.

Matériels utilisés :

pycnomètre (ayant une couverture en bouchon)

balance

chiffons propres

Conduite de l’essai :

peser le pycnomètre avec sa couverture, noter son poids P1 [en gramme]

remplir de l’eau et le couvrir sans bulle d’air

peser le pycnomètre rempli d’eau et noter son poids P2 [en gramme]

vider le pycnomètre et bien essuyer avec les chiffons

verser l’échantillon dans le pycnomètre (il faut prendre des précautions pour qu’aucun

élément fin ne soit perdu)

peser le pycnomètre contenant l’échantillon et noter son poids P3 [en gramme]

remplir de l’eau le pycnomètre contenant l’échantillon et le couvrir sans bulle d’air

peser l’ensemble pycnomètre + échantillon + eau et noter son poids P4 [en gramme]



Expression des résultats :

Mignonnette 3/8

Tableau 29 : Poids spécifique de la mignonnette 3/8

Poids du pycnomètre : P1 [g] 388,5 388,5 388,5

Poids du pycnomètre +eau : P2 [g] 890 890 890

Volume du pycnomètre : V1=P2-P1 [cm3] 501,5 501,5 501,5

Poids pycnomètre +échantillon : P3 [g] 549 549 549

Poids pycnomètre +échantillon +eau : P4 [g] 976 980 982

Poids eau : P4-P3=V2 [g] 427 431 433

Volume échantillon : V1-V2=V [cm3] 74,5 70,5 68,5

Poids échantillon : P3-P1=E5 [g] 160,5 160,5 160,5

Masse spécifique : γ=E5/V [g/cm3] 2,15 2,28 2,20


Source : Auteur

Sable 0/5

Tableau 30 : Poids spécifique du sable 0/5

Poids du pycnomètre : P1 [g] 388,5 388,5 388,5

Poids du pycnomètre +eau : P2 [g] 890 890 890

Volume du pycnomètre : V1=P2-P1 [cm3] 501,5 501,5 501,5

Poids pycnomètre +échantillon : P3 [g] 909,5 908,5 908

Poids pycnomètre +échantillon +eau : P4 [g] 1217 1215 1218

Poids eau : P4-P3=V2 [g] 307,5 306,5 310

Volume échantillon : V1-V2=V [cm3] 194 195 191,5

Poids échantillon : P3-P1=E5 [g] 521 520 519,5

Masse spécifique : γ=E5/V [g/cm3] 2,69 2,66 2,71


Source : Auteur

VI.3.1.3 Essai d’équivalent de sable

But de l’essai :

L’essai a pour but d’évaluer la propreté des sables utilisés à la composition de béton. Il

consiste à séparer les particules fines et les éléments plus grossiers.



Pour l’évaluation, on a :

Tableau 31 : Equivalent de sable

Equivalent de sable Essai 1 Essai 2

Hauteur total h1 12 cm 11,8 cm

Hauteur

sédiment

à vue h’2 9,6 cm 9,7 cm

Au piston h2 9,4 cm 9,3 cm

Equivalent de sable ESV 0,8 0,82

ESP 0,78 0,79

ESP moyen 0,79

ESV moyen 0,81

Source : Auteur

75≤ESV≤85 et 70<ESP<80 : Le sable utilisé est propre.

VI.3.2 Caractéristiques géométriques

VI.3.2.1 Granulométrie

Mignonnette 3/8

Tableau 32 : Analyse granulométrie du mignonnette 3/8

Module 34 36 37 38 39 40 41

Cumul [%] 0 3 21 53 73 99 100

Figure 5 : Courbe granulométrique du mignonnette 3/8

05

101520253035404550556065707580859095

100

34 35 36 37 38 39 40 41

pas

san

t [%

]

Module



Sable 0/5

module 19 20 22 24 26 28 31 34 36 37 38

Cumul [%] 0 2 2 3 5 15 65 92 97 98 100

Tableau 33 : Analyse granulométrie du sable 0/5

Figure 6 : Courbe granulométrique du sable 0/5

VI.3.2.2 Module de finesse du sable

D’après le calcul on a :

Tableau 34: Module de finesse du sable

Sable

Mf 2,74

Comme le sable qui se prête le mieux à la fabrication d’un bon béton doit avoir un

module de finesse compris entre 2,2 et 2,8, donc ce sable a une bonne qualité pour la

confection d’un béton.

05

101520253035404550556065707580859095

100

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

pas

san

t [%

]

module



VI.4 L’eau

L’eau utilisée pour le gâchage du béton est celle du robinet. Les caractéristiques de

l’eau de la JIRAMA sont données par le tableau suivant :

Tableau 35 : Caractéristiques de l’eau de JIRAMA

Constituants Caractéristiques

Insolubles [mg/l] 0

Matières dissoutes [mg/l] 0,0034 à 0,005

Carbonates + bicarbonates alcalins [%] 0,0028

Sulfates en SO3 [%] 0

Sulfates en S [%] 0

Sucres [%] 0

P2O3 [%] 0

NO3 [%] 0

Acidité en pH 7,20 à 8,50

Acidité humique Aucune coloration brunâtre

Chlorures [mg/L] 3.55 à 8.50

Ions soufre [%] 0

Source : JIRAMA

La teneur en ions chlorure assez élevée provient des produits de traitement de l’eau.

VI.5 L’adjuvant

VI.5.1 Sikament 90MF

C’est un plastifiant-réducteur d’eau multifonction à performances élevées conforme à

la norme NF EN 934-2.

VI.5.2 Présentation

Sikament 90MF est un adjuvant multifonction, se présentant sous forme d’un liquide

brun, prêt à l’emploi.

Il a été spécialement formulé pour la fabrication des bétons plastiques à fluides. Il

permet d’éviter ainsi l’usage de deux produits.



VI.5.3 Domaines d’application

Sikament 90MF est particulièrement recommandé :

En BPE où il peut remplacer un plastifiant et un superplastifiant en faisant varier le

dosage. Il assure des réductions d’eau importantes avec de bonnes résistances

mécaniques et un maintien de la maniabilité supérieur à une heure.

Sur chantier, pour le maintien de l’ouvrabilité dans le temps : pompage à longue

distance, bétonnage par temps chaud.

VI.5.4 Caractères généraux

Sikament 90MF favorise l’hydratation des grains de ciment et la rhéologie du béton

frais par son action fortement dispersante.

Utilisé comme réducteur d’eau, il permet d’obtenir des résistances mécaniques

élevées. Tout en maintenant une bonne cohésion du béton.

VI.5.5 Caractéristiques

Aspect

• Liquide brun

Conditionnement

• Fût de 250 kg

• Conteneur 1000 L

• Vrac

Stockage

Dans un local fermé, à l’abri de l’ensoleillement direct et du gel, entre 5 et 30°C. Le

produit peut geler, mais, une fois dégelé lentement et réhomogéneisé, il retrouve ses qualités

d’origine.En cas de gel prolongé et intense, vérifier qu’il n’a pas été déstabilisé.

Conservation

3 ans dans son emballage d’origine intact.



Données techniques

• Densité : 1,21±0,03

• pH : 8±1,5

• Teneur en Na2O éq. ≤6.0%

• Extrait sec 40,5±1,5%

• Teneur en ions Cl- ≤0,1%

VI.5.6 Conditions d’application

Dosage

Plage d’utilisation recommandée : 0,3 à 2,0% du poids du ciment (extrait sec).

Conditions d’utilisation

Pour les bétons plastiques : introduire Sikament 90 MF dans l’eau de gâchage avant

vidange dans le malaxeur.

Pour les bétons fluides : Sikament 90MF présentera la plus grande efficacité lorsqu’il

est introduit dans le malaxeur sur le béton déjà mouillé.

Il pourra également être ajouté en différé dans le camion toupie juste avant l’utilisation

du béton, en respectant un temps de malaxage d’au moins une minute par m3 de béton.

VI.6 Balle de riz

Dans notre étude, nous avons choisi la poudre de pouzzolane comme addition

minérale pour améliorer la longévité des fibres de la balle de riz.

Les balles de riz contiennent beaucoup d'impuretés comme la poussière, de petites

particules de riz, et particules fines de sable. Par conséquent, elles doivent être nettoyées.

Après nettoyage avec de l'eau, les balles de riz ont été séchées directement sous le soleil

pendant huit heures. Ensuite, elles sont mélangées avec de la poudre de pouzzolane pendant

deux heures, séchées et employées.

Tableau 36 : Caractéristiques de la balle de riz

Masse volumique apparente ρ [Kg/m3] 136

Masse spécifique [Kg/m3] 1000

Absorption d’eau [%] 123

Source : Auteur



Chapitre VII : LES ESSAIS DE FABRICATION

Dans ce chapitre, nous allons étudier 2 types de béton léger comme bétons témoins:

Béton léger de pouzzolane dont la résistance visée à 28 jours pour chaque béton est

18 MPa ;

Béton léger de pouzzolane dont la résistance visée à 28 jours pour chaque béton est

10 MPa.

Et pour ces deux types de béton, la consistance désirée est plastique, ce qui correspond

à un affaissement au cône de A = 8cm.

Dans chaque étude le granulat de pouzzolane a été remplacé par de la balle de riz aux

rapports de 5(C5), 10(C10), 15(C15), 20%(C20) en volume absolu.

Puis on a confectionné des bétons purement à base de granulat de balle de riz en

remplaçant le granulat de pouzzolane comme suit:

25% de granulat de pouzzolane par de la balle de riz et 75% par du sable (C25-

75) en volume absolu ;

50% de granulat de pouzzolane par de balle de riz et 50% par du sable(C50-50)

en volume absolu.

Ce qui donne, en totalité dans le béton :

BDR = 0,25 × g (%) (C25-75)

Sable = s + 0,75× g (%)

BDR = 0,50 × g (%) (C50-50)

Sable = s + 0,50× g (%)

VII.1 Données sur les granulats

Dans tous les essais, on a utilisé le sable S, le gravier de pouzzolane G et la balle de riz

(BDR) pour la confection des différentes éprouvettes.



Tableau 37 : Caractéristiques des granulats employés

Granulats S G BDR

Forme Roulé Concassé -

Mf 2,74 - -

γ [kg/m3] 2680 2210 1000

ρ [kg/m3] 1380 694 136

Le diamètre maximal des grains est D = 8 mm.

Tableau 38 :Courbe de référence

Points Abscisse (tamis) d [mm] Ordonné (passant cumulé) [%]

O 0,063 (mod 19) 0

A 4 (mod 37) 50-√8+termes correctifs

B 8 (mod 40) 100

On un granulat concassé donc le terme correctif est +3%

Soit : O[19 ;0], A[37 ;50,2] et B[40 ;100].

Figure 7 : courbe de référence et détermination de la composition du béton témoin

0

A

B

05

101520253035404550556065707580859095

100

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41

pas

san

t [%

]

module

OAB

Sable 0/5

Mignonnette3/8

[%]

Sable

[%]

Mignonnette



La détermination des proportions de chacun des granulats par la méthode BARON

donne :

53,5% de mignonnette 3/8

46,5% de sable 0/5

VII.2 Données sur l’adjuvant

Pour le dosage, on ajoute au béton 1% en masse d’adjuvant, toujours par rapport au

ciment.

On mélange l’adjuvant dans l’eau de gâchage.

VII.3 Essai n°1 : confection du béton témoin N°1

VII.3.1 Données de base

Résistance souhaité : 18 MPa

Consistance désirée A : 8 cm

Serrage : piquage

VII.3.2 Composition pour 1m3 de béton

La résistance visée Rb

On a Rbk = 18 MPa, d’où

Rb = 18 + 5 = 23MPa

Dosage en eau et volume d’air

L’affaissement souhaité A= 8, donc E1= 190L et Va1 = 20L.

Première correction :

Majoration de 10% car on a un gravier concassé et un sable roulé.

E2= 190 × 1,10 = 209 L



Va2= 20 × 1,10 = 22 L

Deuxième correction :

On a D=8mm, donc le coefficient multiplicateur utilisé est C=1,18.

E= 209 × 1,18 = 247L

Va= 22 × 1,18 = 26 L

Coefficient granulaire Kb

Kb= 0,43

Coefficient Kv

Kv= 0,90

Dosage en liant équivalent et en ciment

On a :

b

CE

V b

RL 1= ( F + 0,5)

E K K

L/E = 1,63

L= 1,63× 247 = 402 kg

Pour assurer une bonne maniabilité et pour limiter les risques de ségrégation.On a

imposé :

FP0,25

FP C

FP 0,33C

FP : fine de pouzzolane

L est le liant équivalent et se compose de ciment C et d’une partie d’additions

minérales FP, soit L= C+k×FP avec k = 0,25 (pour la pouzzolane)



L = C + 0,25 (0,33C) = C (1 + 0,0825) = 1,0825C

LC =

1,0825

C = 371 kg/m3

Donc, le dosage en ciment est égal 371kg/m3

Et le dosage en fine de pouzzolane est alors :

FP = 0,33 × 371 = 123 kg

Volume absolu de la pâte liante

V(pâte)=E+Va+Vc+Vf

V(pâte)= 119,8+51+247+26= 444 L

Volume absolu des granulats secs

Vabs (granulats)=1000-444= 556 L

Volume absolu de chaque granulat

Vabs (S)=556×0,465= 259 L

Vabs (G)=556×0,535= 298 L

Masse de chaque granulat

Msable= 259 × 2,68 = 693 kg

Mgravier=298 × 2,21= 658 kg

Pour le béton témoin N°1, on a :

Tableau 39 : Composition pour 1m3du béton témoin N°1

Composition pour 1m3 de béton(kg/m

3)

Ciment Fine Sable Mignonnette Adjuvant Eau ∆o

371 123 693 658 4 247 2095



Pour les bétons C5, C10, C15 et C20, on a :

Tableau 40: Composition pour 1m3

des bétons C5, C10, C15 et C20 de l’essai N°1

Composition pour 1m3 de béton (kg/m

3)

Ciment Fine Sable Mignonnette BDR Adjuvant Eau ∆o

C5 371 123 693 624,68 14,88 4 247 2078

C10 371 123 693 591,80 29,75 4 247 2060

C15 371 123 693 558,92 44,63 4 247 2042

C20 371 123 693 526 59,51 4 247 2024

Pour les bétons C25-75 et C50-50, on a :

Tableau 41 : Composition pour 1m3des bétons C25-75 et C50-50 de l’essai N°1


3)


C25-75 371 123 1291 0 74,38 4 247 2111

C50-50 371 123 1092 0 148,8 4 247 1986

VII.4 Essai n°2 : Confection du béton témoin N°2

VII.4.1 Données de base

Résistance souhaité : 10 MPa

Consistance désirée A : 8 cm

Serrage : piquage

VII.4.2 Composition pour 1m3 de béton

La résistance visée Rb

On a Rbk = 10 MPa, d’où

Rb = 10 + 5 = 15 MPa

Dosage en eau et volume d’air

Puisqu’on a utilisé les mêmes granulats donc on a :

E= 247 L

Va= 26 L



On a aussi : Kb= 0,43 et Kv= 0,90

Dosage en liant équivalent et en ciment

On a :

b

CE

V b

RL 1= ( F + 0,5)

E K K

L/E = 1,25

L= 1,25× 247 = 310 kg

D’après la formule précédente, le dosage en ciment est égal à 286 kg/cm3

Et le dosage en cendre de pouzzolane est :

FP = 0,33 × 286 = 94 kg

Volume absolu de la pâte liante

Vabs (pâte)= 92,3 + 39 + 247 + 26 = 405 L

Volume absolu des granulats secs

Vabs (granulats)=1000-405= 595 L

Volume absolu de chaque granulat

Vabs (S) =595 ×0,465= 277 L

Vabs (G) =595 ×0,535= 319 L

Masse de chaque granulat

Msable= 276 × 2,68 = 742 kg

Mgravier=317 × 2,21= 704 kg



Pour le béton témoin N°2, on a :

Tableau 42 : Composition pour 1m3du béton témoin N°2


3)


286 94 742 704 3 247 2076

Pour les bétons C5, C10, C15 et C20, on a :

Tableau 43 : Composition pour 1m3des bétons C5, C10, C15 et C20 de l’essai N°2


3)


C5 286 94 742 668,77 15,93 3 247 2057

C10 286 94 742 633,57 31,85 3 247 2038

C15 286 94 742 598,37 47,78 3 247 2018

C20 286 94 742 563 63,71 3 247 1999

Pour les bétons C25-75 et C50-50, on a :

Tableau 44 : Composition pour 1m3des bétons C25-75 et C50-50 de l’essai N°2


3)


C25-75 286 94 1382 0 79,63 3 247 2092

C50-50 286 94 1169 0 159,3 3 247 1958



Chapitre VIII : RESULTATS ET DISCUSSION

Le mode opératoire pour la confection des éprouvettes en béton est le suivant :

Pesée des constituants secs,

Prémouillage des granulats poreux,

Introduction des granulats prémouillés dans la cuve du malaxeur,

Introduction des fines (ciment +fines de pouzzolane),

Malaxage à sec pendant 10 secondes, puits introduction progressive d’eau jusqu’à la

consistance désirée,

Remplissage des moules en deux couches suivies d’un damage léger,

Arasage des éprouvettes.

VIII.1 Caractéristiques des bétons obtenus

VIII.1.1 A l’état frais

VIII.1.1.1 Essai N°1

Tableau 45 : Résultats obtenus de l’essai N°1 à l’état frais

Bétons témoin C5 C10 C15 C20 C25-75 C50-50

Affaissement [cm] 8 8 8 8 8 8 8

Quantité d’eau [L] -39 -41 -42 -44 -45 -17 -34

∆ [kg/m3] 2056 2037 2017 1998 1978 2093 1951

Ces excès d’eau sont à cause du prémouillage des granulats tels que la pouzzolane et

la balle de riz.

Tableau 46: Composition corrigée du béton témoin N°1


3)


371 123 693 658 4 208 2056



Tableau 47 : Composition corrigée pour 1m3des bétons C5, C10, C15 et C20 de l’essai N°1


3)


C5 371 123 693 624,68 14,88 4 206 2037

C10 371 123 693 591,80 29,75 4 205 2017

C15 371 123 693 558,92 44,63 4 203 1998

C20 371 123 693 526 59,51 4 202 1978

Tableau 48 : Composition corrigée pour 1m3des bétons C25-75 et C50-50 de l’essai N°1


3)


C25-75 371 123 1291 0 74,38 4 230 2093

C50-50 371 123 1092 0 148,8 4 213 1951


Tableau 49: Résultats obtenus de l’essai N°2 à l’état frais

Bétons témoin C5 C10 C15 C20 C25-75 C50-50

Affaissement [cm] 8 8 8 8 8 8 8

Quantité d’eau [L] -42 -44 -45 -47 -48 -18 -36

∆ [kg/m3] 2034 2013 1992 1972 1951 2074 1922

Tableau 50 : Composition corrigée du béton témoin N°2


3)


286 94 742 704 3 205 2034

Tableau 51 : Composition corrigée pour 1m3 des bétons C5, C10, C15 et C20 de l’essai N°2


3)


C5 286 94 742 668,77 15,93 3 203 2013

C10 286 94 742 633,57 31,85 3 202 1992

C15 286 94 742 598,37 47,78 3 200 1972

C20 286 94 742 563 63,71 3 199 1951



Tableau 52 : Composition corrigée pour 1m3des bétons C25-75 et C50-50 de l’essai N°2


3)


C25-75 286 94 1382 0 79,64 3 229 2074

C50-50 286 94 1169 0 159,3 3 211 1922

VIII.1.2 A l’état durci


Tableau 53 : Caractéristiques des bétons à l’état durci de l’essai N°1

Composition Masse volumique [kg/m

3] Résistance à la compression [Mpa]

7 jours 28 jours 7 jours 28 jours

Témoin 2026 1981 9,66 17,3

C5 2013 1963 8,94 17

C10 1967 1907 7 15,5

C15 1947 1897 5,9 13,8

C20 1928 1888 5,4 13

C25-75 2043 1943 6,47 15

C50-50 1891 1781 6 12,7


Tableau 54 : Caractéristiques des bétons à l’état durci de l’essai N°2

Composition Masse volumique [kg/m

3] Résistance à la compression [Mpa]

7 jours 28 jours 7 jours 28 jours

Témoin 2004 1959 4,90 10,09

C5 1990 1940 4,33 8,94

C10 1942 1882 3,60 6,49

C15 1922 1872 2,87 5,75

C20 1901 1861 2,14 5,25

C25-75 2024 1924 3,60 6,78

C50-50 1862 1752 3 5



VIII.2 Discussion des résultats obtenus

VIII.2.1 Masses volumiques à l’état sec


Figure 8 : Variation de la masse volumique en fonction de la teneur en balle de riz

pour l’essai N°1

Selon les données obtenues, la masse volumique du béton à l’état durci à 7 et à 28

jours ne cesse de diminuer lorsqu’on remplace une partie de gravillon par de la balle de riz.

Celle-ci est due à l’infériorité de la densité de la balle de riz par rapport à la mignonnette.

La masse volumique la plus élevée à 28 jours était 1981 kg/m3 pour le béton témoin.

La valeur la plus basse était 1781 kg/m3 pour le béton C50-50.


Figure 9 : Variation de la masse volumique en fonction de la teneur en balle

de riz pour l’essai N°2

1850

1900

1950

2000

2050

0 5 10 15 20

Mas

se v

olu

miq

ue

[kg

/m3 ]

balle de riz [%]

ESSAI N°1 C5-C10-C15-C20

7 jours 28 jours

170017501800185019001950200020502100

20 25 30 35 40 45 50M

asse

vo

lum

iqu

e [

kg/m

3 ]

balle de riz [%]

ESSAI N°1 C25-75 et C50-50

7 jours 28 jours

1850

1900

1950

2000

2050

0 5 10 15 20

Mas

se v

olu

miq

ue

[kg

/m3]

balle de riz [%]


7 jours 28 jours

1700

1800

1900

2000

2100

20 25 30 35 40 45 50

Mas

se v

olu

miq

ue

[kg/

m3]

balle de riz [%]

ESSAI N°2 C25-75 et C50-50

7 jours 28 jours



D’après la figure 9, on voit aussi une diminution de la masse volumique du béton à

l’état durci à 7 et à 28 jours en substituant la mignonnette par de la balle de riz. La densité la

plus élevée à 28 jours était 1959 kg/m3

pour le béton témoin tandis que la plus basse était

1752 kg/m3 pour le béton C50-50.

Tous les bétons produits peuvent être classifiés comme béton léger grâce aux masses

volumiques qui sont tous inférieures à 2000 kg/m3.

VIII.2.2 Résistances à la compression


Figure 10 : Variation de la résistance à la compression en fonction de la teneur en

balle de riz pour l’essai N°1

Les résistances à la compression des échantillons à 7 et 28 jours se sont étendues

respectivement de 5,4 à 9,66Mpa et de 12,7 à 17,3Mpa.

0

5

10

15

20

0 5 10 15 20

Ré

sist

ance

à la

co

mp

ress

ion

[]M

pa]

balle de riz [%]


7 jours 28 jours

0

5

10

15

20

20 25 30 35 40 45 50

Ré

sist

ance

à la

co

mp

ress

ion

[M

pa]

balle de riz [%]

ESSAI N°1 C25-75 et C50-50

7 jours 28 jours




Figure 11 : Variation de la résistance à la compression en fonction de la teneur en balle de

riz pour l’essai N°2

Pour cet essai, les résistances à la compression à 7 et 28 jours varient respectivement

de 2,14 à 4,9Mpa et de 5 à 10,09Mpa.

Aux 7 premiers jours, les bétons ont atteint environ 50% de la résistance à 28 jours

pour les deux essais.Typiquement, dans les 7 jours, le béton normal a réalisé 70 à 80% de la

résistance aux 28 jours. Le développement de la résistance initiale des bétons était un peu plus

bas que les bétons temoins à cause de l'utilisation de deux granulats poreux (pouzzolane, balle

de riz). Le rapport entre la teneur en balle de riz et la résistance à la compression est montré

sur la figure 10 et la figure 11. Les résistances à la compression des échantillons sont

diminuées avec l’augmentation de la quantité de balle de riz dans le mélange.

Le rapport entre la masse volumique et la résistance à la compression après 7 et 28

jours est montré sur les figures 12 et 13. La résistance à la compression augmente

linéairement avec la masse volumique. Les bétons produits dans cette étude peuvent être

classifiés comme béton léger avec le respect à leur masse spécifique et la résistance à la

compression à l’état sec qu’ils présentent.

0123456789

101112

0 5 10 15 20

Ré

sist

ance

à la

co

mp

ress

ion

[M

pa]

balle de riz [%]


7 jours 28 jours

0

2

4

6

8

20 25 30 35 40 45 50

Ré

sist

ance

à la

co

mp

ress

ion

[M

pa]

balle de riz [%]

ESSAI N°2 C25-75 et C50-50

7 jours 28 jours



Figures 12 : Rapport entre la masse volumique et la résistance à la compression

après 7 et 28 jours pour l’essai N°1

0

5

10

15

201

88

0

19

00

19

20

19

40

19

60

19

80

20

00

20

20

20

40

Ré

sist

ance

à la

co

mp

ress

ion

[M

pa]

Masse volumique [kg/m3]


28 jours 7 jours

0

5

10

15

20

17

50

17

75

18

00

18

25

18

50

18

75

19

00

19

25

19

50

19

75

20

00

20

25

20

50

20

75

Ré

sist

ance

à la

co

mp

ress

ion

[M

pa]


ESSAI N°1 C25-75 et C50-50

28 jours 7 jours

Figures 13 : Rapport entre la masse volumique et la résistance à la compression après 7

et 28 jours pour l’essai N°2

0

2

4

6

8

10

12

18

40

18

60

18

80

19

00

19

20

19

40

19

60

19

80

20

00

20

20

Ré

sist

ance

à la

co

mp

ress

ion

[M

pa]



7 jours 28 jours

0

2

4

6

8

17

00

17

50

18

00

18

50

19

00

19

50

20

00

20

50

Ré

sist

ance

à la

co

mp

ress

ion

[M

pa]


ESSAI N°2 C25-75 et C50-50

7 jours 28 jours



VIII.2.3 Absorptions d’eau

Les absorptions d'eau des échantillons à 28 jours se sont étendues respectivement

entre 3,73 et 11,5% pour l’essai N°1 et entre 3,77 et 9,73% pour l’essai N°2.

Tableau 55 : Absorption d’eau de l’essai N°1

Absorption

[%]

Témoin C5 C10 C15 C20 C25-75 C50-50

3,80 3,73 5,79 5,29 4,78 8,63 11,50

Tableau 56: Absorption d’eau de l’essai N°2

Absorption

[%]

Témoin C5 C10 C15 C20 C25-75 C50-50

3,84 3,77 5,86 5,36 4,85 7,82 9,73

Selon les résultats obtenus, on obtient donc deux nouveaux bétons légers qui sont tous

à base de balle de riz seulement. Dans tous les essais, les résistances à la compression ne sont

pas très éloignées des bétons témoins comme dans le cas du béton C25-75. Soit le tableau :

Tableau 57 : Résistance à la compression des bétons témoins et des bétons à base de balle de

riz.

Essai N°2 Essai N°1

Béton témoin [Mpa] 10,09 17,3

Béton C25-75 [Mpa] 6,78 15



CONCLUSION GENERALE

En conclusion, les résultats indiquent ce qui suit : les masses volumiques des

échantillons des bétons produits à 28 jours sont variés respectivement entre 1781

et

1981 kg/m3

pour l’essai N°1 et 1752 et 1959 kg/m3

pour l’essai N°2. Le béton pourrait être

classifié en tant que béton léger en ce qui concerne leurs masses volumiques à l’état durci.

Lorsqu’on a remplacé les 25% du gravier de pouzzolane par de la balle de riz et

les 75% par du sable (C25-75) en volume absolu, on arrive à fabriquer deux catégories de

béton à base de balle de riz.

Pour les deux essais, les résistances à la compression du béton C25-75 sont

respectivement de 15 Mpa et de 6,78 Mpa.

Les résistances de ces bétons sont acceptables et comparables à celle du béton léger

ordinaire avec réduction en poids des bétons très appréciables.

La première catégorie se nomme béton léger de force modérée et est employée pour le

béton de remplissage. La deuxième catégorie est un béton léger de basse force, correspondant

au faible densité, et est la plupart du temps employée pour l'isolation thermique et phonique.

La balle de riz est donc un matériau potentiel dans la production du béton et elle peut

fournir un avantage en produisant un béton léger et peu coûteux.

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

[1] : S. Laldji, Caractéristiques fondamentales du béton, hiver 2012.

[2] : RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely, Cours sur les bétons et mortiers 4ème

année en Science et Ingénierie des Matériaux, École Supérieure Polytechnique

d’Antananarivo, 2011-2012.

[3] : Mr BOUFEDAH BADISSI Ahmed, Influence de la granularité sur les caractéristiques

des granulats, Mémoire de Magister, Janvier 2011.

[4] : RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely, Cours sur les liants minéraux 3ème

année

en Science et Ingénierie des Matériaux, École Supérieure Polytechnique d’Antananarivo,

2010-2011.

[5] : Jacques BRESSON et Jean Louis MAILLARD, Les bétons légers, Septembre 1992.

[6] : RANDRIATSALAMA Jess Tommy, projet de fabrication du mortier et béton léger de

plâtre pour la construction de mur de remplissage, Mémoire de fin d’études en vue de

l’obtention du diplôme d’Ingénieur Matériaux, Avril 2010.

[7] : BARKAT ABDEREZZAK, Valorisation des déchets de brique dans la réalisation des

ouvrages en béton, Mémoire de fin d’étude en vue de l’obtention du diplôme de Magister,

Juin 2006.

[8]: MOUSSA Abdul Karim, Contribution à l’étude de valorisation de la pouzzolane -

quelques applications, Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du : diplômes d’études

approfondies en chimie appliquée à l’industrie et à l’environnement, Septembre 2009.

[9] : C. B. SISMAN, E. GEZER and I. KOCAMAN, Effects of organic waste (rice husk) on

the concrete properties for farm buildings, 2011.

[10] : S. TAMBA et Al., Durabilité des bétons légers à base de copeaux de bois, 2007.

[11] : MAHITAVELO Zafindro Andréas Delphin, Contribution à l’étude du béton

autoplaçant incorporé de fibres de bambou, Décembre 2013.

WEBOGRAPHIE

[12]: http// : www.wikipedia/balle de riz.

Annexes

Sciences et Ingénierie des Matériaux Page A

ANNEXE A

Les modules AFNOR correspondant aux diamètres des granulats pour analyse

granulométrique par tamisage

Ouverture des tamis [mm] Module AFNOR

0,08 20

0,125 22

0,20 24

0,315 26

0,500 28

1,00 31

2,00 34

3,15 36

4,00 37

5,00 38

6,30 39

8,00 40

10,00 41

12,50 42

16,00 43

20,00 44

25,00 45

31,50 46

40,00 47

50,00 48

63,00 49

80,00 50

Sciences et Ingénierie des Matériaux Page B

ANNEXE B

Les modules AFNOR correspondant aux diamètres des granulats pour analyse

granulométrique par sédimentométrie

Diamètre équivalent [µm] Module AFNOR

1,0 1

1,3 2

1,6 3

2 4

2,5 5

3,2 6

4,0 7

5,0 8

6,3 9

8,0 10

10,0 11

13,0 12

16,0 13

20,0 14

25,0 15

32,0 16

40,0 17

50,0 18

63,0 19

80,0 20

Sciences et Ingénierie des Matériaux Page C

ANNEXE C

Classification et domaine d’emploi des bétons légers

BETONS LEGERS

Caractéristiques

moyenne Très isolant Isolant

Isolants et

porteurs Porteur De structure

Masse

volumique

apparente sèche

(kg/m3)

300 à 600 600 à 900 900 à 1300 1300 à 1600 1600 à 2000

Conductivité

thermique

(W/m°K)

0,05 à 0,2 0,2 à 0,4 0,3 à 0,6 0,6 à 0,8 0,7 à 1,2

Résistance

mécanique en

compression à

28 jours (Mpa)

0,5 à 1 1 à 2 3 à 15 10 à 30 25 à 55

Types de béton

(granulats,

structure)

-Béton

cellulaire

-Bétons

isolants légers

à base de

polystyrène

expansé (PSE)

-Béton

cellulaire

-Béton plein

de PSE

-Béton de

perlite

-Béton

caverneux de

ponce, de bois

-Béton semi-

caverneux de

pouzzolane,

de laitier

expansé

-Béton

caverneux

d’argile ou

schiste

expansés

-Béton de

ponce, de

pouzzolane

-Béton semi-

caverneux

d’argile ou de

schiste

expansés

-Béton plein

de sable et de

gravillon

d’argile ou

schiste

expansés

-Béton plein

d’argiles

expansées

avec sable

naturel

Domaine

d’emploi

-Blocs de

remplissage

-Plaque

isolante

-Blocs de

remplissage

-Plaque

isolante

-Vêture

-Ecrans

antibruit

-Cloisons

-Blocs de

remplissage

-Entrevous

-Cloisons

-Plaques

drainantes

-Chapes

isolantes de

planchers

-Blocs

-Entrevous

-Panneaux

-Elément de

structure

-Poteaux

-Poutres

-Planchers

-Murs

Sciences et Ingénierie des Matériaux Page D

ANNEXE D

Principaux granulats légers

Nature Description Masse volumique

apparente (kg/m3)

Masse volumique

possible du béton

(kg/m3)

Argile expansée

Expansion et cuisson

d’une argile grasse à

plus de 1100 °C

350 à 700 0,8 à 1,8

Schiste expansé De schistes houillers à

très haute température 550 à 950 0,8 à 1,6

Vermiculite

Cuisson et

refroidissement

brusque de silicates

genre mica

50 à 125 0,3 à 0,5

Perlite Traitement chimique

d’une lave volcanique 30 à 180 0,3 à 0,6

Polystyrène expansé

Ramollissement sous

chaleur de granulés de

polystyrène provoquant

leur expansion

10 à 15 0,3 à 1,2

Laitier bouleté

Laitier expansé

Laitier de fonderie en

fusion mis en contact

avec l’eau

600 à 1100 1,1 à 1,6

Pouzzolane Roche volcanique

naturelle 700 à 900 1,1 à 1,6

TABLES DES MATIERES

REMERCIEMENTS ................................................................................................................... I

LISTE DES ABREVIATIONS ET SYMBOLES ..................................................................... II

LISTE DES TABLEAUX ........................................................................................................ IV

LISTE DES FIGURES ............................................................................................................ VII

LISTE DES PHOTOS ........................................................................................................... VIII

Introduction générale .................................................................................................................. 1

Partie 1 : Etudes bibliographiques ................................................................................................

Chapitre I : GENERALITES SUR LE BETON ......................................................................... 2

I.1 Définition [1] ........................................................................................................................ 2

I.2 Types de bétons [1] ............................................................................................................... 3

I.2.1 Leur destination .................................................................................................. 3

I.2.2 Leur masse volumique ....................................................................................... 3

I.2.3Leur granularité ................................................................................................... 3

I.2.4 Leur consistance (cône d’Abrams) ..................................................................... 4

I.2.5 Leur résistance à la compression sur cylindre fck ............................................... 4

I.3 Propriétés du béton [3] .......................................................................................................... 4

I.3.1 Propriétés du béton frais ..................................................................................... 5

I.3.1.1 Affaissement au cône d’Abrams ................................................................. 5

I.3.1.2 La masse volumique du béton frais ............................................................. 6

I.4 Propriétés du béton durci [3] ................................................................................................. 7

I.4.1 Résistance à la compression ............................................................................... 7

I.4.2 Résistance en traction ......................................................................................... 8

I.4.2.1 Essai en traction directe .............................................................................. 8

I.4.2.2 Essai de traction par fendage ....................................................................... 8

I.4.2.3 Essai de traction par flexion ........................................................................ 9

Chapitre II : LES PRINCIPAUX COMPOSANTS DU BETON ............................................ 10

II.1 Les ciments [4] .................................................................................................................. 10

II.1.1 Définition ........................................................................................................ 10

II.1.2 Les constituants du ciment .............................................................................. 10

II.1.2.1 Le clinker ................................................................................................. 10

II.1.2.2 Les autres constituants principaux ........................................................... 11

II.1.2.3 Les constituants secondaires .................................................................... 11

II.1.2.4 Les additifs ............................................................................................... 11

II.1.2.5 Les sulfates de calcium ............................................................................ 12

II.1.3 Normalisation et classification ........................................................................ 12

II.1.3.1 Les normes Européenne ........................................................................... 12

II.1.3.2 Classes de résistance ................................................................................ 13

II.1.3.3 Les ciments de la norme NF EN 197-1 (ciments courants) ..................... 13

II.1.4 Caractéristiques des ciments ........................................................................... 15

II.1.4.1 Caractéristiques chimiques et minéralogiques ......................................... 15

II.1.4.2 Caractéristiques physiques ....................................................................... 18

II.2 Les granulats [2] ................................................................................................................ 20

II.2.1 Classification des granulats ............................................................................ 20

II.2.2 Les types des granulats ................................................................................... 20

II.2.3 Les caractéristiques géométriques .................................................................. 22

II.2.3.1 Granulométrie .......................................................................................... 22

II.2.3.2 Module de finesse d’un granulat Mf ........................................................ 22

II.2.4 Les caractéristiques physiques ........................................................................ 23

II.2.4.1 Masses volumiques .................................................................................. 23

II.2.4.2 Porosité .................................................................................................... 24

II.2.4.3 Compacité ................................................................................................ 24

II.2.4.4 Propreté des granulats .............................................................................. 24

II.2.5 Les caractéristiques mécaniques ..................................................................... 25

II.2.5.1 Essai Los-Angeles .................................................................................... 26

II.2.5.2 Essai Micro-Deval ................................................................................... 26

II.3 L’eau de gâchage [2] ......................................................................................................... 26

II.3.1 Convenance ..................................................................................................... 26

II.3.2 Essais à l’aptitude ........................................................................................... 27

II.3.3 Teneur en chlorure .......................................................................................... 28

II.4 Les adjuvants [2] ............................................................................................................... 28

II.4.1 Définition ........................................................................................................ 28

II.4.2 Fonctions des adjuvants .................................................................................. 28

II.4.2.1 Fonction principale .................................................................................. 28

II.4.2.2 Fonction secondaire ................................................................................. 28

II.4.2.3 Effets secondaires .................................................................................... 29

II.4.3 Les différents types d’adjuvants ..................................................................... 29

II.4.3.1 Les plastifiants réducteurs d’eau .............................................................. 29

II.4.3.2 Superplastifiants hautement réducteurs d’eau ......................................... 29

II.4.3.3 Rétenteurs d’eau ...................................................................................... 29

II.4.3.4 Entraîneurs d’air ...................................................................................... 29

II.4.3.5 Accélérateurs de prise et de durcissement ............................................... 29

Chapitre III : LES BETONS LEGERS .................................................................................... 30

III.1 Définition [5] .................................................................................................................... 30

III.2 Propriétés-avantages-inconvénients [5] ........................................................................... 30

III.3 Catégories des bétons légers [6] ....................................................................................... 32

III.3.1 Les bétons caverneux .................................................................................... 32

III.3.2 Les bétons pleins granulats légers ................................................................. 33

III.4Composition des bétons légers [6] .................................................................................... 33

III.5 Aspects physiques et mécaniques des bétons légers [7] .................................................. 33

III.5.1 Caractéristiques physiques ............................................................................ 33

III.5.1.1 Expression de la masse volumique apparente ........................................ 33

III.5.1.2 La porosité .............................................................................................. 34

III.5.2 Caractéristiques mécaniques ......................................................................... 34

III.5.2.1 Résistance à la compression ................................................................... 34

III.5.2.2 Résistance à la traction ........................................................................... 34

III.6 Les granulats pour bétons légers [8] ................................................................................ 35

III.6.1 Structure des granulats minéraux légers ........................................................ 35

III.6.2 Les différents types de granulats minéraux légers ........................................ 35

III.6.2.1 Les granulats naturels ............................................................................. 35

III.6.2.2 Les granulats artificiels ........................................................................... 36

III.7 Caractéristiques des bétons légers [5] .............................................................................. 36

III.8 Pré mouillage des granulats poreux [8] ............................................................................ 37

III.9 Modalité de mise en place du béton [8] ........................................................................... 37

Chapitre IV : FORMULATION DU BETON : METHODE BARON OLIVIER ................... 38

IV.1 Mode opératoire ............................................................................................................... 38

IV.1.1 La pâte liante ................................................................................................. 38

IV.1.2 Le squelette granulaire .................................................................................. 40

IV.1.3 Composition du béton ................................................................................... 40

Chapitre V : LA BALLE DE RIZ ............................................................................................ 41

V.1 Définition [9] [12] ............................................................................................................. 41

V.2 Composition chimique [9] ................................................................................................ 41

V.3 Utilisation de la balle de riz [9] ......................................................................................... 42

V.3.1 Combustible .................................................................................................... 42

V.3.2 Isolant dans les briques cuites ........................................................................ 42

V.3.3 Confection de son ........................................................................................... 42

V.3.4 Anti-moustiques .............................................................................................. 43

V.3.5 Productions d’engrais ..................................................................................... 43

V.3.6 Matériaux de construction .............................................................................. 43

V.4 Traitement de la balle de riz [10] [11] ............................................................................... 43

Partie 2 : Etudes expérimentales ..................................................................................................

Chapitre VI : CARACTÉRISATION DES MATIERES PREMIERES .................................. 45

VI.1Ciment ............................................................................................................................... 45

VI.1.1Caractéristiques physiques ......................................................................... 45

VI.1.2 Caractéristiques chimiques ........................................................................ 45

VI.1.3 Indice d’hydraulicité ................................................................................. 45

VI.1.4 Modules et valeurs requises ...................................................................... 46

VI.1.5 Composition minéralogique potentielle .................................................... 46

VI.2 Caractérisation de la poudre de pouzzolane ..................................................................... 46

VI.2.1 Caractéristiques physiques de la poudre de pouzzolane .......................... 46

VI.2.2 Les teneurs en alcalis ................................................................................. 47

VI.3 Les granulats .................................................................................................................... 47

VI.3.1 Caractéristiques physiques ........................................................................ 48

VI.3.1.1 Masse volumique apparente ................................................................... 48

VI.3.1.2 Masse spécifique .................................................................................... 50

VI.3.1.3 Essai d’équivalent de sable .................................................................... 51

VI.3.2 Caractéristiques géométriques ................................................................... 52

VI.3.2.1 Granulométrie ......................................................................................... 52

VI.3.2.2 Module de finesse du sable .................................................................... 53

VI.4 L’eau ................................................................................................................................ 54

VI.5 L’adjuvant ........................................................................................................................ 54

VI.5.1 Sikament 90MF ......................................................................................... 54

VI.5.2 Présentation ............................................................................................... 54

VI.5.3 Domaines d’application ............................................................................. 55

VI.5.4 Caractères généraux .................................................................................. 55

VI.5.5 Caractéristiques ......................................................................................... 55

VI.5.6 Conditions d’application ........................................................................... 56

VI.6 Balle de riz ....................................................................................................................... 56

Chapitre VII : LES ESSAIS DE FABRICATION ................................................................... 57

VII.1 Données sur les granulats ............................................................................................... 57

VII.2 Données sur l’adjuvant ................................................................................................... 59

VII.3 Essai n°1 : confection du beton temoinN°1 .................................................................... 59

VII.3.1 Données de base ........................................................................................... 59

VII.3.2 Composition pour 1m3 de béton .................................................................. 59

VII.4 Essai n°2 : Confection du béton témoin N°2 .................................................................. 62

VII.4.1 Données de base ........................................................................................... 62

VII.4.2 Composition pour 1m3 de béton .................................................................. 62

Chapitre VIII : RESULTATS ET DISCUSSION .................................................................... 65

VIII.1 Caractéristiques des bétons obtenus .............................................................................. 65

VIII.1.1 A l’état frais ................................................................................................ 65

VIII.1.1.1 Essai N°1 ............................................................................................. 65

VIII.1.1.2 Essai N°2 ............................................................................................. 66

VIII.1.2 A l’état durci ............................................................................................... 67

VIII.1.2.1 Essai N°1 ............................................................................................. 67

VIII.1.2.2 Essai N°2 ............................................................................................. 67

VIII.2 Discussion des résultats obtenus ................................................................................... 68

VIII.2.1 Masses volumiques à l’état sec ................................................................... 68

VIII.2.1.1 Essai N°1 ............................................................................................. 68

VIII.2.1.2 Essai N°2 ............................................................................................. 68

VIII.2.2 Résistances à la compression ...................................................................... 69

VIII.2.2.1 Essai N°1 ............................................................................................. 69

VIII.2.2.2 Essai N°2 ............................................................................................. 70

VIII.2.3 Absorptions d’eau ....................................................................................... 72

CONCLUSION GENERALE .................................................................................................. 73

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES .....................................................................................

WEBOGRAPHIE .........................................................................................................................

Annexes ........................................................................................................................................

ANNEXE A ............................................................................................................................... A

ANNEXE B ............................................................................................................................... B

ANNEXE C ............................................................................................................................... C

ANNEXE D ............................................................................................................................... D

RESUME ......................................................................................................................................

Auteur : RANOMENJANAHARY Herivonjy Rochel

E-mail : [email protected]

Tel :033 40 637 67

Titre : « Bétons légers à base de balle de riz comme granulat »

Rapporteur : RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely

Nombre de pages : 73

Nombre de tableaux : 57

Nombre de figures : 13

Nombre de photos : 03

Nombre d’annexes : 04

RESUME

L'objectif de cette recherche était d'étudier les propriétés physiques et mécaniques du béton

léger produit en employant la perte organique (balle de riz), afin de pouvoir les utiliser dans certains

domaines de la construction.

Le béton a été produit en ajoutant de diverses quantités de balle de riz dans l'agrégat normal. La

résistance à la compression et la masse spécifique des échantillons étaient déterminés après 7 et 28

jours et le taux d'absorption d’eau était déterminé après 28 jours. Selon les résultats expérimentaux, les

résistances à la compression et les masses volumiques du béton se sont étendus respectivement entre

5,4 et 17,3Mpa et entre 1781 et 2026 kg/m3

pour l’essai N°1, entre 2,14 et 10,09 Mpa et entre 1752 et

2004 kg/m3 pour l’essai N°2, respectivement.

Les résultats de cette étude ont montré qu’il est possible de fabriquer des bétons légers à base de

balle de riz.

Mots clés : bétons légers, masse volumique, résistance à la compression, caractéristiques physico

mécaniques, balle de riz.

ABSTRACT

The objective of this research is to study the physical and mechanical properties of the

lightweight concrete produced by using organic waste (rice husk), so as to use them in some building

sides.

Lightweight concrete was produced by adding various amounts of rice husk into the normal

aggregate. The compressive strength and unit weight of the samples were determined after 7 and 28

days and the water absorption rate was determined after 28 days. According to the experimental results,

the compressive strengths and unit weights of the concrete ranged between 5,4 and 17,3Mpa and

between 1781 and 2026 kg/m3 for the test N°1, between 2,14 and 10,09 Mpa and between 1752 and

2004 kg/m3 for the test N°2, respectively.

The results of this study showed that it is possible to make rice husk lightweight concrete.

Key words: lightweight concrete, unit weight, compressive strength, physical and mechanical

properties, rice husk

mailto:[email protected]

Documents

Béton léger à base de balle de riz comme granulat