Chapitre_ les b©tons et mortiers

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LES BETONS ET MORTIERS

GENERALITESLe bton est un matriau de construction fabriqu partir dun mlange de - liant (ciment, chaux etc.) - granulats (sable, gravier, cailloux) - deau - ventuellement dadjuvants Ce mlange est ensuite mis en uvre dans des coffrages destins lui donner la forme dfinitive. Ces coffrage doivent soutenir le bton pendant le temps ncessaire pour que celui-ci acquire une rsistance et une cohsion suffisantes. Parmi les nombreux domaines des lesquels lutilisation du bton est rpandue, ou peut citer - Les fondations douvrages - Les massifs de formes varies( mur de soutnement, barrages, etc.) - Les produits manufacturs (agglomrs, tuyaux, buses, etc.) - Les ouvrages en bton arm et bton prcontraint - Etc.

II- LES GRANULATSCe sont des matriaux minraux grenus dorigine naturelle provenant de la dsagrgation des roches par rosion ou par concassage. Il existe aussi des granulats artificiels tels que largile expanse, les laitiers granuls,

2.1 CLASSIFICATION DES GRANULATS :On distingue trois classifications possibles des granulats : - La classification suivant les dimensions - La classification selon la provenance- La

classification selon la densit ou la duret

2.1.1 La classification suivant les dimensions:Selon leurs dimensions, les granulats sont repartis en cinq catgories :Cours de Technologie des Matriaux ENSTP-Yaound 1

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- Les farines en fillers ou fines : D 0,08 mm - Les sables : 0,08mm D 5mm - Les gravillons : 5mm D 80 mm - Les moellons et galets : D 80mm

2.1.2 Classification selon la provenance :Selon leur provenances, on peut repartir les matriaux en trois catgories : - Les matriaux rouls dont les angles ont t mousss par frottement lors du transport par les eaux, le vent ou tout simplement laction de la pesanteur. On distingue ainsi les sables et les gravillons de rivires ou de carrire et les sables oliens encore appels sables des dunes. - Les matriaux concasss issus du concassage ou du broyage des roches dures au moyen dappareils mcaniques. Ils se caractrisent par un aspect anguleux et des artes dures. - Les matriaux mixtes qui sont des granulats rouls lorigine et ramens des dimensions infrieures aprs concassage.

1.2.3- Classification selon la densit et duretdans ce cas, on retient couramment une rpartition en quatre catgories : - Les granulats courants : Ils entrent de la composition des bton courants et leur densit absolue est de lordre de 2,6.

- Les granulats lourds : On les utilise dans la confections des btons lourds et dans les ouvrages ncessitant une protection particulire contre le rayonnement atomique. Cette protection sera dautant plus efficace que lpaisseur des parois sera plus grande et la densit des bton plus leve. Le plus souvent, ces granulats sont des dchets mtalliques lexemple de - La barytine (sulfate de baryum) ; d= 4,27 - La magntite qui est un oxyde de fer ; d= 4,5 5,1 - La grenaille de fonte : d=7,6 7,8 Les granulats lgers : Ils entrent dans la confection des btons lgers. Ces btons auront des rsistances dautant plus faibles quils seront plus lgers. Mais leur lgret prsent dindniables avantages des domaines tels que : - La prfabrication - Lisolation acoustique et thermiqueCours de Technologie des Matriaux ENSTP-Yaound 2

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Avantages : Economie sur les lments de structure (fondations, poteaux, poutres, planchers,), particulirement dans le cas des immeubles de grande hauteur. les granulats lgers les plus utiliss sont - La pouzzolane - Largile expanse - Le laitier expans Les granulats trs durs : Ils sont utiliss dans des btons devant jouer une fonction anti usure ( sols industriels par exemple ). Les matriaux utiliss dans ce cas doivent tre particulirement durs, lexemple du corindon, du quartz ou des paillettes de fonte.

2.2 CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DES GRANULATS2.2.1 Coefficient volumtriqueLe coefficient volumtrique C pour un granulat est le rapport entre le volume V du grain et le volume de la sphre circonscrite de diamtre d, d tant la plus grande dimension du grain. C = V/( N3/6) Pour un granulat constitue dun grand nombre de grains, C = (V1 + V2 + + Vn)/[( /6)(N13 + N23+ + Nn3)] Pour les bton de qualit, on conseille C 0,15 pour les gravillons C 0,11 pour les cailloux Si C est petit, le granulat est effil (comme des aiguilles), ce qui prjudiciable pour la qualit du bton.

2.2.2.- Le module de finesseLe module de finesse permet dapprcier la quantit dlments fins contenus des un sable. Il est gal au 1/100 de la somme des refus, exprims en pourcentage, dans la srie des tamis suivante : 0,16 - 0,315 - 0,63 - 1,25 -2,5 5 10 20 40 - 80 Le module de finesse est not MF. Pour un bon sable bton, le module finesse doit tre compris entre 2,2 et 2,8. Au dessous de la valeur de 2,2 le sable a une majorit dlments fins et trs fins, ce qui ncessitera, lors de la confection du bton une augmentation du dosage en eau .

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Au dessus de la valeur de 2,8 il manque dlments fins, ce qui est prjudiciable louvrabilit du bton.

2.2.3- Masse spcifique masse volumique-densit compacit porosit - Masse volumiqueCest la masse d'un granulat par unit de volume total, y compris les vides entre les grains le constituant (volume apparent) = m/(Vs+Vv) = m/V

- Masse spcifique :Cest la masse dun corps par unit de volume de matire pleine sans aucun vide entre les grains (volume absolu). d = m/Vs

- Densit apparente :Cest le rapport de la masse volume la masse dun gal volume deau 4C

- Densit absolue :Cest le rapport de la masse spcifique la masse dun gal volume deau 4C

- CompacitPour au granulat ayant un volume total V avec un volume de vides v, la compacit est donne par la relation C = (V v)/V

- Porosit :Cest le volume des vides contenues dans lunit de matire. Elle devra avoir une valeur infrieure 10%. P = v/V = v/(Vv + Vs) Exercice : donner la relation qui existe entre la porosit et la compacit.

C+P=1- Indice des videCest le rapport du volume des vides contenus dans le granulat au volume de la matire.

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I =*P=CI

v V v

(3 )V (

Exercice : Donner la relation qui lie I,P et C

P

=

v V

V

v v

V

v v

=

= CI

v v v V

)V

ie

v v

2.2.4- FOISONNEMENT DES SABLES le volume occup par un sable augmente avec son degr dhumidit : Cest le phnomne de foisonnement des sables. Ce phnomne peut avoir une grande importance lors de dosage volumtrique du bton, do limportance du coefficient de foisonnement, donn par la relation f = (Vh Vs)/Vs o Vh est le volume humide et Vs le volume sec. Remarque: f est dautant plus important que le sable est plus fin. 2.3 CARACTERISTIQUES CHIMIQUES DES GRANULATS : 2.3.1- PROPRIETES DES GRANULATS. Des impurets contenues dans les granulats peuvent diminuer leur adhrence avec le mortier, ce qui peut provoquer la chute de rsistance du bton. Ce sera le cas lorsquon tolrera la prsence dans les granulats des corps tels que de largile, du charbon, du gypse, la vase, des limons, des morceaux de bois, Il est essentiel quun granulat ne contienne pas dimpuret susceptibles de nuire aux caractristiques essentielles du bton. La propret du sable sera dtermine par lessai dquivalent de sable (ES).

h2

h1

ES = 100(h1/h2), o h1 est la hauteur du dpt de sable visible et h2 la hauteur totale y compris le floculat. Un sable propre la confection de bton doit avoir un E.S compris autre 70 et 80 (70 ES 80)

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2.3.2 PURETE DES GRANULATS : Les granulats doivent provenir de roches stables, c'est--dire inaltrables leau lair et au gel. Le granulat ne devra pas contenir de particules de charbon, de bois ou de toute autre matire organique.

2.4- NOTIONS DE GRANULOMETRIE2.4.1 GENERALITES La granulomtrie a pour but de dfinir la classification des granulats selon la dimension de leur grains, celle-ci tant exprime en ouverture dune srie de tamis mailles carres mesures en mm. 2.4.2- DEFINITIONS Granularit : Cest la distribution dimensionnelle des grains dun granulat. Classe granulaire : Elle est dfinie par deux dimensions douverture de tamis mailles carres avec des conditions dtermines du tamisat (poids du granulat pass travers les mailles) et de refus (poids du granulat qui est rest sur le tamis). Granulat D/d Un granulat est dit granulat D/d , D et d tant respectivement la plus grande et la plus petite des dimensions, lorsque les conditions ci-aprs sont remplies : 1.Refus sur le tamis de maille D 15% si D > 1,56 d et tamisat sous le tamis d 20% si D 1,56 d Note : en gnral , D > 1,56d 2. Refus par le tamis1,56D= 0 < 3% si D > 5 mm 3.tauresort sous le tamis 0,63d 4. si d < 0,5 mm, le granulat est dit 0/D Les normes prconisent lutilisation des tamis de mailles donnes ci-dessous pour dfinir les classes granulaires : 0,08-2,00-4,00-6,3-10-20-31,5-40-63-80mm Note : Mais dans la pratique, comme 5mm est une dimension limite entre les sables et les graviers, on juge ncessaire den tenir compte en insrant ce tamis dans la srie susciteCours de Technologie des Matriaux ENSTP-Yaound 6

5% si D 5 mm

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Granulat lmentaire : D1 et D2 tant deux dimensions principales successives, on appelle granulat lmentaire D1/D2 un granulat qui passe entirement dans le tamis D1 et est entirement retenu par le tamis D2.

Granulat O/D :

Un granulat est dit O/D lorsque d est infrieur ou gal 0,5 mm et sil satisfait aux conditions suivantes : le refus sur le tamis D est compris entre 1% et 15% le refus sur le tamis 1,56d est nul.

2.4.3- COURBE GRANULOME