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LE POSTE DE BETONNAGE
« BPE/BFC »
1 – INTRODUCTION
Il existe deux modes de production des bétons :
 les Bétons Fabriqués sur Chantier (BFC)
 les Bétons Prêts à l’Emploi (BPE)
Les facteurs à prendre en compte pour choisir l’une des deux options sont :






le volume total de béton à produire
la durée du chantier
les productions (moyennes et de pointe)
l’espace disponible sur chantier
les disponibilités de l’entreprise en matériel
les données liées au transport du béton
2 – LES BÉTONS FABRIQUÉS SUR CHANTIER (BFC)
Suivant l’importance des travaux, on rencontrera 3 types de matériels de fabrication des bétons sur chantier :
 les bétonnières à axe horizontal ou incliné
 les malaxeurs à axe vertical ou horizontal
 les centrales à béton mobiles
Dans le cas des bétonnières la cuve en rotation entraine le béton alors que dans le cas des malaxeurs, la cuve est
fixe en général, le béton étant entrainé par les pales en rotation. Les malaxeurs permettent d’assurer des débits de
béton plus grands et de garantir une meilleure régularité de la production.
Les centrales à béton représentent un ensemble compact, transportable permettant le stockage, le dosage et le
malaxage des différents constituants du béton. Elles peuvent être équipées de bétonnières à axe horizontal ou de
malaxeurs à axe vertical.
Dans la suite, nous ne nous intéresserons qu’aux centrales à béton.
TERMINOLOGIE
Sur le chantier, la centrale repose sur un radier en béton armé dont les caractéristiques (épaisseur, ferraillage)
dépendent des charges et de la nature du sol.
Les différents fabricants : ORU, IMER, LIEBHERR
1
G.MEBARKI | Séquence 9
LES ÉTAPES DE FABRICATION DU BÉTON
 Chargement des granulats dans la trémie de pesage à partir de leur stockage en étoile à l’arrière de la
centrale. Ce chargement est réalisé à partir d’un rayon raclant équipé d’une chaîne à godets. Le rayon se
déplace en translation sur le stock pour rester en contact avec le tas de granulats au fur et à mesure que celuici est consommé. Il existe d’autres systèmes de stockage pour les granulats (silo à poches, trémies en ligne).
Le chargement du ciment stocké dans un ou deux silos est extrait par une vis sans fin.
 Pesage des granulats et du ciment. En général, le pesage des granulats et du ciment sont indépendants.
Ces pesages sont réalisés à l’aide de trémies équipées de systèmes mécaniques (fléau) ou électroniques
(jauges de déformation) commandant l’arrêt de l’arrivée en matériau lorsque le poids souhaité est atteint. Le
transfert des granulats dans la cuve est assuré par un tapis roulant et celui du ciment par une vis sans fin.
 Dosage en eau. Il se fait en volume par l’intermédiaire d’électropompes.
 Malaxage des constituants. Il est réalisé dans une bétonnière à axe horizontal ou dans un malaxeur à axe
vertical. L’ordre d’introduction des constituants pendant le malaxage dépend de la nature de l’unité de
malaxage (bétonnière ou malaxeur)
 Vidage de la gâchée. Il est assuré par inversion du sens de rotation dans le cas des bétonnières ou par
ouverture d’une trappe dans le cas de malaxeurs. Le béton est alors vidé dans une benne à béton ou une
trémie d’attente
Exemple :
On considère la centrale à béton BTK 1008 construite par la société IMER dont les caractéristiques sont les
suivantes :
Caractéristiques Techniques
BTK 1008
Capacité de chargement
Débit par gâchée
Stock max. agrégats
Centrale bétonmatik avec
L
L
M3
1500
1000
300
deux balances
50’’
80’’
4’’
36’’
80’’
A pesage ciment
B pesage agrégats
C dosage en eau
D transfert matériaux
E malaxage et vidange
Phases qui déterminent le cycle
B+C+D
Temps moyen de cycle
120’’
Production horaire m3/h
21
Centrale avec une balance
A pesage ciment
B pesage agrégats
C dosage en eau
D transfert matériaux
A1
A2
B1
A3
B2
C1
B3
C2
D1
D2
A2
B2
A3
B3
Centrale avec deux balances
A pesage ciment
B pesage agrégats
C dosage en eau
D transfert matériaux
A1
B1
C1
2
C2
D1
D2
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Remarque :
 Certaines opérations se chevauchent. Le malaxage n’est pas terminé que le chargement et le pesage
des granulats de la gâchée suivante a déjà commencé.
 Opérations les plus longues : dosage en granulat (grande quantité), malaxage (bétonnière)
Le temps de cycle permet de déterminer le nombre cycles (ou gâchées) que peut réaliser la centrale en une
heure. Dans notre exemple : 600 / 170 = 21 cycles par heure
Rendement à la gâchée :
(ou volume de gâchée) c’est le volume de béton malaxé en sortie de centrale
3
Exemple : pour la centrale BTK 1008 de « IMER », le rendement à la gâchée est de 1 m .
Rendement horaire :
(débit ou production horaire) c’est le nombre de mètres cubes de béton malaxé en une
heure
Exemple : pour la centrale BTK 1008 de « IMER », rendement horaire est de :1 cycles/h x 1 m3 = 21 m3/h.
DÉTERMINATION DES CARACTÉRISTIQUES D’UNE CENTRALE À BÉTON
Si l’option BFC a été retenue par l’entreprise (cf. étude de rentabilité chap. suivant), le choix du matériel doit être
déterminé à partir des hypothèses ci dessus :
Trémie de chargement « V3 »
Cuve de la centrale
Benne à béton « V2 »
Désignation
Notation
Capacité
Correspondance
Gâché sèche
C.M
Capacité de malaxage
V3
Gâché mouillée
B.F
Capacité en béton frais
V2
Gâché vibré
B.V
Capacité en béton vibré
V1
V1
 V1 le volume de béton en place (coulé, vibré)
 V2 le volume de béton gâché (non vibré)
 V3 le volume de granulats et ciment à introduire
-
Le mouillage et le malaxage provoque une contraction des matériaux de l’ordre de 25%.

-
BF = 0.75 C.M
La vibration provoque un tassement du béton de l’ordre de 7%.

BV = 0.93 B.F
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3

BV = 0.70 C.M
Explication :
 V2 < V3 car il existe une contraction des matériaux au moment du malaxage de l’ordre de 25% due au
réarrangement des grains. V2 = V3 - (0,25 x V3) = 0,75 V 3
V’
V’’
V < V’ + V’’
 V1 < V2 car il existe :
 une nouvelle contraction des matériaux de l’ordre de 7% due à la vibration
 des pertes pendant les opérations de transport et bétonnage que l’on estime à 3% par exemple
D’où : V1 = V2 - (0,07 x V2) - (0,03 x V2) = 0,90 V 3
Exemple de détermination :
Sur le chantier qui nous intéresse, on estime que l’on doit mettre en place 35 m 3 de béton en 6 heures.
Les temps de cycle (transport à la grue + bétonnage) sont de :
 7,9 minutes pour les voiles
 4,2 minutes pour les planchers
Est-ce que la centrale IMER BTK 1008 convient-elle pour ce chantier ?
 Calcul de la production horaire moyenne
La centrale devra assurer une production horaire moyenne de 35 m3 / 6 h = 5,833 m3/h ce qui est tout à
fait possible puisque la centrale en question peut assurer une production horaire de 21 m3/h
 Détermination du nombre de cycle par heure entre la grue et la centrale
 la centrale effectue jusqu’à 21 cycles par heures
 la grue effectue 60 min / 7,9 min = 7 cycles/h pour les voiles
 la grue effectue 60 min / 4,2 min = 14 cycles/h pour les plancher
Le nombre de cycles minimal correspond donc au bétonnage des voiles avec 7 cycles par heure. Ce sera donc
l’opération dimmensionante.
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 Calcul des volumes par cycle
En une heure, la centrale fournit 5,833 m3 et la grue assure 7 cycles de bétonnage des voiles.
Le volume à mettre en place à chaque cycle est donc V1 = 5,833 m3 / 7 cycles = 0,833 m3/cycles
Compte tenu de la contraction des matériaux et des pertes, le volume de béton gâché devra être
V2 = 0,833 m3 / 0,90 = 0,926 m3 à chaque cycle
Le volume de granulat à introduire à chaque gâchée devra donc être V3 = 0,926 m3 / 0,75 = 1,235 m3 à
chaque cycle
Conclusion : la centrale BTK 1008 convient bien puisque le rendement à la gâchée est de 1 m 3.
Remarques :
 Le volume V2 est un paramètre essentiel pour le choix des centrales à béton, il est à comparer avec le
rendement à la gâchée des centrales disponibles. Il permet aussi de déterminer la capacité minimale de la
benne à béton.
 Le volume V3 définit la capacité minimale de la cuve du malaxeur ou de la bétonnière de la centrale.
 Afin de ne pas surdimensionner le matériel, on prendra comme base de calcul, une production horaire
moyenne de béton en œuvre. Des solutions seront mises en place pour les productions de pointe (stockage,
heures supplémentaires, BPE)
DÉTERMINATION DES CARACTÉRISTIQUES DE LA ZONE DE STOCKAGE
Le stockage des granulats dépend :
 de la surface disponible sur chantier
 du nombre et du volume de granulats à stocker
 du stock de sécurité nécessaire
En général, les granulats sont stockés en étoile. Ils prennent alors la forme de parts de cône de rayon R, hauteur
H et d’angle au centre .
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Formule de calcul pour l’aire de stockage des granulats:
V = Pi r² h/3
3V = pi r3 h
R3 = 3 V / pi h
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3 – LES BÉTONS PRÊTS À L’EMPLOI (BPE)
Les BPE sont fabriqués dans des centrales à béton de forte capacité. On distingue deux types de centrales :
 les centrales de malaxage (95% du parc) : le brassage du béton est effectué dans un malaxeur à poste fixe
puis ce dernier est chargé dans les camions de livraison
 les centrales de dosage (5% du parc) : les bétonnières portées se chargent de malaxer les différents
constituants préalablement dosés.
Les BPE doivent répondre aux exigences de la norme NF EN 206 - 1. Cette norme classe les BPE en deux
catégories :
Les BCP (Bétons à Composition Prescrite)
Dans ce cas, le fabricant a l’initiative de la composition (dans la limite de ce qu’autorise la norme) mais doit
garantir certaines caractéristiques du béton :
 la nature et la classe du ciment ainsi que la nature des additions éventuelles entrant dans la composition du
béton
Exemple : CPJ-CEM II/A 42,5 ou CPA-CEM I + V
 la granularité désignée par la dimension D du plus gros grain en mm
Exemple : 0/20
 la consistance mesurée au cône d’Abrams désignée soit par l’affaissement mesuré au cône, soit par la lettre
correspondant à une classe de consistance
Affaissement
(cm)
Classe de consistance
Désignation simplifiée
4
Ferme
F
de 5 à 9
Plastique
P
de 10 à 15
Très Plastique
TP
16 à 21
Fluide
Fl
> 21
Très fluide
TF
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Les BPS (Bétons à Propriétés Spécifiés)
La composition est définie à la commande ainsi que certaines caractéristiques particulières (couleur, adjuvants,
spécifications relatives au temps de prise. La garantie du fabricant se limite au respect de la composition de béton
commandée.
COMMANDE, TRANSPORT ET LIVRAISON
La commande doit préciser en plus des caractéristiques garanties (BPS) ou de la composition (BCP) :
 la quantité de béton en m3
 la date, l’heure et le lieu de livraison
Le transport des BPE est assuré par des bétonnières portées (ou camions toupies) avec cuve tournante à axe
incliné, de forme cylindroconique ou biconique.
Les palettes hélicoïdales à l’intérieur de la cuve assurent l’agitation pour éviter la ségrégation du béton.
La vidange est obtenue par inversion du sens de rotation de la cuve.
La durée cumulée du transport et de l’attente éventuelle sur chantier ne doit pas dépasser 2 heures.
Les rajouts d’eau sur chantier par l’utilisateur de BPE sont strictement interdits.
Le déchargement se fait :
 par goulotte adaptée à la sortie de cuve
 à l’aide de tubes emboités qui permettent de prolonger le rayon d’action de la goulotte de 4 à 5 m en
contrebas
 au-delà, des tapis transporteurs permettent de décharger jusqu’à 10 m du camion et sur des hauteurs
de 5 à 6 m
 en cas d’accès difficile, un camion-pompe permet de livrer le béton à des distances dépassant 150 m
et sur des hauteurs de 100 m et plus.
3 – ETUDE ECONOMIQUE DU POSTE DE BETONNAGE
CALCUL DU PRIX DE REVIENT D’UN BFC
Le coût de fabrication du mètre cube de BFC dépend :
 des frais fixes indépendants de la quantité de béton à mettre en œuvre.
Ce sont les frais d’installation et de repliement de la centrale et du silo à ciment (réalisation du radier, bacs à
décantation, montage et démontage du matériel, location d’une grue mobile pour le montage du matériel, frais
de branchement aux réseaux, frais de transport,...) et les coûts de location
 des frais variables proportionnels à la quantité de béton à fabriquer.
Ce sont les frais des matériaux (granulats, eau, ciment, adjuvants), de l’énergie consommée, du temps passé
par le bétonnier pour réaliser un mètre cube de béton.
Le coût du béton est représenté par une droite d’équation :
Avec :
Y
x
a
b
Y(BFC) = a. x + b
le coût du béton
la quantité de béton en m 3 à fabriquer
frais variables par mètre cube de béton
frais fixes
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COÛT D’UN BPE
Le coût du mètre cube de béton livré sur le chantier est traité au meilleur prix après négociation auprès des
centrales de la région.
Les frais sont uniquement proportionnels au volume de béton livré.
Le coût du béton est représenté par une droite d’équation :
Avec :
Y
x
a’
Y(BPE) = a’. x
le coût du béton
3
la quantité de béton en m à livrer
prix d’un mètre cube de béton livré sur chantier
SEUIL DE RENTABILITE ENTRE BFC ET BPE
Il existe une quantité de béton au-delà de laquelle la solution BFC devient plus rentable que la solution BPE. Cette
quantité appelée seuil de rentabilité est représentée par l’intersection des deux droites vues précédemment. Ce
seuil de rentabilité détermine donc le choix de production du béton pour un chantier.
Les BPS (Bétons à Propriétés Spécifiés)
La composition est définie à la commande ainsi que certaines caractéristiques particulières (couleur, adjuvants,
spécifications relatives au temps de prise). La garantie du fabricant se limite au respect de la composition de
béton commandée.
COMMANDE, TRANSPORT ET LIVRAISON
La commande doit préciser en plus des caractéristiques garanties (BCN) ou de la composition (BCS) :
 la quantité de béton en m3
 la date, l’heure et le lieu de livraison
La durée cumulée du transport et de l’attente éventuelle sur chantier ne doit pas dépasser 2 heures.
Les rajouts d’eau sur chantier par l’utilisateur de BPE sont strictement interdits.
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APPLICATION :
EXEMPLE : CONSTRUCTION DE 84 LOGEMENTS
Le volume de béton à mettre en œuvre pour ce chantier est de 5000 m 3. La production moyenne prévue pour
réaliser les plancher et les voiles est de 35 m 3/j en 6 h. La durée des travaux est de 7 mois. Le coût horaire de la
main d’œuvre (y compris le bétonnier) est de 128 € HT. La centrale à BPE la moins disante propose un prix de
438,32 € HT par mètre cube.
 temps unitaire de production du béton : 6 h / 35 m3 = 0,17 h/m3
 calcul des frais fixes et variables : a = 358,58 € HT / m3 et b = 177633,40 € HT
3
Calcul des frais fixes
Désignation
U
Q
a) Installation : centrale
- transport
- main d’œuvre
- béton
- acier
- blocs creux 10 x 20 x 50
- bacs de décantation préfa
- location grue mobile
- montage démontage
U
h
3
m
kg
m²
U
h
forfait
1
50
4
200
20
1
5
1
ème
b) Installation : 2
- transport
- main d’œuvre
- béton
- acier
ème
P.U.
(€)
1500,00
128,00
459,00
7,72
26,67
2500,00
390,00
2000,00
Total HT
(€)
1500,00
6400,00
1836,00
1544,00
533,40
2500,00
1950,00
2000,00
Désignation
a) matériaux
- ciment CPA CEM I 52,5
- sable 0 / 5
- gravillons 5 / 25
- eau
b) Energie
c) Main d’œuvre (bétonnier)
P.U.
(€)
silo
Q
t
t
t
3
m
0,385
0,850
1,150
0,182
490,00
66,00
75,00
10,00
188,65
56,10
86,25
1,82
kW/h
1,33
3,00
4,00
h
0,17
128,00
21,76
Montant des frais variables pour 1 m a =
U
h
3
m
kg
1
20
2
100
750,00
128,00
459,00
7,72
750,00
2560,00
918,00
772,00
h
U
30
1
128,00
1500,00
3840,00
1500,00
h
U
10
1
128,00
750,00
1280,00
750,00
mois
7
21000,00
147000,00
Montant total des frais fixes b =
177633,40
Total HT
(€)
U
3
c) Repliement : centrale
- main d’œuvre
- transport
d) Repliement : 2
- main d’œuvre
- transport
Calcul des frais variables par m de béton
358,58
silo
Location : centrale à béton
 Seuil de rentabilité :
Seuil de rentabilité : X = 2228 m 3
Donc on choisira la solution BFC
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