IntÈgration de la pose collÈe des blocs en bÈton dans le ... · Paul SAUVAGE Sylvain POUDEVIGNE. Avant-propos ... nor on the nature of the mortar. ... Les blocs sont conformes

Intégration de la pose collée des blocs en béton dans le DTU 20.1

81.E

Qualité

Centre d'Études et de Recherchesde l'Industrie du Béton

PSE/SPO/FGR/JROQU022 - Qualité

ISSN 0249-6224ISBN 2-85755-176-2

Intégration de la pose collée des blocs en béton dans le DTU 20.1

Réf. 81.Eavril 2006

parPaul SAUVAGESylvain POUDEVIGNE

Avant-propos

Ce rapport est articulé en deux parties :- la première partie est destinée au lecteur qui souhaite apprécier très rapidement si l’étude évoquée le

concerne, et donc si les méthodes proposées ou si les résultats indiqués sont directement utilisables pour son entreprise ;

- la deuxième partie de ce document est plus technique ; on y trouvera donc tout ce qui intéresse directement les techniciens de notre industrie.

© CERIB – 28 Épernon

81.E – avril 2006 - ISSN 0249-6224 - ISBN 2-85755-176-2

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SOMMAIRE

Résumé .............................................................................................................. 5

Summary ............................................................................................................ 5

1. Synthèse de l’étude ....................................................................................... 7

1.1. Domaine concerné ............................................................................................7

1.2. Problématique ...................................................................................................7

1.3. Apport de l’étude ..............................................................................................7

1.4. Intérêts et conséquences .................................................................................7

2. Dossier de recherche .................................................................................... 9

2.1. Contexte .............................................................................................................9

2.2. Nature des échantillons ...................................................................................9

2.2.1. Blocs en béton ........................................................................................................9

2.2.2. Mortiers .................................................................................................................10

2.3. Essais d’adhérence bloc/mortier ...................................................................11

2.3.1. Principe de l’essai ................................................................................................11

2.3.2. Résultat des essais ...............................................................................................12

2.3.3. Exploitation des résultats ......................................................................................13

2.4. Constitution des assemblages pour les essais de cisaillement ................14

2.4.1. Découpe des éléments .........................................................................................14

2.4.2. Détermination des sections des assemblages ......................................................15

2.4.3. Confection des assemblages ................................................................................16

2.4.4. Conservation et conditionnement des assemblages .............................................19

2.4.5. Synthèse des assemblages réalisés .....................................................................20

2.5. Essais de cisaillement ....................................................................................20

2.5.1. Mise en place des assemblages sur la machine d’essai ......................................21

2.5.2. Choix de la force de précompression ....................................................................22

2.5.3. Choix de la vitesse de montée en charge .............................................................22

2.5.4. Matériel utilisé .......................................................................................................23

2.5.5. Résultats ...............................................................................................................23

2.5.6. Exploitation des résultats ......................................................................................28

2.6. Analyse des résultats .....................................................................................28

2.7. Conclusion ......................................................................................................28

Bibliographie ..........................................................................................................29

Annexe – Exploitation des résultats de résistances au cisaillement ...............30

- 5 -

Summary

The first experimenting and use of glued concrete blocks in French buildings goes back almost 15 years now. The publication of European standards for series EN 771 and EN 998, concerning masonry units and mortar for masonry, represents an opportunity for incorporating this construction method into standard DTU 20.1 « Masonry works ».

Laboratory tests have been carried out on blocks and mortars-glues made by different manufacturers. Overall, the results obtained have shown that the physical characteristics (adhesion and shearing) of the block/mortar pairing have no dependence on the geographical origin of the blocks, therefore the aggregates, nor on the nature of the mortar.

Résumé

Les premières expérimentations et l’utilisation des blocs collés en béton dans le bâtiment en France datent maintenant de presque 15 ans. La publication des normes européennes des séries EN 771 et EN 998 concernant les éléments de maçonnerie et les mortiers constitue une opportunité pour l’intégration de ce type de pose dans la norme DTU 20.1 « Ouvrages en maçonnerie ».

Des essais ont été réalisés en laboratoire avec des blocs et des mortiers-colles produits par différents fabricants. Globalement, les résultats obtenus ont démontré que les caractéristiques physiques (adhérence et cisaillement) du couple bloc/mortier ne dépendent ni de l’origine géographique des blocs, et donc des granulats, ni de la nature du mortier.

- 7 -

1. Synthèse de l‛étude

1.1. Domaine concerné

Cette étude concerne l’utilisation des blocs en béton destinés à être enduits, principalement dans l’application en façade de bâtiments.

1.2. Problématique Les blocs en béton sont mis en œuvre soit à joints épais (« à maçonner ») soit à joints minces (« à coller »).

La mise en œuvre à maçonner a toujours été considérée comme traditionnelle. Pour cette raison, les conditions correspondantes sont décrites dans la norme DTU « Ouvrages en maçonnerie ».

La mise en œuvre à coller relève pour l’instant de la procédure d’Avis Technique de mortier-colle.

1.3. Apport de l‛étude

Les essais réalisés dans le cadre de cette étude ont eu pour objectif de déterminer, pour un certain nombre de couples bloc/mortier, les caractéristiques suivantes :

- résistance au cisaillement,

- résistance à l’arrachement.

Les couples bloc/mortier ont été choisis en faisant varier :

- l’origine du béton en sélectionnant des blocs de régions géogra-phiques différentes. L’étude a été complétée par des essais sur un bloc sans voile de pose ;

- la nature du mortier-colle en choisissant des productions de diffé-rents fabricants. Le mortier a été mis en œuvre soit à l’aide d’une pelle crantée soit au rouleau.

1.4. Intérêts et conséquences

Tous les essais ont mis en évidence le fait que la rupture se produit dans le plan du mortier. Les résultats sont globalement indépen-dants :

- de l’origine du bloc,

- de la nature du mortier.

Bien qu’elles ne soient pas directement comparables, les résis-tances au cisaillement obtenues sont en outre très largement supé-rieures à la valeur forfaitaire de l’Eurocode 6.

Les essais mettent ainsi en évidence la bonne adéquation entre blocs et mortiers et les performances satisfaisantes des ouvrages réalisés avec cette technique.

Le maître d'œuvre devra de plus respecter impérativement les préconisations d'un outillage spécifi que lorsqu'elles existent.

Il a ainsi été démontré que la pose collée des blocs en béton peut sans risque être intégrée dans la future version du DTU « Ouvrages en maçonnerie ».

- 8 -

- 9 -

2. Dossier de recherche

2.1. Contexte Les premières expérimentations d’utilisation de pose collée en maçonnerie ont été faites au début des années 90 par des essais en laboratoire, puis la construction de 2 maisons individuelles dans le cadre d’un contrat multifi lière sous l’égide du Plan Construction et Architecture (voir la bibliographie en fi n du présent rapport). D’autres expérimentations sur les blocs en béton ont été réalisées ultérieure-ment sur un bâtiment de logements collectifs R+3 dans la région de Reims (programme Chantiers 2000).

À l’époque, le caractère novateur de l’utilisation d’un mortier-colle a fait que cette technique de pose n’a pas été considérée comme traditionnelle, mais relevant de la procédure d’Avis Technique.

Depuis, le paysage normatif a très largement évolué, en liaison avec la publication de la Directive Produit Construction. Plusieurs normes produits concernant les éléments de construction ont été élaborées au niveau européen, puis publiées au niveau national. Ces normes produits s’appuient en partie sur des normes d’essais qui n’exis-taient pas lors des premières expérimentations de la pose collée (exemple : résistance au cisaillement).

Pour les raisons évoquées plus haut, le DTU 20.1 « Ouvrages en maçonnerie » n’a pas à ce jour intégré la technique de pose à joints minces. Au vu de l’expérience acquise dans ce domaine, l’européa-nisation en cours du DTU constitue une bonne opportunité pour intégrer ce mode constructif.

L’objectif de l’étude est de confi rmer le caractère générique du béton de bloc vis-à-vis de ce type de pose, et de déterminer si le choix d’un mortier a un impact sur certaines caractéristiques mécaniques de l’assemblage bloc/mortier.

Elle permet ainsi de justifi er l’intégration de la pose collée dans la nouvelle version du DTU 20.1.

2.2. Nature des échantillons

Remarque préliminaire : pour des raisons de confi dentialité, le nom des fabricants de blocs et de mortier n’apparaît pas dans le présent rapport. Nous tenons néanmoins à les remercier pour leur participation active à ces travaux.

2.2.1. Blocs en béton

Les échantillons objet des essais ont été confectionnés à partir de blocs en béton destinés à être enduits provenant de centres de production différents, répartis sur le territoire national (voir l’indica-tion du département d’origine dans le tableau ci-après).

Les blocs sont conformes à la norme NF EN 771-3 (février 2004) et à son complément national NF EN 12-023-2 (février 2004) « Spécifi cations pour les éléments de maçonnerie – Partie 3 : Éléments de maçonnerie en béton de granulats courants et légers ».

Ils sont titulaires de la marque NF-Blocs en béton. Les dimensions de coordination modulaire des blocs sont les

suivantes:

- longueur l = 500 mm,

- largeur w = 200 mm,

- hauteur h = 200 mm et 250 mm.

Ces blocs possèdent 6 alvéoles.

- 10 -

Le tableau ci-dessous présente les principales caractéristiques des blocs sélectionnés :

Échantillons/fabricant Origine

Catégoriede

tolérances(1)

Particularité

Résistance en compression(MPa)

Masse volumique(kg/m3)

Classe de résistance

(2)

Rc0,05

Résistance caractéristique

effectiveRc0,05 effective

Apparente des blocs

Du béton constitutif

F1 28 D4 - 4,0 4,3 860 2 070

F2 69 D4 Rectifi és en usine 4,0 6,3 910 1 950

F3 33 D4 - 4,0 4,6 1 060 2 110F4 94 D4 - 4,0 4,5 900 1 880F5 44 D4 - 4,0 4,3 980 2 040F6 77 D4 - 4,0 4,5 970 1 950F7 33 D3 - 6,0 6,0 1 070 2 110

F8 44 D4 Sans voile de pose 4,0 4,3 - 2 040

(1) Catégorie de tolérances : tolérances dimensionnelles selon NF EN 771-3 et son complément national NF EN 12-023-2.(2) Classe de résistance : résistance caractéristique nominale Rc pour le fractile 0,05 selon NF EN 12-023-2.

Nota. Les blocs désignés F8 ont été confectionnés à partir de blocs fournis par le fabricant F5. Le voile de pose a été retiré.

Les blocs F3 et F7 proviennent du même site de production.

Hormis les blocs F2 et F7, tous les blocs ont été grésés au CERIB pour répondre à la catégorie de tolérances dimensionnelles D4.

2.2.2. Mortiers Les mortiers de joints minces (T) sont conformes à la norme NF EN 998-2 (janvier 2004) « Défi nitions et spécifi cations des mortiers pour maçonnerie – Partie 2 : Mortiers de montage des éléments de maçonnerie ».

Quatre fabricants ont fourni des échantillons de mortier formulé, désignés M1 à M4 dans la suite de ce rapport. Leurs caractéristiques respectent les spécifi cations indiquées dans le projet de DTU 20.1, ainsi que les autres propriétés informatives indiquées ci-dessous :

Caractéristique/norme du mortier-colle Spécifi cations du projet de DTU 20.1

Résistance en compression (classe M) NF EN 1015-11 M10

Temps ouvert NF EN 1015-9 TO ≥ 5 mn

Adhérence en traction NF EN 1015-12 ≥ 0, 5 MPa (Ra)Durée pratique d’utilisation du mortier frais NF EN 1015-9 DPU : ≥ 120 mnAbsorption d’eau –capillarité NF EN 1015-18 ≤ 1 kg/m2.min0.5

Autres propriétés informativesMasse volumique (mortier durci) NF EN 1015-10 ≥ 1,2 (de 1,2 à 1,7)

Granulométrie NF EN 1015-1 ≤ 2 mm

Épaisseur moyenne (mortier durci) 3 mm (2 à 5 mm)

Mode d’application Outillage Pelle crantée et rouleau

- 11 -

Nota. Les 4 fabricants de mortier ont transmis au CERIB les carac-téristiques propres à leur produit. Ces informations ne sont pas reproduites dans le présent rapport afi n d’en conserver le caractère confi dentiel.

Les 4 produits respectent les caractéristiques et propriétés indi-quées dans le tableau précédent.

Les mortiers sont conditionnés dans des sacs de 25 kg. La poudre est mélangée à de l‘eau selon les proportions défi nies par les fabri-cants dans leur notice technique d’utilisation.

Le mode d’application (outillage) a été retenu :

- conformément à la notice technique du fabricant lorsque celui-ci recommande l’un ou l’autre outillage (pelle ou rouleau) ;

- en choisissant l’un ou l’autre des 2 outils lorsque le fabricant laisse les 2 possibilités au metteur en œuvre.

Ainsi, les mortiers M1, M3 et M4 ont été mis en œuvre à l’aide de la même pelle crantée. Le mortier M2 a été mis en œuvre à l’aide d’un rouleau applicateur (voir photos au § 2.4.3)

L’épaisseur de pose est de 2 mm.

2.3. Essais d‛adhérence bloc/mortier

2.3.1. Principe de l‛essai

En l’absence de norme d’essai spécifi que à l’adhérence du mortier de hourdage sur son support, nous avons choisi de déterminer ce paramètre en utilisant la méthode décrite dans la norme NF EN 1015 12 : « Méthodes d’essais des mortiers pour maçonnerie – Détermi-nation de l’adhérence des mortiers d’enduits durcis appliqués sur support ».

Le principe consiste ainsi à réaliser des essais d’arrachement par traction directe de pastilles en acier collées sur le mortier. Les pastilles en acier et la surface de collage ont un diamètre de 50 mm.

Dans un premier temps, le mortier-colle est étalé sur la surface du voile de pose du bloc en béton d’une manière uniforme à l’aide de l’outil préconisé par le fabricant. L’épaisseur de mortier est de 2 mm. Après séchage en atmosphère ambiante durant 15 jours, plusieurs carottages sont réalisés de manière à délimiter la surface d’arrache-ment, ainsi que la profondeur jusqu’à effl eurement de la surface du voile de pose.

Une couche de colle type Araldite rapide est déposée sur la surface de la pastille en acier, puis appliquée sur la surface de l’empreinte. Après collage, les échantillons ainsi équipés sont conservés pendant 24 h en température ambiante.

- 12 -

La machine d’essai mécanique est composée d’un dispositif de fi xa-tion des pastilles en acier permettant l’application de la charge par traction directe perpendiculairement à la surface de l’échantillon, et d’un affi cheur numérique relié à un capteur de 5 kN.

Figure 2 - Machine d’essai et dispositif de traction

2.3.2. Résultat des essais

Les essais ont été réalisés sur des couples blocs/mortier M1. Trois pastilles ont été mises en œuvre pour chaque couple.

Figure 3 - Exemple d’arrachement

Figure 1 - Collage des pastilles en acier sur les empreintes

- 13 -

Les valeurs d’arrachement fi gurent dans le tableau ci-dessous.

Échantillons/

fabricant

Charge de rupture(N)

Résistance à l’adhérence(N/mm²)

F1 F2 F3 Moy. F1 F2 F3 Moy.

F1 1 636 2 258 1 625 1 839 0,83 1,15 0,83 0,94

F2 2 103 2 490 2 270 2 287 1,07 1,27 1,16 1,17

F3 2 513 2 482 2 682 2 559 1,28 1,26 1,37 1,30

F4 2 418 2 697 2 437 2 518 1,23 1,37 1,24 1,28

F5 2 772 2 656 2 522 2 650 1,41 1,35 1,28 1,35

F6 2 213 2 680 2 280 2 391 1,13 1,36 1,16 1,22

F7 2 214 2 411 2 451 2 359 1,13 1,23 1,25 1,20

F8 - - - - -

Nota. Les blocs F8 n’ont pas été testés puisqu’ils ne possèdent pas de voile de pose.

Dans tous les cas, la rupture cohésive s’est produite dans l’épais-seur du mortier sans destruction du voile de pose.

2.3.3. Exploitation des résultats

Les résultats ont été analysés statistiquement. L’écart signifi catif entre les moyennes est de 0,18 MPa, pour un seuil de signifi cation(1) de 95 %.Analyse de la variance : valeur observée Fobs

(2) = 4,8 > valeur statis-tique Fisher-Snedecor F0,01 = 4,5.

Origine des blocs F5 F3 F4 F6 F7 F2 F1

Moyenne des résultats d’adhérence sur les 3 résultats individuels (N/mm²) 1,35 1,30 1,28 1,22 1,20 1,17 0,94

Ainsi, et si l’on excepte un résultat (F1), l’origine des blocs n’a pas d’incidence signifi cative sur la résistance à l’adhérence du mortier-colle.On observera en outre que les valeurs sont sensiblement supérieures à celle proposées pour le futur DTU 20.1 (voir tableau au § 2.2.2).

Résultats comparables : les résistances des séries sont égales (pas de déviation).

Résultat signifi cativement plus faible avec

une probabilité de 95 %.

(1) Seuil de signifi cation : représente la probabilité d’avoir les moyennes des séries signifi cativement différentes (écart entre les moyennes supérieur à l’écart signifi catif calculé).

(2) Valeur observée Fobs sur les séries de résultats = variance entre les séries/variance résiduelle (à l’intérieur de chacune des séries).

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2.4. Constitution des assemblages pour les essais de cisaillement

Les essais sont réalisés selon les modalités de la norme NF EN 1052-3 (avril 2003) « Méthodes d’essai de la maçonnerie – Partie 3 : Détermination de la résistance initiale au cisaillement », avec une seule contrainte de précompression.

2.4.1. Découpe des éléments

La norme propose 2 possibilités pour la confection des assem-blages. Afi n de limiter le nombre de joints à réaliser, les essais de type B selon le tableau 2 de la norme ont été retenus. L’assemblage est ainsi constitué d’un seul joint.

Voile de pose éventuelle

Voile de pose éventuelle

l = 310 mms

h =

175

mm

1

h =

87

mm

2

Éléments demaçonnerie

Mortier

DécoupeGrésage – sauf pour les blocs F7 (blocs de catégorie de

tolérances dimensionnelles D3) et F2 (blocs de catégorie de tolérances dimensionnelles D4 mais rectifiées en usine)

Figure 4 - Dimensions des assemblages

Les blocs sont découpés aux dimensions nécessaires (voir fi gure 6) pour obtenir un assemblage adéquat de deux éléments.

Figure 5 - Exemple de blocs avant préparation

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Figure 6 - Éléments de bloc après découpe

Figure 7 - Bloc après rectifi cation de la face de pose

2.4.2. Détermination des sections

des assemblages

Le pourcentage de vides des sections des éléments de maçonnerie est mesuré selon la norme NF EN 772-2 (mars 1999) « Méthodes d’essai des éléments de maçonnerie – Partie 2 : Détermination du pourcentage de vides dans les éléments de maçonnerie en béton (par empreinte sur papier) », par méthode de pesées.Soit : Au, la surface brute de la section de l’assemblage (mm²), Ai, la surface nette de la section de l’assemblage ôtée des

vides (mm²), Mpu, la masse du papier découpé à la section de l’assem-

blage (g), Mpv, la masse du papier découpé représentant la surface des vides (g).

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Échantillons/ fabricant

Surface brute

Au

(mm²)

Mpu

(g)

Mpv

(g)

Pourcentage de vides

Mpv

Mpu

(%)

Surface nette

Ai =

x Au

(mm²)

Épaisseurs moyennes des parois

Exté-rieures

(mm)

Inté-rieures

(mm)F1 61 035 36,00 21.58 59,9 24 448 17,4 17,2

F2 62 088 36,73 22,61 61,6 23 868 18,0 16,5

F3 61 380 36,02 21,85 60,7 24 146 17,5 19,1

F4 60 873 35,25 22,02 62,5 22 847 17,7 16,8

F5 60 645 35,51 21,61 60,9 23 739 18,4 17,2

F6 61 464 35,75 21,89 61,2 23 829 17,5 18,1

F7 62 000 36,55 22,31 61,0 24 155 17,5 19,0

F8 61 690 36,28 22,04 60,7 24 213 18,9 18,7

2.4.3. Confection des assemblages

Après séchage en température ambiante, les assemblages ont été réalisés suivant les recommandations de mise en œuvre et de pose du mortier préconisées par les fabricants de mortier-colle. Quatre mortiers différents (M1, M2, M3, M4) et deux types d’outil ont été utilisés :

- une pelle crantée de largeur 200mm utilisée pour l’application des mortiers référencés M1, M3, M4, permettant une distribution constante et le calibrage du mortier sur le voile de pose. La partie dentelée de la pelle permet de réaliser des cordons plus impor-tants au droit des parois longitudinales du bloc.

Figure 8 - Pelle crantée pour bloc de 200 mm

- Un rouleau de largeur 200 mm utilisé pour le mortier référencé M2, permettant l’étalement uniforme, d’épaisseur constante d’en-viron 2 mm sur la surface du voile de pose.

- 17 -

Figure 9 - Application du mortier à l’aide de la pelle crantée

Figure 10 - Rouleau de distribution

- 18 -

Figure 11 - Étalement du mortier M2 à l’aide du rouleau

L’assemblage des 2 éléments de maçonnerie est réalisé par une simple pose de l’un sur l’autre comme dans le cas d’un montage courant.Dans ce cas, il n’y a évidemment pas de décalage latéral des blocs entre eux.

Figure 12 - Assemblage des 2 éléments

Afi n de compléter cette expérimentation, il a été décidé de réaliser les essais de cisaillement sur une série de blocs (F8) dont le voile de pose a été découpé à la limite de son épaisseur (sur environ 5 mm). L’assemblage a été réalisé au rouleau à l’aide du mortier M2.

- 19 -

Figure 13 - Échantillons (F8) après découpe du voile de pose

La mise en œuvre du mortier a été faite comme dans le cas des autres blocs avec voile de pose.

Figure 14 - Mise en oeuvre du mortier M2 sur blocs sans voile de pose

2.4.4. Conservation et conditionnement

des assemblages

Après confection, les assemblages sont conditionnés à une tempé-rature de 20 °C ± 5 °C pendant 28 jours ± 3 jours.

Durant le conditionnement, chaque assemblage est préchargé par une contrainte verticale comprise entre 2.10-3 MPa et 5.10-3 MPa (masse de chargement comprise entre 5 kg et 12 kg).

- 20 -

Figure 15 - Chargement pendant le séchage

2.4.5. Synthèse des assemblages réalisés

Le tableau ci-dessous indique l’ensemble des couples constitués :

Échantillons/fabricant de blocs

Fabricant de mortier

Nombre d’assemblagespour cisaillement

F1F2

M1M2M3M4

2 (blocs) x 4 (mortiers) x 3 = 24

F4F5F6F7

M1M2 4 (blocs) x 2 (mortiers) x 3 = 24

F3 M1 3F8 M2 3

Soit au total 54 assemblages constitués de 108 blocs de béton.

2.5. Essais de cisaillement

Une série d’essais constitue 3 essais de résistance au cisaillement, réalisés avec la même contrainte de précompression, sur 3 assem-blages identiques (même origine de blocs et même mortier).

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2.5.1. Mise en place des assemblages sur

la machine d‛essai

2020

20 2089

131

67

ee

47

67

h = 1751h = 872

l=

310

s

t = 2bj

Ø 12

Ø 12 Ø 12

ép. 15

ép. 15

ép. 15 ép. 15

1/2 Fp,i 1/2 Fp,i

F

Dimensions en mm

e : distance entre l’axe du joint et celui des rouleaux d’appui et de chargement = ls /15= 21 mm.

tbj : épaisseur nominale du joint de mortier = 2 mm

Figure 16 - Application de la charge sur l’assemblage

La charge de cisaillement est appliquée par l’intermédiaire de plaques et de rouleaux d’appuis et de chargement en acier (libre rotation sur les rouleaux d’appuis, libre déplacement horizontal sur les rouleaux de chargement). Un matériau d’interposition permet de répartir uniformément la charge entre les plaques et la surface des éléments.

Dimensions des plaques d’appuis :

- longueur = w : 200 mm,

- largeur = h2 : 87 mm,

- épaisseur : 15 mm.

- 22 -

2.5.2. Choix de la force de précompression

Les essais sont réalisés avec une seule contrainte de précompression.

Soit : Ai : section transversale des assemblages ôtée des vides

(mm²), Fpi : charge de précompression appliquée sur l’assem-

blage (N), fpi : contrainte de précompression appliquée sur l’assem-

blage (MPa), fpi = Fpi / Ai

Le choix de la contrainte de précompression appliquée est de fpi = 0,2 MPa.

Échantillons/Fabricant fpi(MPa)

Ai(mm²)

Fpi(kN)

F1

0,2

24 448 4,9

F2 23 868 4,8

F3 24 146 4,8

F4 22 847 4,6

F5 23 739 4,7

F6 23 829 4,8

F7 24 155 4,8

F8 24 213 4,8

2.5.3. Choix de la vitesse de montée en

charge

Le choix de vitesse de montée en charge appliquée fpi,v est de 0,4 MPa/min.

Échantillons/Fabricant fpi,v(MPa/min)

Ai(mm²)

Fpi,v(kN/s)

F1

0,4

24 448 0,16

F2 23 868 0,16

F3 24 146 0,16

F4 22 847 0,15

F5 23 739 0,16

F6 23 829 0,16

F7 24 155 0,16

F8 24 213 0,16

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2.5.4. Matériel utilisé

- Application de la charge de cisaillement : presse d’essai de classe 1 selon NF EN 12390-4.

- Application de la charge de précompression : vérin associé à un capteur de force d’erreur de justesse < 1 % de la force lue.

2.5.5. Résultats Le montage des assemblages a été réalisé du 8 au 28 novembre 2005. Les essais de cisaillement ont été réalisés du 9 au 23 décembre 2005.

Soit : Ai : section transversale des assemblages ôtée des vides

(mm²), Fi,max : charge maximale de cisaillement obtenue sur l’assem-

blage (N), fvoi : résistance au cisaillement obtenue sur l’assemblage

(MPa). Alors fvoi = Fi,max / 2Ai

Figure 17 - Machine d’essai de cisaillement sur assemblage

Figure 18 - Montage d’essai avec précompression

- 24 -

Figure 19 - Cisaillement des blocs F3 collés avec M1 (après écartement des plaques latérales de précompression)

Type de rupture Pour l’ensemble des assemblages, la rupture par cisaillement se produit au niveau du joint. Quel que soit l’assemblage testé, entre 50 % et 80 % de la surface de rupture est présente dans le mortier, la surface de rupture complémentaire étant présente à l’interface mortier-bloc.

- 25 -

Figure 20 - Cisaillement des blocs F1 collés avec M1



- 26 -




- 27 -

Fabricant mortier

Fabricant blocs

M1 M2 M3 M4

Charge maximale de cisaillement (kN)




F1,max F2,max F3,max Moy. F1,max F2,max F3,max Moy. F1,max F2,max F3,max Moy. F1,max F2,max F3,max Moy. 65,2 60,3 61,3 62,3 48,9 50,8 49,6 49,8 60,0 65,4 61,6 62,3 70,2 71,0 61,6 67,6

Résistance au cisaillement (MPa)




f1,voi f2,voi f3,voi Moy. f1,voi f2,voi f3,voi Moy. f1,voi f2,voi f3,voi Moy. f1,voi f2,voi f3,voi Moy.

F1

1,33 1,23 1,25 1,27 1,00 1,04 1,01 1,02 1,23 1,34 1,26 1,27 1,44 1,45 1,26 1,38 Charge maximale

de cisaillement (kN)Charge maximale



de cisaillement (kN)F1,max F2,max F3,max Moy. F1,max F2,max F3,max Moy. F1,max F2,max F3,max Moy. F1,max F2,max F3,max Moy. 58,7 51,2 58,1 56,0 58,3 50,4 53,0 53,9 66,3 65,5 66,9 66,2 66,6 64,0 54,0 61,5





f1,voi f2,voi f3,voi Moy. f1,voi f2,voi f3,voi Moy. f1,voi f2,voi f3,voi Moy. f1,voi f2,voi f3,voi Moy.

F2

1,23 1,07 1,22 1,17 1,22 1,06 1,11 1,13 1,39 1,37 1,40 1,39 1,40 1,34 1,13 1,29 Charge maximale

de cisaillement (kN)F1,max F2,max F3,max Moy. 65,1 64,0 69,0 66,0


f1,voi f2,voi f3,voi Moy.

F3

1,35 1,33 1,43 1,37 Charge maximale


de cisaillement (kN)F1,max F2,max F3,max Moy. F1,max F2,max F3,max Moy. 46,4 54,2 50,2 50,3 63,4 52,3 61,5 59,1



f1,voi f2,voi f3,voi Moy. f1,voi f2,voi f3,voi Moy.

F4

0,96 1,12 1,04 1,04 1,31 1,08 1,27 1,22 Charge maximale






F5

1,46 1,34 1,41 1,40 1,30 1,29 1,38 1,32 Charge maximale






F6

1,24 1,21 1,24 1,23 1,73 1,33 1,57 1,55 Charge maximale





f1,voi f2,voi f3,voi Moy. f1,voi f2,voi f3,voi moy.

F7

1,54 1,55 1,84 1,64 1,78 1,58 1,79 1,72 Charge maximale

de cisaillement (kN)F1,max F2,max F3,max Moy. 46,4 59,4 54,9 53,6


f1,voi f2,voi f3,voi Moy.

F8

0,96 1,23 1,13 1,11

- 28 -

2.5.6. Exploitation des résultats

Les résultats ont été analysés statistiquement. L’écart entre les moyennes des séries de résultats permet de vérifi er si le mortier ou l’origine des blocs à une incidence ou non sur les résultats de cisaille-ment. Les analyses de variances sont présentées en annexe A.

Incidence du mortier : pour chacune des origines de blocs testés, les résultats de cisaillement sont globalement similaires, quel que soit le type de mortier.

Seul un mortier (M2) présente des résultats de cisaillement sensi-blement plus faibles pour une origine de blocs (F1).

Incidence des origines de blocs : pour chacun des mortiers testés, les résultats de cisaillement sont globalement similaires, quelle que soit l’origine des blocs.

Seuls les blocs de catégorie de tolérance dimensionnelle D3 (F7) présentent des résultats de cisaillement sensiblement plus forts pour les 2 mortiers testés (M1 et M2).

2.6. Analyse des résultats

1) La pose collée à joint mince sur des blocs en béton permet d’ob-tenir des résistances au cisaillement comparables, quels que soient l’origine des blocs (avec ou sans voile de pose) et le mortier-colle utilisé. Seul un compte présente un résultat statistiquement diffé-rent, sans raison apparente puisque le couple ne possède pas de particularité de constitution.

2) Les blocs rectifi és industriellement en usine (blocs F2) présentent des résultats de cisaillement comparables à ceux des blocs rectifi és dans des conditions de laboratoire.

3) La pose du joint au rouleau (mortier M2) ou à la pelle (mortiers M1, M3 et M4) ne fait pas apparaître de différence signifi cative sur la résistance au cisaillement.

4) Les blocs non rectifi és de catégorie de tolérance dimensionnelle D3 (blocs F7) possèdent des résistances au cisaillement légèrement supérieures à celles des blocs de catégorie de tolérance dimension-nelle D4.

2.7. Conclusion La publication des normes européennes concernant les éléments de maçonnerie (série EN 771) et leurs compléments nationaux, ainsi que celle des mortiers (série EN 998) a justifi é la mise à jour du DTU 20.1 « Ouvrages en maçonnerie ».

L’utilisation sur chantier des blocs à coller (classes de tolérance D3 et D4 de la norme NF EN 771-3 et de son complément national NF P 12-023-2) et des mortiers de joints minces (T de la norme EN 998-2) nécessite une clarifi cation des textes de référence.

Des essais en laboratoire ont été réalisés sur des blocs en béton provenant de 6 fabricants différents répartis géographiquement sur le territoire national et 4 fabricants de mortier. Les montages ont été réalisés selon les préconisations des fabricants de mortier à l’aide soit d‘une pelle soit d’un rouleau, et en choisissant l’un des modes de pose lorsque les 2 étaient possibles.

C’est au total plus de 60 essais d’adhérence et de cisaillement qui ont été effectués.

- 29 -

Après analyse statistique, les essais ont permis de confi rmer le caractère générique du béton de blocs vis-à-vis du comportement mécanique de l’ensemble bloc/mortier. Un essai complémentaire a également démontré que l’absence de voile de pose n’a pas d’im-pact sur le comportement de l’assemblage.

De même, les essais montrent que la nature (composition) du mortier n’a pas d’infl uence sur les résultats.

En conclusion, l’étude a justifi é la validité de l’intégration dans le DTU 20.1 de la pose collée des blocs en béton moyennant les précautions d’usage suivantes :

- les blocs doivent être conformes à la norme européenne et son complément national (catégories D3 et D4) ;

- les mortiers performanciels doivent avoir été conçus pour cet usage. Ils doivent par ailleurs respecter des spécifi cations mini-males, relatives à plusieurs caractéristiques physiques (voir tableau dans le présent rapport) ;

- dans la mesure où un fabricant de mortier l’indique, le metteur en œuvre devra impérativement respecter les préconisations d’utili-sation d’un outillage spécifi que éventuel.

Bibliographie Montage des maçonneries de petits éléments à joints minces de mortier-colle.

PCA/ CERIB, CSTB, CTTB, SNMI, UNM, décembre 1994.

Dran Francis Intérêt des maçonneries de petits éléments montées à joints

minces. Rapport Technique CERIB n° 18, décembre 1996.

Merlet Jean-Daniel Innovation dans la maçonnerie : la technique de pose à joints

minces. Cahiers du CSTB 3050 Livraison 390, juin 1998.

Dran Francis Blocs en béton pour maçonneries montées à joints minces : défi ni-

tion et processus. Rapport Technique CERIB n° 39, 1998.

- 30 -

Annexe –Exploitation

des résultatsde résistancesau cisaillement

L’exploitation des résultats de résistance au cisaillement est réalisée à partir des analyses de variances (voir fi che pratique n° 359 du Mémento Qualité du CERIB).

Facteur étudié : origine du mortier (facteur constant : origine des blocs)

- Blocs F1 L’écart signifi catif entre les moyennes est de 0,18 MPa, pour un

seuil de signifi cation(1) de 99 %. Analyse de la variance : Fisher-Snedecor F0,01 = 8 < Fobs

(2) = 16.

Origine du mortier M4 M3 M1 M2Moyenne des résultats de cisaillement sur les 3 résultats individuels (MPa) 1,38 1,27 1,27 1,02

- Blocs F2 L’écart signifi catif entre les moyennes est de 0,26 MPa, pour un

seuil de signifi cation de 99 %. Analyse de la variance : Fisher-Snedecor F0,05 = 4 < Fobs = 5 < Fisher-Snedecor F0,01 = 8.

Origine du mortier M3 M4 M1 M2Moyenne des résultats de cisaillement sur les 3 résultats individuels (MPa) 1,39 1,29 1,17 1,13

- Blocs F4 Le mortier n’a aucune incidence sur la résistance au cisaillement. Analyse de la variance : Fobs = 5 < Fisher-Snedecor F0,05 = 8 < Fisher-Snedecor F0,01 = 21.

Origine du mortier M2 M1Moyenne des résultats de cisaillement sur les 3 résultats individuels (MPa) 1,22 1,04

Résultats comparables : les résistancesdes séries sont égales (pas de déviation).

Résultat signifi cativement plus faible avec




(1) Seuil de signifi cation : représente la probabilité d’avoir les moyennes des séries signifi cativement différentes (écart entre les moyennes supérieur à l’écart signifi catif calculé).

(2) Valeur observée Fobs sur les séries de résultats = variance entre les séries/variance résiduelle (à l’intérieur de chacune des séries).

- 31 -





- Blocs F7 On n’observe pas d’écart entre les séries : la variance résiduelle

est supérieure à la variance entre les séries.





- 32 -

Facteur étudié : origine des blocs (facteur constant : origine du mortier)

- Mortier M1 L’écart signifi catif entre les moyennes est de 0,21 MPa, pour un

seuil de signifi cation de 99 %. Analyse de la variance : Fisher-Snedecor F0,01 = 5 < Fobs = 15.

Origine des blocs F7 F5 F3 F1 F6 F2 F4Moyenne des résultats de cisaillement sur les 3 résultats individuels (MPa) 1,64 1,40 1,37 1,27 1,23 1,17 1,04


seuil de signifi cation de 99 %. Analyse de la variance : Fisher-Snedecor F0,01 = 5 < Fobs = 14.

Origine des blocs F7 F5 F3 F1 F6 F2 F4Moyenne des résultats de cisaillement sur les 3 résultats individuels (MPa) 1,64 1,40 1,37 1,27 1,23 1,17 1,04


seuil de signifi cation de 99 %. Analyse de la variance : Fisher-Snedecor F0,05 = 8 < Fobs = 10 < Fisher-Snedecor F0,01 = 21.

Origine des blocs F2 F1Moyenne des résultats de cisaillement sur les 3 résultats individuels (MPa) 1,39 1,27

- Mortier M4 On n’observe pas d’écart entre les séries : la variance résiduelle

est supérieure à la variance entre les séries.

Origine des blocs F2 F1Moyenne des résultats de cisaillement sur les 3 résultats individuels (MPa) 1,39 1,27


Résultat signifi cativement plus fort avec





Matériaux

Activités productives

Qualité

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