Ecrassement de Beton

Afrique SCIENCE 03(3) (2007) 305 - 314 ISSN 1813-548X

Abdelhalim BENOUIS et al.

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Comparaison des rsistances des btons dtermines par crasement et par sclromtre : influence de la composition

Abdelhalim BENOUIS*, Nacera KHALDI, et Yacine CHERAIT

Laboratoire de gnie civil et dhydraulique (LGCH), Universit de Guelma (24000) Guelma, Algrie

(Reu le 15 Novembre 2006, accept le 22 Aot 2007) _______________ * Correspondance, courriel : [email protected] Rsum Lutilisation dessais dauscultation au sclromtre sur les matriaux de construction, en particulier sur le bton, date de plusieurs dcennies. Le sclromtre, appliqu sur une face de la partie ausculter, permet dvaluer lhomognit du bton in situ, pour dterminer des zones de faible qualit du bton. On prospecte dans ce travail linfluence qua la diffrence des compositions de bton sur lestimation de la rsistance du bton par les essais sclromtriques. Six compositions de bton ont t utilises pour confectionner les prouvettes (16/32) tester en faisant varier les rapports eau/ciment (E/C) et les rapports granulats fins/granulats (S/S+G).

Les essais ont concern la dtermination de la rsistance par le sclromtre (essais non destructifs) et par crasement (essais destructifs) diffrents ges (7, 14 et 28 jours). Lcrasement des prouvettes tant les essais usuels pour dterminer la rsistance des btons, Il ressort de lensemble des rsultats que les essais sclromtriques conviennent mieux aux btons relativement gs plutt quaux btons jeunes. Laugmentation du rapport S/S+G contribuent diminuer la diffrence entre les deux rsistances pour lensemble des ges des btons tests et au del dune certaine valeur de ce rapport la granulomtrie na que trs peu dinfluence sur le rapport des deux rsistances. Quant la variation du rapport E/C, elle na pas dinfluence sur la relation entre les deux rsistances. Mots-cls : Bton, compositions, rsistance, compression, sclromtre, corrlation.

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Abstract Comparison of the concrete strength determined by compression and sclerometer : effects of the composition The use of the sclerometer auscultation tests in construction materials, particularly on concrete, is ducally old. The sclerometer, applied over a side of an area to be characterised, allows evaluating the homogeneity of the in situ concrete, determining zones of poor quality. We prospects in this work the influence of the compositions to estimate concrete strength by sclerometric tests. In this study, we are interested to the influence that the difference of concrete composition will have on this relationship. Six concrete compositions have been used in order to realise (16/32) specimen that were to be tested by varying the ratio water/cement W/C and fine aggregates/aggregates (S/S+G). We carried out the non destructive (by sclerometer) and destructive (compression) tests in order to determine the strength at 7, 14 and 28 days.

The crushing of the samples are the usual tests to determine the concrete strength, it arises from the whole of the results that the sclerometric tests are appropriate better for the relatively old concretes rather than with for the early concretes. The increase in ratio S/S+G contributes to decrease the difference between two strengths for all ages. Beyond a certain value of this ratio, granulometry has only very small influence on the difference of the two strengths. The variation of ratio E/C does not have an influence on the relation between two resistances. Keywords : Concrete, compositions, strength, compression, sclerometer, correlation. 1. Introduction Les mthodes dessai non destructives des ouvrages en bton simple, en bton arm ou en bton prcontraint sont particulirement intressantes tant pour la proportion leve de ces constructions dans lensemble des ouvrages, que pour limportance que reprsente le contrle de la qualit directement sur la construction. Les avantages de ces essais par rapport aux autres peuvent tre rsums dans le caractre non destructif. On peut obtenir des informations dans des domaines inaccessibles aux mthodes classiques, conomiser des matriaux, du temps et des outils dessai, par la possibilit de faire les essais sur le matriau dans louvrage mme ou sur une seule prouvette un nombre pratiquement infini de fois, due la rapidit de lexcution de ce type dessais. Le principal dsavantage des mthodes dessais non destructives rside dans le fait quau stade actuel, elles ne peuvent pas fournir au constructeur des donnes

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suffisamment prcises pour remplacer totalement les mthodes destructives ou, au moins, dans les principaux domaines dapplication. Certaines mthodes non destructives sont bases sur le fait que quelques proprits physiques du bton peuvent tre relies la rsistance [1-3]. Ces proprits physiques comprennent la porosit, la duret, la rsistance la pntration des projectiles, la capacit de rebondissement et de transmission des impulsions ultrasoniques et des rayons X et gamma. La duret superficielle dtermine par le rebondissement dune masse peut tre nettement relie la rsistance [4-6]. Cette tude sintresse linfluence de la composition sur la relation entre les rsistances dtermines par les essais sclromtriques et celles par les essais dcrasement pour diffrents ges du bton. 2. Mthodes exprimentales 2-1. Matriaux Du ciment CPJ classe 32.5, masse volumique absolue : 3.1 g/cm3 Du sable de mer de masse spcifique absolue : 2.67 g/cm3. Deux graviers concasss de carrire (5/15 et 15/25) de masses spcifiques absolues, respectivement : 2.63 g/cm3 et 2.70 g/cm3. La granulomtrie des granultats (sable et graviers) utiliss [7] est mentionne dans le Tableau 1.

Tableau 1 : Analyse granulomtrique des granulats

Sable Gravier 5/15 Gravier 15/25 Maille Refus cumul

(%) Maille Refus cumul

(%) Maille Refus cumul

(%) 1.18 mm 0.013 20 mm 9.37 37.5 mm - 600 m 0.553 14 mm 55.89 28 mm 39.80 425 m 24.85 11.20 mm 67.94 20 mm 83.61 300 m 77.47 10 mm 75.32 14 mm 99.20 212 m 95.40 8 mm 89.40 11.20 mm 99.86 150 m 99.16 6.30 mm 95.97 10 mm 99.88 75 m 99.46 5.00 mm 98.51 Fond 99.96 63 m 99.49 2 mm 99.43 Fond 99.55 Fond 99.96

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2-2. Compositions des btons Les diffrentes compositions utilises dans cette tude ont t dtermines par la mthode de Dreux-Gorisse [8,9]. Les variables dans ces compositions des btons sont les rapports eau/ciment (E/C) et les rapports granulats fins sur granulats (S/S+G). Le Tableau 2 rsume lensemble des six compositions testes, savoir les btons B1 B6. Six prouvettes (16/32) ont t prpares pour chaque composition et ge de mrissement. Les prouvettes ont t dmoulues 24 heures aprs le coulage et testes 7, 14 et 28 jours dge.

Tableau 2 : Compositions des diffrents btons

Btons Composition : matriaux [Kg/m3]

B1

B2

B3

B4

B5

B6

Sable 500 750 1000 618 539 614 Gravier 5/ 15 928 613 520 898 525 629 Gravier 15/25 232 307 130 275 509 610 Ciment 440 440 440 350 350 350 Eau 220 220 220 212 222 197 S/S+G 0.30 0.45 0.60 0.35 0.34 0.33 E/C 0.50 0.50 0.50 0.60 0.63 0.56

2-3. dispositifs exprimentaux Pour la dtermination de la rsistance en compression par lessai non destructif (au sclromtre) et par lessai destructif (crasement la presse), les essais ont t raliss sur des prouvettes cylindriques (16/32) selon les normes en vigueur [10,11]. La mesure de la rsistance par sclromtre est une moyenne de dix valeurs obtenues dans un quadrillage de la section de lprouvette. La rsistance par crasement est obtenue par une presse en appliquant un chargement progressif avec une vitesse de 0.5 MPa/s jusqu la rupture. Les photos des Figures 1 et 2 montrent les appareils utiliss pour raliser ces deux types dessais.

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Figure 1 : Photo de lessai sclromtrique

Figure 2 : Photo de lessai dcrasement la presse

3. Rsultats et discussion

Les Figures 3 5 montrent lensemble des correspondances des rsultats des essais destructifs et non destructifs aux diffrents ges. Si pour lensemble des compositions, les rsistances aux deux premires semaines dtermines par crasement sont suprieures celles dtermines par le sclromtre avec une diffrence maximale de 27 % 7 jours et 36 % 14 jours pour le bton B1, cette relation sinverse pour les btons plus gs (28 jours) o la diminution peut atteindre les 17 % pour le bton B5. Toutefois les valeurs moyennes des variations des rsistances dtermines par ces deux mthodes sont de 17 %, 24 % et 7 % respectivement 7, 14 et 28 jours. On note une augmentation pour les deux premiers ges et une diminution 28 jours, toutefois ces variations diminuent avec le mrissement du bton.

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0

5

10

15

20

1 2 3 4 5 6

Rs

ista

nce

(M

Pa)

sclromtre

presse

B1 B2 B3 B4 B5 B6

Figure 3 : Resistances des btons 7 jours

05

10152025

1 2 3 4 5 6Rs

ista

nce

(M

Pa)

B1 B2 B3 B4 B5 B6

sclromtrepresse


05

1015202530

1 2 3 4 5 6

Rs

ista

nce

(M

Pa)

sclromtre

presse

B1 B2 B3 B4 B5 B6


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Tableau 3 : Rapports des rsistances RPRESSE / RSCLEROMETRE

Bton

Age

B1

B2

B3

B4

B5

B6

Moyenne

07 jours 1.269 1.142 1.100 1.253 1.076 1.204 1.174 0.080

14 jours 1.366 1.099 1.078 1.338 1.269 1.286 1.239 0.122

28 jours 0.969 0.966 0.955 0.960 0.824 0.922 0.932 0.056

La Figure 6 montre les relations entre les deux rsistances de lensemble des btons aux diffrents ges. On note que pour les trois ges des btons la relation est de type linaire. Les fonctions de lissage des ges 7 et 14 jours sont assez proches tandis qu 28 jours on note une certaine diffrence. Cependant, on remarque qu 28 jours la fonction de lissage prsente un coefficient de dtermination R 2 proche de lunit. Les essais sclromtriques ne peuvent se substituer aux essais pour la dtermination de la rsistance du bton la compression [8] peuvent, cependant, fournir une meilleure estimation pour les btons gs plutt que pour les btons jeunes.

Figure 6 : Relations entre les rsistances par sclromtre et par crasement

3-1. Influence du rapport S/S+G Nous allons tudier dans cette partie linfluence de la modification du rapport S/S+G sur la relation des rsistances dtermines par les deux mthodes. La Figure 7 montre lvolution les rapports des deux rsistances pour diffrents rapports sable/granulats et ceci pour lensemble des ges du bton. On note une certaine dispersion des rsultats pour les btons contenant moins de sable (S/S+G 0.35) tandis

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que pour les btons plus compacts la granulomtrie na que peu dinfluence sur la relation entre les deux rsistances. On remarque aussi que pour les trois ges le rapport entre les deux rsistances diminue avec laugmentation du rapport S/S+G (btons compactes). Ceci est d une meilleure homognit du matriau. La rsistance au sclromtre tant une mesure superficielle, donc elle est mieux adapte pour les btons homognes. Son utilisation pour les btons poreux, par exemple, entranerait des erreurs quant leur mesure. On constate aussi qu 28 jours la granulomtrie na pas dinfluence sur les rapports des rsistances. Lcart type des rapports Rpresse/Rsclro est infrieur 6 %.

Figure 7 : Influence des rapports S/S+G sur les rsistances En liminant les effets du rapport E/C, on prsente sur la Figure 8 les relations entre les rsistances pour diffrents rapports S/S+G et le mme rapport E/C = 0.5. Lvolution des rsistances reste identique aux constatations prcdentes. Au del dun rapport S/S+G = 0.3, la variation de ce rapport na que trs peu dinfluence sur la relation des rsistances dtermines par les deux mthodes.

Figure 8 : Influence des rapports S/S+G sur les rsistances pour E/C=0.5

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3-2. Influence du rapport E/C Linfluence du rapport E/C est illustre par la Figure 9. La relation entre les rsistances, pour un rapport S/S+G=0.34 (rapport usuel des btons ordinaires), est peu influence par la variation du rapport E/C. Les valeurs moyennes des rapports Rpresse/Rsclro pour les trois rapports E/C (0.5, 0.56, 0.63) 07 j, 14 j et 28 j sont respectivement 1.183 0.098, 1.307 0.052 et 0.905 0.074. La dispersion est donc infrieure 10 %.

0,50,70,91,11,31,5

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

E/C

Rpr

ess

e/R

scl

ro.

07 jours14 jours28 jours

Figure 9 : Influence des rapports E/C sur les rsistances pour S/S+G=0.34 4. Conclusion Ce travail a consist en ltude de la relation entre les rsistances des btons dtermines par les essais dcrasement et par les essais sclromtriques et linfluence de la variation des rapports de la composition (S/S+G et E/C) sur cette relation. Lcrasement des prouvettes tant les essais usuels pour dterminer la rsistance des btons, Il ressort de lensemble des rsultats que les essais sclromtriques conviennent mieux aux btons relativement gs plutt quaux btons jeunes. Laugmentation du rapport S/S+G contribuent diminuer la diffrence entre les deux rsistances pour lensemble des ges des btons tests et au del dune certaine valeur de ce rapport la granulomtrie na que trs peu dinfluence sur le rapport des deux rsistances. Quant la variation du rapport E/C, elle na pas dinfluence sur la relation entre les deux rsistances. La dispersion reste infrieure 10 % pour une variation du rapport E/C de 26 %.

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[7] - Norme NF EN 933-1, Dtermination de la garnularit-Analyse granulomtrique par tamisage, AFNOR (1997).

[8] - G. Dreux, Nouveau guide du bton, Editions Eyrolles, Paris (1981), France. [9] - F. Gorisse, Essais et contrle des btons, Editions Eyrolles, Paris, (1978),

France. [10] - Norme Europenne EN 12504-2, Essais pour bton dans les structures-partie 2:

Essais non destructifs-dtermination de lindice de rebondissement, CEN, juin 2001.

[11] - Norme Europenne EN 12309-3, Essais pour bton durci-partie 3 : Rsistance la compression des prouvettes, CEN, fvrier 2003.

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