Le contrôle des bétons

Ministère de l'Écologie, de l'Énergie,du Développement durable et de la Mer en charge des

Technologies vertes et des Négociations sur le climatWWW.developpement-durable.gouv.fr

Le contrôle des bétons

Laboratoire Régional des Ponts etChaussées de Toulouse

CETE du Sud-Ouest

Sandrine MARNAC et Marc DUMON

La norme NF EN 206-1

La norme NF EN 206-1 est applicable à tous les bétons de structure

• Les BPS = bétons à propriétés spécifiés• Les BCP = bétons à composition prescrite • Concernent :

– Le BPE– Les éléments préfabriqués– Les bétons fabriqués sur chantier

BPS • Classe de résistance à la compression

• Dimension maximale granulats

• Classe de teneur en chlorure

• Classe de consistance

Spécifications du client-prescripteur

et Garanties du producteur (Cas courant)

• Classe d’exposition

Béton pour lequel les propriétés requises et les caractéristiques supplémentaires sont spécifiées au producteur qui est responsable de fournir un béton qui satisfait à ces propriétés requises et à ces caractéristiques supplémentaires

Spécifications du client-prescripteur

BCPEtude • Dosage en ciment, type et classe

• E/C ou consistance (classe, valeur cible)

• Type, catégorie et % chlorures granulats

• Type et quantité d’adjuvants ou additions

• Origine des ciments, adjuvants ou additions

• D maxi granulats + limites de fuseaux

• Exigence de conformité à l’EN 206-1Réservé aux clients-prescripteurs expérimentés

Si formulation incomplète => le BCP est défini dans une norme (DTU 21)

L’engagement du producteur est limité au respect de la composition

Béton pour lequel la composition du béton et les constituants à utiliser sont spécifiés au producteur qui est responsable de fournir un béton respectant cette composition prescrite

Dénomination normalisée des bétons

BPS C30/37 XF1 CEMI52,5 385 Cl 0,20 S4 Dmax

22,4

Résistances mécaniques en

compression à 28 jours sur

cylindres/cubes

classed'exposition diamètre du

plus gros granulat

classe d'affaissement

classe de chlorures

dosage en ciment

type de ciment

béton à propriétés spécifiées

ÉprouvettesCylindriques / Cubiques

1515

15

16

32

11

22

Dmax ≤ 22,4 mm

avec coefficient correcteur

1010

10

(§ NA 5.5.1.1)

Désignations, spécifications et modalités de contrôle des bétons

Résistances caractéristiques


Classes de résistance à la compression

Résistance caractéristique minimale sur cylindres (150

mm)

Résistance caractéristique minimale sur

cubes (150 mm)

C8/10 8 10

C12/15 12 15

C16/20 16 20

C20/25 20 25

C25/30 25 30

C30/37 30 37

C35/45 35 45

C40/50 40 50

C45/55 45 55

C50/60 50 60

C55/67 55 67

C60/75 60 75

C70/85 70 85

C80/95 80 95

C90/105 90 105

C100/115 100 115

Classe de résistance

30 MPa

C25/30

(béton normal ou béton lourd)

Cube

(Tableau 7)25 MPa

Cylindre


Cl 1,0

Cl 0,40

Cl 0,65

(% ions Cl- / masse de ciment)

Classes

BA 0,40 %

BA 0,65 %

NA 1,00 %

maxi

BP 0,20 %

CEM III

Cl 0,20

(§ 5.2.7)

Classes de chlorures


Selon la NF EN 206-1, les fréquences de contrôles et les critères de conformité sont exigés pour tous les bétons des familles ou de la famille élargie

Dans tous les cas (certification ou non) :Le respect des fréquences de contrôle par le producteur est obligatoire pour pouvoir déclarer la conformité de ses bétons à la norme


Généralités

Le producteur est responsable de l'évaluation de la conformité par rapport aux propriétés spécifiées du béton.

En général, le contrôle de production est

vérifié par des organismes d''inspection et de certification pour les centrales certifiées (marque NF BPE)

L'évaluation de la conformité doit se faire à partir des résultats d'essais obtenus au cours d'une période d'évaluation qui ne doit pas dépasser les douze derniers mois.

La conformité est évaluée sur des éprouvettes écrasées à 28 jours.

Si la résistance est spécifiée pour un âge différent, la conformité est évaluée sur des éprouvettes écrasées à l’âge spécifié.

Généralités

Tous les bétons doivent être soumis au contrôle de production sous la responsabilité du producteur.

La responsabilité et l'implication des membres du

personnel en charge de la gestion, de l'exécution et de la vérification de la qualité du béton doivent être définis.

Les missions de ces derniers sont consignées dans le manuel d'assurance qualité.

Généralités

Le système de contrôle de production doit être passé en revue au moins tous les deux ans par la direction du producteur pour s'assurer de son aptitude à l'emploi et de son efficacité (revue de direction)

Toutes les données se rapportant au contrôle de production doivent être enregistrées (registres n°1 et 3)

Généralités

16

L’essai initial (Annexe A) :

• Il doit démontrer que le béton respecte les exigences spécifiées :

A l’état frais

A l’état durci

• Réalisé avant d’utiliser

un nouveau béton

une nouvelle famille de béton

• Alternatives possibles à cet essai

Données recueillies sur la base d’essais précédents

Expérience acquise sur une durée conséquente


17

L’essai initial (Annexe A) :

• Conditions d’essai

entre 15°C et 22°C (ou T° proche des conditions d’emploi)

sur 3 gâchées (min) et donc 3 éprouvettes (min)

résultat de l’essai = moyenne de la résistance des gâchées ou charges

• Si l’essai porte sur une famille, le nombre de formules à échantillonner doit couvrir la gamme des compositions

(dans ce cas le nombre de gâchées par formule peut être ramené à 1)


18

Fréquence de contrôle de conformité

• Un jour de production :

au moins 50 m3

si la production est inférieure à 50 m3/j => cumul des jours nécessaires pour produire 50m3

• Une semaine de production :

Définitions de durées :

une période de 7 journées consécutives comprenant au moins 5 jours de production, ou une période plus longue pour arriver à 5 jours de production.

(§ NA.8.2.1.2)


19

Critères de conformité pour la résistance à la compression • L’évaluation se fait sur des éprouvettes essayées à 28 jours

Continue

Initiale

Production

≥ fck – 4≥ fck + 1.48 σ≥15

≥ fck – 4≥ fck + 43

Tout résultat individuel (fci) N/mm2

Moyenne de n résultats (ftm) N/mm2

Critère2Critère 1Nombre n de résultats sur le volume défini

• Pour une famille de béton :

•Le critère 1 s’applique au béton de référence y compris les résultats transposés•Le critère 2 s’applique à chaque résultat individuel

Non conforme si l’un des deux critères n’est pas respecté

(Tableau 14)


20

Critères de conformité pour la résistance à la traction par fendage

Lorsque cette résistance est spécifiée, l’évaluation se fait sur des éprouvettes essayées à 28 jours

Non conforme si l’un des deux critères n’est pas respecté

Continue

Initiale

Production

≥ ftk – 0.5≥ ftk + 1.48 σ≥ 15

≥ ftk – 0.5≥ ftk + 0.53

Tout résultat individuel (fti) N/mm2

Moyenne de n résultats (ftm) N/mm2

Critère2Critère 1Nombre n de résultats sur le volume défini

(Tableau 16)


21

Actions à entreprendre en cas de non-conformité du produit

• Le producteur doit:

Prendre des mesures correctrices si les contre-essais valident la non-conformité , (ex : passage en revue de direction des procédures de contrôle de production concernées)

Avertir le prescripteur et l’utilisateur , si la non-conformité à la spécification (non évidente à la livraison) est confirmée,

Vérifier les résultats d’essai non conformes, et s’ils sont validés prendre des mesures pour éliminer les erreurs,

Consigner les actions concernant les points précédents


22

Test d’identification pour la résistance à la compression

• Plan d’échantillonnage, sont définis : Le volume de béton à tester Le nombre d’échantillons à prélever (sur différentes gâchées ou charges)

Indique si le volume particulier de béton défini est conforme à la classe de résistance

• Les éprouvettes : Sont préparées et conservées selon la norme NF EN 12390-2.Détermination de la résistance à la compression selon la norme NF EN 12390-3Résultat = moyenne de 2 éprouvettes (au moins) Si l’étendue des résultats > 15 % de la moyenne, les résultats sont écartés sauf justification

En cas de doute sur la qualité d’un lot


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Famille de base :Ensemble de compositions de bétons utilisant le même ciment et la même addition de type II (CV,laitier, fumée de silice).

Famille élargieFamille élargie (possible si NF)(possible si NF) :- BPS conformes à la NF EN 206-1

Et - classe de résistance C8/10 à C55/67Et - ni « légers » ni « lourds ».

Famille de bétons

La constitution des familles est de la responsabilité du producteur

Contrôle des bétons : notion de famille

24

Sélection de la famille de béton

• Les dispositions recommandées lors de la sélection d’une famille quand l’expérience du concept de famille est limitée sont :

Granulats similaires (géologie, type) et additions de type 1

Béton sans et avec adjuvants réducteur d’eau/plastifiant

Ciment d’un seul type, d’une seule classe de résistance, d’une seule origine

Toute la gamme des classes de consistance

Bétons dans un domaine limité de classes de résistances

• Les bétons contenant des additions de type 2 feront partie d’une autre famille

• Les bétons contenant des adjuvants modifiant la résistance à la compression sont traités isolements ou en famille séparée.


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Familles : modalités d’application dans le cadre de la certification

• La notion de famille peut être élargie Ex : famille = ensemble des bétons courants de l’unité de production dans la limite du respect de la notion de famille

Si la famille est élargie à des bétons formulés avec différents ciments (famille de bétons NF uniquement),

- vérification de σ sur les bétons produits avec le ciment le plus utilisé. - dans ce cas les bétons produits avec d’autres ciments feront l’objet d’essais initiaux et d’essais périodiques avec prélèvement tous les 400 m3

Il ne peut être intégrer des bétons lourds/ légers avec des bétons courants

Contrôle des bétons : notion de famille élargie

26

Notion de famille

Conditions nécessaires à l’utilisation de la notion de famille-Méthodes et règles de formulation-Règles de passage

Conditions supplémentaires pour l’utilisation de la notion de famille élargie

-Certification de produits accréditée (marque NF BPE).


27

Conditions nécessaires à l’utilisation de la notion de famille

-Méthodes et règles de formulation

1 – Créations de formules de béton

• Pas d’expérience : formulation puis validation par essais

• Expérience sur même type de béton : utilisation des résultats des essais antérieurs, de l’expérience du producteur et/ou d’outils de formulation documentés

utilisation d’une méthode de transposition, essai réalisé/essai de référence

validation par essais


Nécessité :

-> d’un échantillonnage sur chaque famille et sur l’ensemble de la gamme des bétons produits dans une famille,

-> du contrôle de tous les membres d’une famille

Un béton de référence (BR) est choisi:

-> en milieu de gamme de béton d’une famille,-> ou le plus couramment produit

Contrôle des bétons : notion de béton de référence (BR)

29


-Méthodes et règles de formulation

4 – Constitution d’une famille selon les critères suivants :

• Définir les limites

Gamme et classe de résistance

Classe et type de ciment

Types de granulats …

• Choisir le béton de référence (BR) (généralement un des plus fabriqués)

• Affecter les BPS aux familles (en fonction des résistances)

Contrôle des bétons : règles de transposition

30


-Règles de passage

But : à partir d’1 valeur pour 1 béton de la famille (essais physiques)

Calculer une valeur équivalente pour le béton de référence (BR)

3 méthodes :

1. Méthode mathématique

2. Méthode linéaire

3. Méthode proportionnelle


31

• Relation mathématique Rc=Κ / exp (2.5 E/C) , Κ=135


-Règles de passage

•béton de référence (BR) : C 20/25

Calcul E/C pour 20 MPa 20=135/exp (2.5 E/C) 0.76

•béton contrôlé : C 16/20

Calcul E/C pour 16 MPa 16=135/exp (2.5 E/C) 0.85

•Résistance du béton contrôlé = 21.7 MPa

Calcul E/C pour 21.7 MPa 21.7=135/exp (2.5 E/C) 0.73


32

1. Méthode linéaire

Conditions nécessaires à l’utilisation de la notion de famille-Règles de passage

•Détermination de la ≠ de résistance entre :

a/ Résistance testée et classe de résistance

Ex: Béton de référence (BR) C 25/30, Résistance visée = 32 MPa

b/ Résistance testée et la résistance visée

Ex: Béton testé C 30/37, Résistance visée = 38 MPa

Résistance au cylindre = 39.7 MPa

Résistance transposée = 39.7-30+25 = 34.7 MPa

Résistance transposée = 39.7-38+32 = 33.7 MPa


33

1. Méthode proportionnelle

Conditions nécessaires à l’utilisation de la notion de famille-Règles de passage

•Détermination d’un rapport proportionnel entre:

a/ la classe de résistance du béton testé et celle du béton de référence

Ex: Béton de référence (BR) C 25/30, Résistance visée = 32 MPa

b/ la résistance visée du béton testé et celle du béton de référence

Ex: Béton testé C 30/37, Résistance visée = 38 MPa

Résistance au cylindre = 39.7 MPa

Résistance transposée = (25/30)*39.7 = 33.1 MPa

Résistance transposée = (32/38)*39.7 = 33.4 MPa


34

Évaluation d’un membre et conformité d’une famille

Production initiale d’un béton ou d’une famille de bétons :

jusqu’à l’obtention d’au moins 35 résultats

3ème Etape : conformité de la famille

La moyenne de chaque groupe de 3 résultats transposés vérifie :

•Production initiale : fcmT ≥ fckBR + 4 (critère 1)

Contrôle des bétons : évaluation de la conformité

Production initiale

35


36

Évaluation d’un membre et conformité d’une famille

1ère Etape : vérification du résultat individuel

2ème Etape : vérification de l’appartenance à la familleChaque membre de la famille vérifie :fcm ≥ fck + k (critère 3)

2.5

5

321-1k

6432Nombre d’essais n

Chaque résultat d’essai individuel vérifie •fci ≥ fck – 4 (critère 2)

Production continue


37

Évaluation d’un membre, vérification du σ

3ème Etape : conformité de la famille

La moyenne des n résultats transposés (n≥15) vérifie :• fcmT ≥ fckBR + 1.48 σ (critère 1)

4ème Etape : Vérification de σA partir des résultats des 15 derniers essais

0.63 σ ≤S15≤ 1.37 σ

Si S 15 est en dehors de ces limites, redéfinir σ à partir des 35 derniers essais

La nouvelle valeur de σ peut être estimée à partir d’un système continu et cette valeur est adoptée. La sensibilité de la méthode doit être équivalente à ce qui est obtenu par calcul.

la famille est déclarée conforme sur la période d’évaluation si les étapes 1, 2 et 3 sont vérifiées


38

Contrôle de conformité de la famille (production) A 28 jours chaque résultat individuel d’essai est égal ou supérieur à celui spécifié (fck – 4)

Déclarer la gâchée ou la charge non conforme

NON

Déclarer la famille non conforme sur la période d’évaluation

NON

Supprimer ce membre dans la famille et l’évaluer comme un béton isolé

NONPour chaque membre de la famille soumis à l’essai, vérifier à chaque période d’évaluation si le membre appartient à la famille d’après le critère de confirmation

A chaque période d’évaluation : fcmT ≥ fckBR + 1.48 σ

Déclarer la famille conforme sur la période d’évaluation


Education

Le contrôle des bétons