Rapport de laboratoire BÉTON ET MORTIER

ÉCOLE DE TECHNOLOGIE SUPÉRIEURE

UNIVERSITÉ DU QUÉBEC

RAPPORT DE LABORATOIRE BÉTON ET MORTIER

ÉLÉMENTS DE MATÉRIAUX DE CONSTRUCTION CTN104-04

PAR

ÉQUIPE 8

Christophe BERGERON BERC12079409

Alex LUSSIER LUSA03019404

Joey THOMASSIN THOJ07049402

Arianne VINCENT VINA04599406

MONTRÉAL, LE 10 DÉCEMBRE 2015


i

Table des matières

INTRODUCTION...................................................................................................................................... 1

CARACTÉRISTIQUES DES MATÉRIAUX UTLISÉS ......................................................................... 2

DOSAGE D'UN BÉTON POUR TROTTOIR SELON LA MÉTHODE DE L'ACI ............................ 4

1. Résultats des calculs ........................................................................................................ 4

2. Détails des calculs ............................................................................................................. 5

Masses cibles des constituants granulats SSS ..................................................... 5

Gâchée d’essai granulats à disposition ................................................................. 5

Ajustement de l’eau ..................................................................................................... 5

3. Analyse des calculs ........................................................................................................... 6

GÂCHAGE DU BÉTON ............................................................................................................................ 7

ÉCHANTILLONAGE DU BÉTON .......................................................................................................... 8

1. Présentation de l’essai .................................................................................................... 8

Consolidation par pilonnage .................................................................................... 8

Consolidation par vibration ...................................................................................... 9

CALCULS DES PROPORTIONS RÉELLES DU BÉTON ................................................................. 10

1. Résultats des calculs ..................................................................................................... 10

2. Détail des calculs ............................................................................................................ 10

Masse SSS avec l’équation ........................................................................................ 10

Calculer Fρ .................................................................................................................... 11

Calculer la teneur SSS (kg/m³ de béton) ........................................................... 11

Trouver les volumes ................................................................................................. 11

3. Analyse des calculs ........................................................................................................ 11


ii

ESSAIS SUR LE BÉTON FRAIS ( AFFAISSEMENT,TEMPÉRATURE,MASSE VOLUMIQUE,

TENEUR EN AIR) ................................................................................................................................. 12

1.Présentation de l’essai .................................................................................................. 12

2. Résultats de l’essai ........................................................................................................ 12

3. Détail des calculs ........................................................................................................... 13

Volume du récipient ................................................................................................. 13

Masse volumique du béton .................................................................................... 13

4. Analyse des résultats ................................................................................................... 13

GÂCHAGE DU MORTIER .................................................................................................................... 14

CALCULS DES PROPORTIONS RÉELS DU MORTIER ................................................................. 15

1. Résultats des calculs ..................................................................................................... 15

2. Détail des calculs ............................................................................................................ 16

ESSAIS SUR LE MORTIER FRAIS (MASSE VOLUMIQUE,TEMPÉRATURE,ÉTALEMENT) 18

1. Résultats des essais ....................................................................................................... 18

2. Analyse des résultats .................................................................................................... 18

ÉCHANTILLONAGE DU MORTIER .................................................................................................. 20

1. Présentation de l’essai ................................................................................................. 20

2. Comparaison des résultats obtenus de toutes les équipes concernant le

mortier frais ..................................................................................................................... 21

3. Analyse des résultats .................................................................................................... 22

RÉSISTANCE À LA COMPRESSION ................................................................................................. 24




Taux de chargement moyen ................................................................................... 27


iii

Surface du cylindre ................................................................................................... 27

Rapport L/D ................................................................................................................. 27

Résistance atteinte fc’ ............................................................................................... 28

4. Analyse des résultats des éprouvettes de béton ................................................ 28

5. Analyse des résultats des éprouvettes de mortier ............................................ 29

RÉSITANCE DU BÉTON DURCI EN FLEXION ............................................................................... 32




Portée libre de la poutre ......................................................................................... 34

Taux de chargement moyen ................................................................................... 34

Module de rupture .................................................................................................... 34

4. Analyse des résultats ................................................................................................... 34

CONCLUSION ........................................................................................................................................ 36

BIBLIOGRAPHIE .................................................................................................................................. 37

LES ANNEXES ........................................................................................................................................ 38

Évaluation de l’équipe ....................................................................................................... 39


iv

LISTE DES FIGURES

Figure 1. Rupture du cylindre 1 de béton durci lors de l’essai de la résistance en compression

......................................................................................................................................... 25


......................................................................................................................................... 25

Figure 3. Rupture du cylindre non compacté de béton durci lors de l’essai de la résistance en

compression ..................................................................................................................... 25

Figure 4. Rupture du cylindre 1 de mortier durci (ciment de type 10 avec retardateur) lors de

l’essai de la résistance en compression ............................................................................ 26

Figure 5. Rupture du cylindre 2 de mortier durci (ciment de type 10 avec retardateur) lors de

l’essai de la résistance en compression ............................................................................ 26

Figure 6. Rupture du cylindre 1 de mortier durci (ciment de type 30) lors de l’essai de la

résistance en compression ............................................................................................... 27

Figure 7. Rupture du cylindre 2 de mortier durci (ciment de type 30) lors de l’essai de la

résistance en compression ............................................................................................... 27

Figure 8. Contraintes de flexion sur une poutre ........................................................................ 32

Figure 9. Appui et portée de la poutre à l’essai de flexion ........................................................ 32

Figure 10. Rupture de la poutre de béton à essai de résistance en flexion ............................... 33


v

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Synthèse des matériaux et leurs essais .................................................................. 2

Tableau2. Évaluation de l’humidité des granulats ...................................................................... 4

Tableau 3. Masses cibles pour une gâchée d’essai (calcul fait lors du laboratoire) .................... 4

Tableau 5. Bilan des matériaux utilisés .................................................................................... 10

Tableau 6. Caractéristiques du béton frais ............................................................................... 10

Tableau 7. Essai sur le béton frais ........................................................................................... 12

Tableau 8. Composition des mélanges du mortier ................................................................... 15

Tableau 9. Évaluation de l'humidité des granulats.................................................................... 15

Tableau 10. Caractéristiques du mortier frais ........................................................................... 18

Tableau 11. Comparaison des tests sur le mortier fais des équipes de la classe .................... 21

Tableau 12. Résultats des essais sur la mesure de la résistance en compression des cylindres

de béton durci ................................................................................................................... 25

Tableau13. Résultats des essais sur la mesure de la résistance en compression des cylindres

de mortier durci ................................................................................................................. 26

Tableau14. Comparaison de la résistance en compression des mortiers des équipes de la

classe ............................................................................................................................... 29

Tableau 15. Résultats des essais sur la mesure de la résistance à la flexion ........................... 33


1

INTRODUCTION

Malgré souvent critiqués, le béton et le mortier restent malgré tous des matériaux de

base pour la construction et cela à cause de leurs nombreuses propriétées chimiques et

physiques avantageuses. Le béton est souvent utilisé pour faire des fondations, des murs de

soutènement, des colonnes et ce genre d’ouvrage. Malheureusement le béton à beaucoup de

résistance à la compression et très peu à la traction, mais on peut ajouter des barres

d’armatures pour construire des ouvrage avec une plus grande résistance à la flexion. Le

mortier est un matériau utilisé pour amalgamer des briques de béton, des briques d’argiles, des

roches ou d’autres éléments de gros volumes. Les essais en laboratoire sur le béton et sur le

mortier sont particulièrement importants afin de confectionner des mélanges qui seront

approprié pour un usage spécifique. Pour ce laboratoire nous allons effectuer des essais sur les

propriétés du béton et du mortier. Les objectifs de ces laboratoires sont de se familiarisé avec

les principes de base du dosage du béton et du mortier, de faire une composition pour une

application spécifique, de faire des ajustements les dosages des ingrédients du béton et ensuite

de faire des tests sur les propriétés du béton et du mortier. Les essais seront réalisés pour

évaluer les propriétés du béton et du mortier seront les tests d’affaissement (test d’étalement

pour le mortier), de masse volumique, de teneur en air et la mesure de la résistance à la flexion

(poutre de béton) et à la compression (colonne de béton et cylindre de mortier).


2

CARACTÉRISTIQUES DES MATÉRIAUX UTLISÉS

Tableau 1 : Synthèse des matériaux et leurs essais

Matériau Caractéristiques Essai Norme

applicable

Ciment Type GU

Dosage du béton

MTQ3101

CAN/CSA A23.2-2C

Dosage du mortier

Adjuvant Retardateur

Dosage du mortier

Accélérateur Dosage du

mortier

Sable naturel lavé

Provenance : bomix

Type : sable naturel, séché et lavé

Calibre : 5-0 mm

Producteur : daubois

Dosage du béton

MTQ3101

CAN/CSA A23.2-2C

Dosage du mortier

Granulat concassé pierre concassée

Provenance : laval

Type : calcaire concassé

Producteur : carrières bonix

Sphéricité : cubique

Angularité : angulaire

Surface : rugueuse

MTQ3101

CAN/CSA A23.2-2C

Dosage du béton

Le béton est un mélange de granulat et de pâte. Le granulat se consiste de sable et de

gravier ou de pierre concassée. La pâte est composée de liants (ciment Portland), d’eau et

d’air. Elle sert à joindre les particules par la réaction chimique entre le ciment et l’eau. Les

granulats doivent être bien choisis puisqu’ils représentent 60% à 75% du volume total. Ainsi la

qualité du béton dépendra de ce facteur ainsi que de la qualité de la pâte. Les ciments Portland


3

sont des liants hydrauliques constitués de silicates de calcium hydrauliques auxquels du gypse

est ajouté (4% à 6%) permettant de contrôler la prise, le retrait de séchage et le gain de

résistance. La quantité et la pureté de l’eau sont également un facteur très important dans le

béton. Il est préférable d’utiliser le moins d’eau possible lors de la confection de celui-ci pour

obtenir une pâte peu poreuse résultant directement d’un béton plus résistant (rapport eau/liant).

Un excès de saletés dans l’eau peut affecter grandement la durabilité du béton. Pour que l’eau

soit considérée acceptable, elle doit contenir moins de 2000 ppm de solide dissous. Avant

d’utiliser les matériaux servant au mélange du béton, il est important de s’assurer que leur

entreposage a été fait selon la norme CSA A23.2-2C Confection de mélange de béton en

laboratoire.

Dans notre cas, les gros granulats utilisés étaient cubiques et angulaires. Lors de la

confection de béton, les caractéristiques recherchées pour favoriser la maniabilité et l’enrobage

des granulats sont cubiques ayant une forte angularité. Il est donc possible de dire que les

granulats utilisés lors de la confection du béton pour le trottoir avaient bien été choisis et

respecte la norme MTQ 3101.

Les granulats fins ont été fournis par Sable L.G et préparés par les techniciens du

laboratoire. Ceux-ci sont du sable naturel lavé et séché d’un calibre de 5mm Il est donc vrai de

dire que ceux-ci respectaient les critères d’utilisation soit de passer au travers du tamis 5mm.

Le ciment Portland était également fourni et préparé par les techniciens. Les résultats

dans le certificat de ciment hydraulique à usage général fourni par la firme Holcim démontrent

que le ciment est conforme à la norme en vigueur CSA A3001-08. Il était entreposé dans des

bacs de plastique fermé pour empêcher l’humidité d’y pénétrer. Il était donc conforme pour

l’utilisation.

L’eau utilisée était potable, on peut donc dire que celle-ci ne contenait aucune impureté

pouvant affecter les composantes du béton. Toutefois aucun test n’a été effectué.

Lors du mélange de toutes les composantes il est important d’utiliser l’équipement et les

techniques décrites dans la norme CSA A23.2-2C Confection de mélange de béton en

laboratoire.


4

DOSAGE D'UN BÉTON POUR TROTTOIR SELON LA MÉTHODE DE L'ACI

1. Résultats des calculs

Tableau2. Évaluation de l’humidité des granulats

Granulat fin Gros Granulat

Calcul de Mh 531,2 30

la teneur Ms 530,8

en eau ω% 0,075 0,2

Absorption Abs 1,02 0,57

Calcul de l'humidité h% -0,945 -0,37

Tableau 3. Masses cibles pour une gâchée d’essai (calcul fait lors du laboratoire)

Matériaux Masse des

constituants Granulats secs (Kg)

Masses cibles des constituants

Granulats SSS (Kg)

Gâchée d'essai Granulats à disposition (Kg)

Eau 5,50 5,50 5,44

Ciment 13,50 13,50 13,50

Gros Granulat 30,00 30,30 30,11

Granulat fin 16,00 16,09 16,15

Air - - -

Total 65,00 65,39 65,39


5

Tableau 4. Masses cibles pour une gâchée d’essai (correction des calculs)

Matériaux Masse des

constituants Granulats secs (Kg)

Masses cibles des constituants

Granulats SSS (Kg)

Gâchée d'essai Granulats à

disposition (Kg)

Eau 5,50 5,50 5,76

Ciment 13,50 13,50 13,50

Gros Granulat 30,00 30,17 30,06

Granulat fin 16,00 16,16 16,01

Air - - -

Total 65,00 65,33 65,33

2. Détails des calculs

Masses cibles des constituants granulats SSS

( ) ( )

( ) ( )

Gâchée d’essai granulats à disposition

( ) ( )

( ) ( )

Ajustement de l’eau

( ) ( )

Donc, On ajoute 0,26 kg d’eau


6

3. Analyse des calculs

Après une vérification des résultats obtenus lors du laboratoire, ceux-ci s’avèrent faux.

Lors du calcul des masses cibles des constituants granulats SSS, l’absorption des granulats

fins et du gros granulat ont été interchangé faussant tous les résultats. Le tableau 3.2 présente

les données calculées en classe et le tableau 3.3 présente les données après vérification. On

peut observer une différence dans les masses cibles des constituants granulats SSS et dans la

gâchée d’essai granulats à disposition pour les gros granulats et les granulats fins ayant

finalement une répercussion sur la quantité d’eau qui doit être utilisé lors de la confection du

béton.

La différence remarquée est de 0.322 kg d’eau. Il n’y avait donc pas suffisamment d’eau

dans le mélange. Il est donc possible de prévoir les résultats de l’essai d’affaissement qui

seront présentés sous peu. Toutefois, il est favorable d’avoir un déficit d’eau que d’avoir un

surplus. La situation se corrige plus facilement et les résultats d’affaissement peuvent passer

sans aucune correction si la différence n’est pas trop grande.

Le rapport eau/liant est de 0,40 dans le cas de l’essai et de 0,42 si les bonnes données

avaient été utilisées. Ceci-ci respecte la norme NQ 2621-900 stipulant que selon la classe

d’exposition qui dans notre cas est C2 (ouvrage de béton non armé exposé aux chlorures et au

gel-dégel) doit avoir un rapport eau/liant inférieur à 0,45. Il est possible de dire que la pâte de

cette gâchée sera peu poreuse favorisant ainsi la durabilité de l’ouvrage.


7

GÂCHAGE DU BÉTON

Le gâchage du béton s’est effectué selon les normes du document de laboratoire

provenant de la norme CSA A23.2-2C, soit:

Humidifier le malaxeur et les instruments

- Cette manipulation a été suivie à la lettre.

Introduire dans le malaxeur environ 75% de la quantité de sable à utiliser.

- Cette manipulation a été effectuée selon la recommandation, toutefois la méthode est

approximative. Il est possible que la masse déversée ne fût pas de 75% de la masse totale

Introduire dans le malaxeur toute la masse de ciment et mettre en fonctionnement le

malaxeur pour homogénéiser les ingrédients secs.

- Puisque tous les ingrédients sont mélangés à sec, ceci fait beaucoup de poussière et des

particules fines sont perdues. Les quantités sont minimes, mais il faut toutefois en tenir

compte.

Ajouter l’eau de gâchage au complet dans le malaxeur en fonctionnement et malaxer jusqu’à

ce que le mélange soit homogène : environ 3 minutes

- Cette manipulation a été suivie à la lettre

Arrêter le malaxeur et introduire environ 75% de la masse des gros granulats et malaxer

jusqu’à ce que le mélange soit homogène : environ 2 minutes

- Cette manipulation a été effectuée selon la recommandation, toutefois la méthode est

approximative. Il est possible que la masse déversée ne fût pas de 75% de la masse totale

Arrêter le malaxeur et faire une évaluation visuelle de l’ouvrabilité et de la maniabilité du

béton :

- Si la consistance du béton semble être acceptable, évaluer les propriétés du béton frais;

- Si la consistance du béton ne semble pas être acceptable ou si l’essai d’affaissement rejette

la gâchée, ajuster les proportions des constituants et malaxer de nouveau la gâchée

jusqu’à satisfaction.

- Lors de l’arrêt du malaxeur, le béton semblait trop liquide. Toutefois, dû au manque

d’expérience des techniciens, un essai d’affaissement a été effectué et s’est avéré être

rejeté. Le restant des gros granulats et des granulats fins ont été ajoutés au mélange et

puis malaxés à nouveau. Les résultats ont été satisfaisants pas la suite.

Noter la masse finale des matériaux utilisée

- Voir les résultats au tableau 5. Bilan des matériaux utilisés


8

ÉCHANTILLONAGE DU BÉTON

1. Présentation de l’essai

L'échantillonnage du béton se résume à la confection et la cure des éprouvettes, la

méthode est suivie en fonction de la norme en vigueur CSA A23.2-3C.

Voici les principales étapes suivies lors de la confection des éprouvettes :

Enduire les moules (intérieur et extérieur) d’une légère couche d’huile pour faciliter le

démoulage

- Cette étape a été suivie à la lettre, mais il est à savoir qu'une présence trop prononcée

d'huile peut affecter le mélange de mortier en s'infiltrant du mélange et nuisant à la

réaction d'hydratation et diminuant sa résistance en compression.

Remplir les moules et le consolider

Le mode de remplissage et de consolidation est fonction de la maniabilité du béton, Pour

ce laboratoire, les cylindres seront consolidés par pilonnage et la poutre par vibration.

Consolidation par pilonnage

3 couches de volume égal

Nombre de coups par couche : 20 uniformément réparti

1re couche : pilonner sur toute la profondeur

2e et 3e couche : faire pénétrer le bourroir d’environ 25mm dans la couche sous-jacente

Après le pilonnage de chaque couche, frapper légèrement les côtés du moule

Araser la surface de l’éprouvette

- Cette étape est extrêmement liée à la minutie des techniciens. Étant donné que les

opérations ont été effectuées par des débutants il est à douter sur la compaction dans les

éprouvettes. Une mauvaise compaction se refléterait, encore une fois, dans le test de

résistance à la compaction du mortier.


9

Consolidation par vibration

Remplir en 2 couches

Utiliser, pour chaque couche un temps de vibration constant et relativement bref pour

éviter la ségrégation et le ressuage de surface et de paroi

Attention à la ségrégation

Ne pas ajouter de béton en cours de vibration

Araser la surface de l’éprouvette

- Cette étape a été suivie à la lettre

Mettre les éprouvettes de côté sur une surface horizontale rigide, exempte de vibrations

et autres perturbations, dans une pièce à 23 C.


Recouvrir les éprouvettes pour empêcher l’évaporation


Démouler les éprouvettes au bout de 24 heures. Les placer dans une chambre humide

pour la cure du béton.

- Les éprouvettes ont été démoulées après 20 heures toutefois le béton avait déjà

pris ce qui n’a pas affecté le démoulage. Elles ont été mises dans la chambre humide

par la suite.


10

CALCULS DES PROPORTIONS RÉELLES DU BÉTON


Tableau 5. Bilan des matériaux utilisés

Formulation initiale kg/gâchée

Bilan final kg/gâchée

Eau 5,44 5,44

Ciment 13,5 13,5

Gros granulats 30,11 30

Granulats fins 16,15 16

Tableau 6. Caractéristiques du béton frais

Matériaux Masse des matériaux

utilisés (kg) Masse SSS (kg)

Teneur SSS (kg/m³)

Volume (m³)

Eau 5,4 -0,1 5,2 193,4 0,193

Ciment 13,5

13,5 504,3 0,160

G.G. 30,0 -0,1 30,1 1124,9 0,416

G.F. 16,0 -0,2 16,2 603,4 0,221

Total 64,9

64,9 2426,0 0,991

Air 0,9

0,009

2. Détail des calculs

Masse SSS avec l’équation

(

)

(

)


11

Calculer Fρ

ρ

Calculer la teneur SSS (kg/m³ de béton)

Trouver les volumes

( )

3. Analyse des calculs

Les proportions réelles du béton sont calculées afin de s’assurer que la formulation soit

exacte et sans faille.

Avec ce calcul, il est possible de constater une différence de 0,1% quant au pourcentage

d’air dans le béton. L’air dans le béton peut affecter la résistance du béton lors du gel, il est

donc nécessaire de connaître les vrais résultats.

Il aurait été intéressant dans le cas d’un ouvrage de béton pour un trottoir, d’ajouter un

agent entraîneur d’air. Celui-ci a pour propriété de crée des micros bulle d’air dans le mélange

en ainsi augmenter la durabilité au gel-dégel et améliorer directement la résistance a l’écaillage

casé par les chlorures.


12

ESSAIS SUR LE BÉTON FRAIS ( AFFAISSEMENT,TEMPÉRATURE,MASSE VOLUMIQUE,

TENEUR EN AIR)


L’essai sur la teneur en air doit se faire en respectant la norme en vigueur CSA A23.2-

4C et avec les instruments prescrits par celle-ci. Cet essai sert à déterminer le pourcentage

d’air présent dans la gâchée de béton après le malaxage. L’échantillon utilisé doit être

représentatif de celle-ci. Pour cela, il est important de suivre la norme CSA A23.2-1C. Le béton

utilisé lors de l’essai doit être jeté, il ne peut pas être utilisé à nouveau puisque sa teneur en eau

a été modifiée.

Lors de l’essai sur l’affaissement, il est important de suivre la norme en vigueur CSA

A23.2-5C et d’utiliser les outils qui sont prescrits. Cet essai vise évaluer la consistance du béton

en vue de déterminer si celui-ci contient trop ou pas assez d’eau. Un faible affaissement (moins

de 25 mm) signifie un manque d’eau et un grand affaissement (plus de 50 mm) une quantité

trop élevée d’eau dans le mélange.

2. Résultats de l’essai

Tableau 7. Essai sur le béton frais

Essais sur le béton frais

Affaissement (mm) 25 mm

20,9

masse béton + contenant (M) 28,85

masse du contenant (B) 3,43

ρ kg/m³ masse du béton (C) C=M-B 17,20

volume 0,00709

masse volumique 2425,95

Teneur en air (%) 0,8%


13


Volume du récipient

Masse volumique du béton

4. Analyse des résultats

Au premier essai du test d’affaissement, le mélange contenait évidemment beaucoup

trop d’eau. Le reste des granulats a été ajouté et puis mélangé à nouveau. Lors du deuxième

essai, le béton avait un affaissement de 25mm qui selon la norme CSA A23.2-5C est le

minimum pour dire que l’essai est valide. Il est possible de faire un lien direct entre le manque

d’eau prouvé dans l’analyse du dosage d’un béton pour trottoir et ce résultat. Puisque la

quantité d’eau est minime, le test à tout de même passé malgré l’erreur.


14

GÂCHAGE DU MORTIER

Le gâchage du mortier c'est effectuer selon les normes du document de laboratoire, soit:

Mélanger les composantes sèche pendant environ une minute è la vitesse 1 du malaxeur.

- Cette manipulation a été suivi à la lettre.

Le cas échant introduire l'adjuvant dans l'eau.

-Le retardateur du mélange 2 a été ajouté dans l'eau au moins 15 minutes avant d'être

incorporer au mélange. Ce délai est a considérer, puisqu'une dilution, prolonger sur une

période de temps, pourrait atténuer les capacité de l'adjuvants chimiques

Incorporer doucement l'eau de gâchage au mélange pendant le malaxage, vous devriez

prendre environ trente secondes pour verser l'eau.

- Cette manipulation est l'une des plus déterminante dans l'opération de gâchage du

mortier, puisqu'il s'agit de l'incorporation de l'agent ( eau) qui démarre la réactivité du liant

( ciment ) . Donc, puisqu'il s'agit d'une opération manuelle l'eau n'a pas été versé

uniformément dans le mélange, ce qui peut créer certaine irrégularité au niveau du

mélange.

Une fois l'eau introduite, mélanger le tout pendant une minute à la vitesse 2 du malaxeur.


Arrêter le malaxeur et bien racler les parois et le fond du bol à mélanger avec une spatule

pour s'assurer d'avoir un mélange homogène.

- Il s'agit, encore une fois d'une opération relative à la compétence et la minutie du

technicien. Un opérateur prenant trop de temps pour cette opération pourrait rallonger les

opérations et erroné les test sur le mortier frais. D'un autre part, un opérateur pas assez

minutieux, ne permet pas au mélanger d'atteindre l'homogénéité ciblé, affectant par le fait

même la résistance à la compression du mortier puisque certaines portions du mélanges

seront mieux hydrater que d'autres. Le deuxièmes cas à plus de chances d'être

applicables dans le cas des essai de ce rapport de laboratoire.

Continuer le malaxage pendant une minute à la vitesse 2 du malaxeur.



15

CALCULS DES PROPORTIONS RÉELS DU MORTIER


Tableau 8. Composition des mélanges du mortier

Formulation pour 1 m3 de mortier (sable sec)

Masse des constituants

Avant correction (sable sec)

Après correction (sable à

disposition)

Ciment (kg/m3 de mortier

575 g 1040 g 1040 g

Eau (kg/m3 de mortier

290 g 520 g 519,5 g

Sable (kg/m3 de mortier)

1320 g 2440 g 2440,5 g

Accélérateur 650 ml pour 100Kg

de mortier

Retardateur 125 ml pour 1000 kg

de mortier 5ml 5ml

Masse de la gâchée (g)

4000 g 3999,5 g

Tableau 9. Évaluation de l'humidité des granulats

Granulat fin

Calcul de la teneur en eau

Masse humide (Mh) 524,8 g

Masse sèche (Ms) 524,3 g

( ) ) 0,20%

Absorption 1,021

Calcul de l'humidité h%= ω% - Abs% -1%

1 Donnée tiré du manuel disponible en laboratoire


16


Pour s'assurer que les mélanges de mortier de composition exacte et sans faille,

le protocole de laboratoire fourni une formulation pour 1 m3 de mortier. Cependant, il y

a une adaptation a faire a ce procédé pour deux raisons majeures. Tout d'abord, il s'agit

d'une formule pour 1m3 de mortier, qui est un volume, et il est nécessaire de

confectionner 4 kg, qui est une masse.

Tous les détails des calculs font référence aux tableaux des pages précédentes.

Il est à noter que nos essais ne contenait pas d'accélérateur et le retardateur à été

négliger dans le calculs de masse.

Voici la démarche scientifique utilisé pour convertir le volume en masse :

= 2185 g

(

)

À ce point, la masse de chaque constituant sec est connu. Par contre le granulat

fin utilisé dans le gâchage n'est pas totalement sec. Autrement dis, il contient déjà un

certaine quantité d'eau. Il a donc fallu ajusté la quantité d'eau pour ne pas modifier la

recette initiale.

Nous savons que cet eau est en excès car l'humidité obtenue est

négative, à cause de la formule d'humidité, en sachant que l'état SSS est

obtenue à l'absorption.

La masse de ciment reste constante.


17

La quantité de retardateur a été calculée par une règle de trois.

Ceci représente la démarche à suivre dans un cas idéal. Cependant, lors des

manipulations en laboratoire. Voici la démarche erronée suivie lors du laboratoire pour les

calculs de proportions réel.

Notre béton contient alors 23,9 g d'eau en excès. Cette erreur de calcul mène a une

quantité excédentaire en eau dans le mélange de mortier qui, hypothétiquement, diminuera sa

résistance en compression


18

ESSAIS SUR LE MORTIER FRAIS (MASSE VOLUMIQUE,TEMPÉRATURE,ÉTALEMENT)

1. Résultats des essais

Tableau 10. Caractéristiques du mortier frais


Tous les calculs sont clairement indiqués dans le tableau lui-même.

Les masses volumiques des mortier 1 et 2 sont différentes, respectivement 2157,0

kg/m3 et 2201,5 kg/m3 . Puisque chaque constituant des mélanges a été peser avec les même

proportions, et que l'eau et le sable possède une masse volumique relativement fixe, il est a

supposé que le ciment de type 10 et 30 ne possède pas la même masse volumique. Aussi, on

Essai sur le mortier frais

Mélange 1 Mélange 2

Type de ciment 30 10

Type d'adjuvant - retardateur

Masse volumique

kg/km3

Masse du mortier + contenant (M) kg

1027,8 1610,0 g

Masse du contenant (B) kg

747,2 g 747,2 g

Masse du mortier ( C ) C= M-B

kg 862,8 880,6

Volume du moule (V) 0,0004 m3 0,0004 m3

Masse volumique ( ρ ) ρ=C/V kg/km3

2157,0 2201,5

Température ( °C) 24,2 23,8

Étalement moyen ( % ) 100 92


19

sait que le ciment Portland à usage général possède une masse volumique de 1505 kg/m3 et

on retrouve plusieurs autres types de ciment sur le marché ayant des valeurs différentes de

celle-ci. L'ajout du retardateur a aussi pu modifier la valeur de la masse volumique, puisque

l'hydratation du mortier est une réaction exothermique elle a tendance a assécher le mélanger.

Alors un mélange dégageant plus de chaleur, évaporera plus d'eau et perdra en masse pour un

volume semblable. C'est aussi ce qui pourrait expliquer l'écart entre les deux masse volumique ,

puisque le mélange 2 contient un retardateur de prise qui à limiter la réaction d'hydratation

exothermique dans la même fenêtre temporel comparativement au mélange 1 .

La température du mélange 1 est plus élevée que celle du mélange 2, respectivement

24,2°C et 23,8°C . Ce résultat était attendu puisque l'hydratation du ciment est une réaction

exothermique. Donc, en ajoutant un retardateur de prise dans le mélange 2, la réaction

chimique a n'était pas au même stade dans les deux mortiers au moment de la prise de

données. Le mélange 1 a donc eu une réaction thermique plus prononcé que le mélange 1 en

grande partie à cause du retardateur de prise. Il est aussi a noter que le type de ciment peut

modifier cette valeur. Il est à savoir que cet valeur est considéré acceptable car la plupart des

fabricant conseille des valeurs entre 5 °C et 55°C .

L'étalement selon CSA-A179-04 Art. 7.2.2.3 doit être compris entre 100% et 115 %. Le

mélange 1 ayant une valeur de 100% on peut facilement le considérer comme acceptable

selon la norme. Cependant le mélange 2, a une valeur de 92 %, ce qui est inférieur à la norme.

Cet écart est tout a fait acceptable car le mélange comprend un retardateur de prise qui a pu

influencer à la baisse ce résultat. De plus on peux le constater avec les valeurs de masse

volumique de chacun des échantillons, le mélange 2 étant plus massif par unité de volume, il

s'oppose donc plus naturellement à tout mouvement, dans ce cas-ci l'écoulement. Autrement

dit, le mortier 2 est moins liquide que le mortier du mélange 1. L'écart du mélange 2 semble

être causé a la fois par le l'adjuvant chimique et sa masse volumique élevée.


20

ÉCHANTILLONAGE DU MORTIER


L'échantillonnage du mortier ce résume à la confection et la cure des éprouvettes.

Voici les principales étapes suivies lors de la confection des éprouvettes :

Enduire les moules (intérieur et extérieur) d'un légère couche d'huile pour facilité le

démoulage.

- Cette étape a été suivie à la lettre mais il est a savoir qu'une présence trop prononcé

d'huile peut affecter le mélange de mortier en s'infiltrant de le mélange et nuisant à la réaction

d'hydratation et diminuant sa résistance en compression.

Placer un rond en papier a fond des moules pour identifier l'éprouvette (numéro d'équipe

et type de mélange)

- La présence de papier peut réduire la quantité d'eau disponible pour les réactions

d'hydratation puisqu'il s'agit d'un matériau avec un forte capillarité.

Remplir les éprouvettes en trois couches. Pilonner chaque couche de vingt coups

uniformément répartis.

-Cette étape est extrêmement lié à la minutie des techniciens. Étant donné que les

opérations ont été effectué par des débutant il est à douter sur la compaction dans les

éprouvettes. Une mauvaise compaction se reflèterais, encore une fois , dans le test de

résistance à la compaction du mortier.

Araser et couvrir d'une membrane étanche.


Démouler les éprouvettes au bout de 24 heures. Les identifier au feutre. Les placer en

chambre humide pour la cure du béton. Nettoyer avec soin les moules.

- Lors du démoulage, le mélange 2 , avec retardateur, c'est révéler encore en étape de

prise. Autrement dit, il n'était pas prêt à être démoulé. Ce démoulage préliminaire a du

certainement effectuer la forme finale de l'échantillon. Si celui ne présente une forme pas

parfaitement cylindre, il sera difficile de le comparer adéquatement avec les autres poutrelles de


21

structure conforme. Il est imaginable que l'échantillon 2 présentera une résistance à la

compression réduite lors des essai de compression.

2. Comparaison des résultats obtenus de toutes les équipes concernant le mortier frais

Voici la liste des tableaux résumant les résultats des autres équipes ayant effectuer des

manipulations semblables. Ce rapport-ci traite des résultats de l'équipe 8, soit un mortier avec

du ciment de type 30 et un autre mélange du type 10 avec l'ajout cimentaire de retardateur.

Tableau 11. Comparaison des tests sur le mortier fais des équipes de la classe

Équipe Type de mélange

Masse

volumique

(kg/m3)

Température

(°C)

Étalement

(%)

1 type 10 1720 22,9 111

type 10 + retardateur 2213 24,8 117

2 type 10 2225 22,6 101

type 10 + accélérateur 2200 22,6 108

3 type 30 2180 22,3 11


4 Type 30 2195 23,1 102

Type 10 + accélérateur 2188 22,6 103

5 Type 30 2219 23,7 121

Type 10 + accélérateur 2237 21,9 136

6 type 10 2227 23,9 117


7 type 30 21578 23,7 104


8 type 30 2157 24,2 100


9 type 10 2184 23,0 127



22


Tout d'abord, pour le mélange 1 (ciment de type 30) il faut regarder les tableaux des

équipes 3,4, 5. Les valeurs de masse volumique varie entre 2219 et 2157 kg/m3 . La valeur la

plus basse est celle de l'équipe étudier. Il s'agit d'un résultat attendu puisqu'il y a eu trop d'eau

ajouter. On peut donc croire que la quantité d'eau présente dans le mortier a diminuer sa

densité puisque l'eau est plus légère que le sable et le ciment.

Ensuite, les température varient entre 22,3 et 24,2 °C.L'équipe à la valeur la plus haute.

Encore une fois, il s'agit d'un résultat explicable par une présence d'eau excédentaire. Il y avait

plus de molécules d'eau disponible pour réagir avec le ciment, augmentant le nombre de

réactions. Toutes ces réactions ont alors amplifier l'effet exothermique de la réaction,

augmentant la température.

Par ailleurs, les valeurs d'étalement varient entre 11 et 121 %. Il faut erroné la valeur de

11 % changeant la plage de donné de 100 à 121 %. L'équipe 8 a obtenue la valeur la plus

petite. Étonnamment, la présence d'eau en extra ne semble pas avoir affecter le test

d'étalement à la hausse comme la logique aurait pu laisser croire.

Dans tous les cas, l'équipe 8 a obtenue une valeur extremum comparativement aux

autres. Ces résultats suggérèrent que le mortier ne sera pas très efficace lors des tests de

résistance en compression.

Dans un autre ordre d'idée, le mélange 2 (ciment type 10 avec retardateur), il faut

regarder les résultats des équipes 1,3,6. Les masses volumiques varient entre 2202 et 2213

kg/m3. Il s'agit d'une plage de donnée beaucoup plus uniforme que dans les résultats sur le

mortier avec ciment de type 30. Cependant, l'équipe 8 représente la valeur minimale et cet

écart est explicable pour la même raison que dans le mélange 1 ci-dessus, puisque l'excès

d'eau est présent dans les deux mélange.

Les températures se situent entre 22,3 et 24,2°C, L'équipe 8 a obtenue encore une fois,

la valeur maximale. Ce résultats peut être expliqué de la même e manière que dans le mélange

1, ciment de type 30.

Pour terminer, les valeurs d'étalement ont une plage de données de 26 à 126 %. La

valeur de 26 % de l'équipe 3 peut être erroné, modifiant la plage de donnée de 92 à 126 %.

L'équipe 8 a obtenue la valeur minimale, comme pour le mélange 1. On peut déduire de ces


23

résultats que la présence d'eau excédentaire à favoriser la réaction chimique du mélange,

accélérant la prise du mélange. Ce qui se traduit par une diminution de la valeur d'étalement

moyenne. De plus, l'équipe 8, comparativement à l'équipe 3, a obtenue des valeurs d'étalement

inférieur avec le retardateur dans le mélange.

Pour terminer, les résultats de l'équipe 8 représentent, dans tous les cas, les valeurs

extremum des équipes. Plusieurs des ses écarts sont simplement explicable par l'eau en

surplus présente dans le mélange. Cependant les résultats obtenus en étalement sont

semblent incohérent et sont difficilement explicables. Avec les calculs erronés, il serait facile

d'imaginer que les manipulations ont été mal effectuées, faussant les données et créer ces

incohérences.


24

RÉSISTANCE À LA COMPRESSION


La résistance à la compression du béton est une propriété élémentaire en ce qui attrait

aux capacités structurales du matériau. En effet, c’est qui caractérise le mieux le béton et elle

est fortement reliée à la résistance à l’abrasion.

L’essai de résistance en compression permet de déterminer la contrainte ultime que

peut supporter un matériau. Pour ce faire, une éprouvette du matériau étudié est placée entre

deux plateaux qui exercent une certaine force. Dans le cadre de l’essai réalisé en laboratoire, la

force appliquée tendait à augmenter à vitesse constante de manière à ce que la charge soit

appliquée en un mouvement continu. Le test prend fin lorsque l’éprouvette se rompt, c’est-à-dire

le moment ou il y a apparition d’un réseau de fissures longitudinales

La norme qui s’applique à cet essai est Détermination de la résistance à la compression

d’éprouvettes de béton cylindriques : CAN/CSA A23.2-9C.

Conformément à cette norme, la préparation des éprouvettes pour l’essai varie selon le

matériau. En effet, les cylindres de mortier sont plus petits tandis que les cylindres de béton

sont plus volumineux car le diamètre d’un échantillon cylindrique de matériau doit avoir un

diamètre au moins égal à 3 fois la dimension maximale du plus gros granulat qui le constitue.

Ensuite, les cylindres de mortier ont été coiffés par un composé de souffre tandis que les

extrémités des cylindres de béton ont été surfacés par une fraiseuse.

Selon la norme, la charge appliquée sur les cylindres doit augmenter de 0,15 à 0,35

MPa par seconde. La valeur visée pour les manipulations sera donc la valeur moyenne de 0,25

MPa. Compte tenu que la machine exercice une force en newton, il faut convertir la valeur de la

charge appliquée. En raison des différences de l’aire d’application de la force sur chaque type

d’éprouvette, le taux de chargement moyen pour les éprouvettes de béton doit être de 2042

N/seconde et celui des éprouvettes de mortier de 983 N/seconde.

Trois matériaux soit un béton et deux mortiers (ciment de type 10 avec retardateur et

ciment de type 30) ont été étudiés lors de cet essai. Compte tenu des limitations des séances

de laboratoire, les essais n’ont pas pu être réalisé après 28 jours de cure humide pour tous les

matériaux comme il est prévu par la norme. Plus précisément, la durée de la cure humide a été

de 21 jours pour le béton et 28 jours pour les deux mortiers. Ceci a des répercutions sur les


25

résultats de la résistance totale du matériau. En effet, l’hydratation (réactions chimiques entre le

ciment et l’eau) qui est responsable des qualités liantes du matériau continue aussi longtemps

qu’il y a présence de liants non hydratés et que la matériau soit dans des conditions favorables

(humidité relative supérieure à 80% et température au dessus du point de congélation). Il est

donc prévisible que la résistance en compression du béton obtenue soit inférieure à celle

obtenue par les autres équipes qui ont utilisé le même mélange et dont la cure a été de 28 jours

(ou la résistance est quasi maximale). Selon la même logique, les résistances obtenues des

mortiers devraient être plus élevées que celles des équipes dont les mortiers ont eut une cure

humide de 21 jours seulement.


Tableau 12. Résultats des essais sur la mesure de la résistance en compression des cylindres de béton durci

Cylindre

Charge ultime

P (N)

Diamètre du

cylindre D

(mm)

Surface du cylindre

A (mm2)

Longueur L

(mm)

Rapport L/D

fc’

(MPa)

1 300 950 101,59 8 105,7 200,0 1,969 37,128

2 310 675 102,36 8 229,1 190,0 1,856 37,753

305 813 1,912 37,441

Non compacté

129 597 101,50 8 091,37 192,0 1,892 16,017


Figure 2. Rupture du cylindre 2 de béton durci lors de l’essai de la résistance

en compression

Figure 3. Rupture du cylindre non compacté de béton durci lors de l’essai de la résistance

en compression


26

Tableau13. Résultats des essais sur la mesure de la résistance en compression des cylindres de mortier durci

Type de mortier

Cylindre

Charge ultime

P

(N)

Diamètre

D

(mm)

Surface du

cylindre

A

(mm2)

Longueur

L

(mm)

Rapport

L/D

fc’

(MPa)

10 + retardateur

1 90 095 71,33 3996 116,28 1,632 22,55

2 89 940 70,78 3935 115,89 1,637 22,86

90 018 22,70

30

1 73 256 70,71 3927 116,12 1,642 18,65

2 78 054 70,87 3945 115,50 1,630 19,79

75 655 19,22

Figure 4. Rupture du cylindre 1 de mortier durci (ciment de type 10 avec retardateur)

lors de l’essai de la résistance en compression

Figure 5. Rupture du cylindre 2 de mortier durci (ciment de type 10 avec retardateur)

lors de l’essai de la résistance en compression


27

Figure 6. Rupture du cylindre 1 de mortier durci (ciment de type 30) lors

de l’essai de la résistance en compression

Figure 7. Rupture du cylindre 2 de mortier durci (ciment de type 30) lors de l’essai

de la résistance en compression


Taux de chargement moyen

( )

Surface du cylindre

(

)

(

)

Rapport L/D


28

Résistance atteinte fc’

( ) ( ) (

) ( )

4. Analyse des résultats des éprouvettes de béton

La norme Béton-Moules cylindriques pour essais (BNQ 2620-950 1986) spécifie que la

hauteur nominale intérieure des moules doit être le double du diamètre intérieur nominal. Ceci

dit, le rapport L/D des échantillons était de 1,969 et 1,856 ce qui semble acceptable compte

tenu de la proximité avec les minimum de 2.

Selon la norme Bétons de masse volumique normale et constituants (NQ 2621-

900/2002), un béton de trottoir est catégorisé dans la classe d’exposition C-2 : Béton non armé

exposé aux chlorures et soumis au gel-dégel. Cette même norme exige que les bétons de la

classe d’exposition C-2 aient acquis une résistance à la compression minimale de 32 MPa

après une cure de 28 jours.

D’après les expériences réalisées en laboratoire, le béton préparé serait adéquat pour

la construction d’un béton. En effet, les 2 éprouvettes avaient respectivement une résistance en

compression de 37,128 MPa et 37,753 MPa pour une moyenne de 37,441 MPa. Cette valeur

est bien au delà du minimum exigé par la norme. Il est aussi à noter que la cure du béton a été

uniquement de 21 jours, il est donc envisageable que les résistances en compression auraient

été encore plus grandes avec une cure de plus longue durée.

Cette forte résistance à la compression est explicable par la faible quantité d’eau dans le

mélange de béton. La diminution de la quantité d’eau entraine une augmentation de la

résistance toutefois elle nuit aussi a l’ouvrabilité du béton ce qui est un élément a ne pas

négliger pour l’obtention d’un ouvrage de qualité. En conséquence, il serait préférable que le

béton destiné à la construction de trottoir ait une plus grande proportion d’eau de manière a ce

qu’il soit plus facilement maniable sans pour autant tomber sous le seuil permis par la norme.

L’éprouvette de béton non compacté avait une résistance à la compression de 16,017

MPa. Ce résultat est nettement inférieur a ceux obtenus avec un béton compacté (11 MPa).

Cette donnée exprime l’importance de la mise en place du béton et ses impacts sur les


29

capacités structurales résultantes. Du même coup, elle met en lumière l’influence indirecte de la

maniabilité du béton car elle affecte grandement la mise en place.

5. Analyse des résultats des éprouvettes de mortier

Tableau14. Comparaison de la résistance en compression des mortiers des équipes de la classe

Équipe Nombre de jour

de cure Type de mélange

Résistance en

compression

1 21 Type 10 35,92

Type 10 + retardateur 43,87

2 21 Type 10 43,8

Type 10 + accélérateur 45,7

3 21 Type 30 34,84


4 28 Type 30 14,95


5 21 Type 30 33,059


6 21 Type 10 38


7 28 Type 30 34,75


8 28 Type 30 23,15


9 28 Type 10 33,74


Selon la norme Motar and Grout for unit Masonry (CSA-A17-04), les exigences de

résistance en compression varient de manière importance par rapport à l’usage auquel il est

destiné. Compte tenu que l’usage du mortier projeté du mortier est indéterminé, il n’est pas

possible de juger si le mortier est conforme.


30

Tout comme pour les cylindres de béton, la norme Béton-Moules cylindriques pour

essais (BNQ 2620-950 1986) spécifie que la hauteur nominale intérieure des moules doit être le

double du diamètre intérieur nominal. Ceci dit, le rapport L/D des échantillons de mortier était de

1,630 à 1,642 (le diamètre prend en considération la coiffe du cylindre) devrait être plus élevé

(minimum 2) pour « diminuer l’influence des contraintes circonférentielles et radiales aux

bases2. »

Le type de ciment utilisé est un choix déterminant selon le type de construction souhaité.

Le type 10, normal, est utilisé lorsque les caractéristiques des autres types de ciment ne sont

pas requises. Les résultats des tests de compression pour ce type de ciment se retrouvent dans

un intervalle allant de 33,74 MPa à 43,8 MPa.

Le type de ciment 10 a aussi été testé avec l’ajout d’un retardateur de prise. Le

retardateur repousse le début des réactions d’hydratation initiales pour permettre de conserver

la maniabilité plus longtemps. Ainsi, ils peuvent causer une réduction de la résistance à la

compression au jeune âge toutefois, l’ajout n’a d’impact sur la résistance à la compression à

long terme. Ces notions sont théoriques sont démontrés par les résultats pratiques car la

résistance en compression des mortiers avec cet ajout est de 22,86 MPa à 43,87 MPa. La

valeur minimale 22,86 MPa a été obtenue par notre propre équipe. Ce résultat est explicable

par la trop grande quantité d’eau utilisée lors de la gâchée. Si on retire ce résultat de la

compilation, les résultats obtenus vont de 37,7 MPa à 43,87 MPa. Les résultats de l’équipe 1

sont surprenant car ils montrent que le mortier sans adjuvant a été moins résistant que celui

avec préparé sans.

De manière analogue, le type de ciment 10 a été testé avec l’ajout d’un accélérateur de

prise. L’accélérateur améliore l’ouvrabilité pendant la mise en œuvre et accélère le taux de

prise. Ainsi, le mélange augmente la résistance au jeune âge. La plage de résultats obtenus

pour ce mélange de mortier est de 15,71 MPa à 45,7 MPa. La valeur minimale des données

semble erronée. Les 2 résultats de cette équipe sont bien en dessous des moyennes obtenues

par les autres équipes. Ainsi, on peut prétendre qu’une erreur de manipulation ou de dosage

s’est produite. En éliminant cette donnée, les résultats restants varient entre 31,82 MPa et 45,7

2 Université de Liège. [s.d.]. Essai de compression simple 1/3. [en ligne].

<http://www.facsa.ulg.ac.be/upload/docs/application/pdf/2015-05/essai_cps.pdf>. Consultée le 6 décembre 2015.


31

MPa. L’ensemble de ses résultats obtenus avec ce mélange est supérieur a celui du mélange

avec le ciment de type 10 uniquement.

De manière générale, les résultats auprès d’une même équipe montrent que peut

importe l’adjuvant (retardateur ou accélérateur) la résistance à la compression de ce mélange

est supérieure à celle sans adjuvant.

Le ciment de type 30, haute résistance initiale est utilisé pour l’obtention d’une

résistance initiale élevée. Seulement 4 équipes ont préparé ce mélange. Les données obtenues

sont 34,84 MPa, 14,95 MPa, 33,059 MPa et 23,25 MPa. Les 2 valeurs minimales de ces

données semblent aberrantes. L’une d’entre elle (23,25) a été obtenue par notre propre équipe.

Le dosage de l’eau a été erronée ce qui explique ce mauvais résultat. Il est donc possible

déduire que la donnée obtenue par l’autre équipe, qui est inférieure, doit aussi provenir de

mauvaises manipulations. En retirant ces 2 résultats, les données restantes sont 33,039 MPa et

34,84 MPa. Ces 2 résultats sont près des valeurs minimales de l’intervalle obtenu avec le

mélange utilisant du ciment de type 10 uniquement. Compte tenu qu’aucune équipe n’a réalisé

les mélanges avec le ciment de type 30 et le ciment de type 10 (sans adjuvant), il ne serait pas

juste de comparer les données entre elles compte tenu de toutes les erreurs de manipulation

possibles.


32

RÉSITANCE DU BÉTON DURCI EN FLEXION


La flexion est une contrainte qui est en fait composée de deux contraintes

fondamentales : la compression et la traction. La partie interne de l’objet ou est appliquée la

contrainte de flexion est soumise à la compression tandis que la partie externe de l’objet est

soumise à la traction. Compte tenu que le béton est très résistant en compression et très peu

en traction, les résultats de l’essai de flexion sont grandement affectés par la résistance à la

traction du béton. La rupture apparait donc toujours au bas de la poutre ou l’effort à la traction

est maximal en premier. À partir de la charge ultime appliquée sur la poutre, il est possible de

déterminer le module de rupture par calcul. Le module de rupture quantifie la résistance du

béton à la flexion qui se trouve à être l’une des propriétés qui influencent le comportement

structural d’un revêtement.

Figure 8. Contraintes de flexion sur une poutre Tirée de : Centre National de la recherche scientifique. 2006

Dans le cadre de ce laboratoire, la résistance à la flexion du béton a été évaluée au

moyen d’une poutre préalablement préparée par l’équipe et ayant été en cure humide pendant

les 21 jours suivants sa mise en forme. La poutre simple a été chargée aux tiers de la portée.

Figure 9. Appui et portée de la poutre à l’essai de flexion


33

La norme qui s’applique à cet essai est Détermination de la résistance à la flexion du

béton (au moyen d’une poutre simple chargée aux tiers) : CAN/CSA A23.2-8C.

Les dimensions de la poutre testée sont conformes à la norme, c’est-à-dire que les

dimensions transversales sont supérieures à 75 millimètres et 3 fois la taille maximale des

granulats (taille maximale des granulats : 20 millimètres).

Conformément à la norme, la charge est appliquée en mouvement continu. La vitesse

visée a été de 1,03 MPa/minute soit la valeur moyenne de l’intervalle admis par la norme (de

0,85 MPa/minute à 1,20 MPa/minute). Cette valeur a été transformée en N/10 secondes pour

être adaptée à la lecture de la machine. Le taux de chargement moyen était donc de 360,0 N/10

secondes.


Tableau 15. Résultats des essais sur la mesure de la résistance à la flexion

Portée libre de la poutre

l

(mm)

Hauteur

d

(mm)

Largeur

b

(mm)

Charge ultime

P

(N)

Emplacement de la rupture

« a »

(mm)

Module de rupture

R

(MPa)

316,38 105,46 76,56 12 878 123 4,785

Figure 10. Rupture de la poutre de béton à essai de résistance en flexion


34


Portée libre de la poutre

Taux de chargement moyen

P : Force en N R : Charge en MPa I : Longueur libre de la poutre (distance entre les appuis les plus éloignés b : Largeur de la poutre positionnée pour l’essai d : Hauteur de la poutre positionnée pour l’essai

( )

Module de rupture

Rupture dans le tiers médian de la poutre :

( ) ( ) ( )

( ) ( )


La rupture c’est produite dans l’intervalle souhaité c’est-à-dire, le tiers médian de la

poutre. La durée de la cure humide de la poutre testée a été de 21 jours alors que la norme

spécifie que la cure doit être de 28 jours. Les résultats obtenus expérimentalement doivent donc

être évalués à la hausse car moins de réactions d’hydratation responsables des qualités liantes

ont pu se produire compte tenu de la période de cure écourtée.

Selon la norme Bordures en béton de ciment préfabriqués-caractéristiques, le béton

servant à réaliser un trottoir doit avoir une résistance en flexion de 4,5 MPa ou plus. La


35

résistance en flexion de la poutre obtenue expérimentalement est de 4,785 MPa. Le béton était

donc conforme en ce qui a trait à cette caractéristique.

Cette grande résistance peut s’expliquer par la faible quantité d’eau utilisée pour faire la

gâchée. En effet, une diminution de la quantité d’eau dans un mélange affecte à la hausse la

résistance du béton mais elle rend aussi le béton beaucoup moins maniable. En laboratoire,

cette répercussion n’a pas de conséquences directes sur le produit fini toutefois au chantier

l’ouvrabilité du béton est un facteur qui ne doit pas être négliger pour obtenir un produit de

qualité.

Pour tous les matériaux, le module de rupture correspond à la quantité maximale de

contrainte que peut subir un matériau avant de se rompre. De manière à éviter toute

dégradation des matériaux, il faut éviter de d’appliquer plus de contraintes que ne l’admettent

les déformations élastiques. Les déformations élastiques sont crées par une contrainte et

disparaitront sans laisser de dommages une fois la contrainte retirée.

Le béton est un matériau de nature fragile : des microfissures internes provoquent sa

rupture. La fragilité d’un matériau a pour conséquence d’entrainer la rupture sans déformations

plastiques. Les déformations plastiques sont dues à l’application d’une contrainte supérieure à

celles admises par le seuil d’élasticité et elles restent sur le matériau même une fois la charge

retirée. Compte tenu de cette réalité, il est difficile de prévenir la rupture d’un élément de béton.

Il est donc nécessaire de bien connaître le module de rupture et en respecter les limites pour

éviter toutes situations a risques.


36

CONCLUSION

En conclusion, nous avons mené une suite d’essais en laboratoire sur notre gâché de

béton et notre gâché de mortier, soit un test d’affaissement (étalement pour le mortier), de

masse volumique, de température, de teneur en air (pour le béton), limite de compression et

limite de flexion (poutre de béton). Pour le béton sont mélange respecte la norme NQ 2621-900,

son test d’affaissement respecte également la norme CSA A23.2-5C, son test en compression

respect la norme NQ 2621-900/2002 et le test de de flexion respecte également la norme de

Bordures en béton de ciment préfabriqués-caractéristiques. Donc, nous pouvons dire qu’on a

obtenu un béton frais d’une maniabilité acceptable ainsi qu’un béton acceptable pour satisfaire

la confection d’un trottoir. Pour le mortier, l’étalement respecte la norme CSA-A179-04 Art.

7.2.2.3 et nous avons comparé nos résultats de la gâchée de mortier avec les autres équipes et

nous avons des résultats semblable, donc nous dire que autant notre mortier frais et le mortier

durci ont des propriétés satisfaisante.


37

BIBLIOGRAPHIE

Centre national de la recherche scientifique. 2006. Principe de la flexion en 4 points. [en ligne].

<www.saint-gobain-recherche.fr/svi/4pts.html>. Consultée le 6 décembre 2015.

Université de Liège. [s.d.]. Essai de compression simple 1/3. [en ligne].

<http://www.facsa.ulg.ac.be/upload/docs/application/pdf/2015-05/essai_cps.pdf>. Consultée le 6

décembre 2015.


38

LES ANNEXES


39

Évaluation de l’équipe

Nom Équipier 1 (moi) Équipier 2 Équipier 3 Équipier 4

Participation aux

manipulations en

laboratoire et à la

rédaction du rapport

/100 /100 /100 /100

Signature : _________________________________________

Date : _________________________


Participation aux

manipulations en



/100 /100 /100 /100

Signature : _________________________________________

Date : _________________________


40


Participation aux

manipulations en



/100 /100 /100 /100

Signature : _________________________________________

Date : _________________________


Participation aux

manipulations en



/100 /100 /100 /100

Signature : _________________________________________

Date : _________________________

Documents

Rapport de laboratoire BÉTON ET MORTIER