Chapitre 3 Les bétons

Chapitre
3
Les bétons
3.1 Définition
3.2 Les constituants du béton
3.2.1 - Le ciment
3.2.2 - Les granulats
3.2.3 - L’eau
3.2.4 - Les adjuvants
3.2.5 - Les additions
3.3 La prise du béton
3.4 La plasticité du béton
3.5 La fabrication
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Chapitre
3
• Les bétons
ciment
+ sable
+ gravillon
+ eau
+ adjuvant
3.1 Définition
BÉTON
Les bétons de ciment – ou bétons
hydrauliques – sont des mélanges
homogènes, dans des proportions
étudiées, de ciment, de granulats,
d’eau, d’adjuvants et éventuellement
d’ajouts destinés à leur conférer des
propriétés particulières.
E AU
T
IAN
STIF
PLA
3.2 Les constituants du béton
3.2.1 - Le ciment
Le ciment doit être conforme à la norme NF P 15-301, adapté en qualité – selon
les disponibilités locales – et son dosage conforme aux conditions d’utilisation du
béton : contraintes mécaniques, agressions chimiques et climatiques (voir le
tableau ci-contre).
3.2.2 - Les granulats
Ils sont constitués par le sable (granularité inférieure ou égale à 6,3 mm) et les gravillons (granularité inférieure ou égale à 25 mm). Le sable et les gravillons doivent être conformes à la norme XP P 18-540. Ils doivent être propres et ne
contenir ni argile, ni matières terreuses, ni pollution organique.
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Les ciments disponibles en France
selon les normes NF P 15-301, NF P 15-314, NF P15-315, NF P15-317, XP P 15-319
Type
Désignation
Classes
de résistances
Caractéristiques
complémentaires
Ciment Portland
CPA-CEM I
42,5 et 42,5 R
52,5 et 52,5 R
PM, ES
PM, ES
PM, ES : utilisables
en milieux
agressifs
32,5 et 32,5 R
42,5 et 42,5 R
52,5 et 52,5 R
PM, ES
PM, ES
PM, ES
+(D) avec fumées de silice
PM, ES : utilisables
en milieux
agressifs
CHF-CEM III/A ou B
32,5
42,5
PM, ES
PM, ES
CLK-CEM III/C
52,5
32,5
PM, ES
PM, ES
CLC-CEM V/A ou B
32,5
42,5
PM, ES
PM, ES
Milieux agressifs
Cure impérative
des travaux
en élévation
PM, ES
Milieux agressifs
PM
Petits ouvrages,
calfatages,
réparations
Ciment Portland
composé
Ciment
de haut-fourneau
Ciment au laitier
et aux cendres
CPJ-CEM II/A ou B
Ciment alumineux
fondu*
CA
Ciment
prompt naturel
CNP
19 MPa
Utilisation
Milieux agressifs
Cure impérative
des travaux
en élévation
PM = ciment pour travaux à la mer ;
ES = ciment pour travaux en eaux à haute teneur en sulfates (les ciments ES sont également PM).
* Voir fascicule de documentation P 18-316 : Emploi du ciment alumineux en éléments de structure.
3.2.3 - L’eau
L’eau de gâchage doit être propre et ne pas contenir d’impuretés nuisibles, en
particulier de matières organiques ou chimiques. Elle doit être conforme à la
norme NF P 18-303. L’eau potable convient toujours.
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Chapitre
3
• Les bétons
3.2.4 - Les adjuvants
Les adjuvants sont employés à des dosages très faibles. Les plus courants sont :
– les plastifiants et superplastifiants qui facilitent la mise en œuvre du béton pour
un dosage en eau éventuellement réduit ;
– les entraîneurs d’air qui améliorent la tenue au gel ;
– les hydrofuges de masse qui améliorent l’imperméabilité ;
– les retardateurs et les accélérateurs de prise.
3.2.5 - Les additions
Les additions normalisées sont :
– le laitier vitrifié de haut fourneau ;
– les cendres volantes de houille ;
– les fillers calcaires ou siliceux ;
– les fumées de silice.
3.3 La prise du béton
Le ciment est un liant hydraulique qui fait prise et durcit au contact de l’eau, et
acquiert résistance et stabilité même sous l’eau. L’association ciment-eau génère
des réactions complexes qui entraînent, dans un premier temps, la formation d’un
gel cristallin puis, dans un second temps – qui peut durer plusieurs mois –, le
développement et la multiplication de micro-cristaux.
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La pâte de ciment passe donc par trois phases successives :
• la phase dormante : la pâte reste plastique malgré le démarrage des réactions ;
• le début de prise et la fin de prise : après une à deux heures, la pâte devient brusquement plus visqueuse jusqu’à ne plus être déformable ;
• le durcissement : la résistance mécanique continue à croître durant plusieurs
mois.
Ce processus est irréversible.
Donc, à l’état frais, selon la qualité du ciment et la température ambiante, les
bétons restent, pendant une à deux heures, plastiques et capables de remplir correctement le moule constitué par les coffrages et d’enrober correctement les
armatures. Ensuite, ils font prise, passent à l’état solide et durcissent pour
atteindre au bout de 28 jours (délai conventionnel des contrôles) 90 % de leurs
performances finales.
3.4 La plasticité du béton
La plasticité du béton frais, appelée aussi
consistance ou maniabilité, se mesure par
l’affaissement au cône d’Abrams (slump
test) ; elle doit être juste suffisante pour permettre une mise en œuvre correcte. Le
dosage en eau des bétons conditionne leur
plasticité. Un dosage en eau élevé diminue
leurs performances mécaniques ainsi que
leur imperméabilité et augmente les risques
de fissuration.
On distingue :
• les bétons fermes (F) – affaissement inférieur à 4 cm ;
• les bétons plastiques (P) – affaissement de 5 à 9 cm ;
• les bétons très plastiques (TP) – affaissement de 10 à 15 cm ;
• les bétons fluides (FL) – affaissement supérieur à 16 cm.
Comme indiqué plus haut, les adjuvants plastifiants et superplastifiants permettent
d’obtenir des bétons très plastiques ou fluides pour de faibles dosages en eau. En
revanche, il faudra éviter d’utiliser des bétons fluides (FL : affaissement supérieur
à 16 cm) confectionnés sans l’emploi d’adjuvants plastifiants.
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Chapitre
3
• Les bétons
3.5 La fabrication
Les bétons de ciment sont fabriqués dans des malaxeurs ou dans des bétonnières.
Les différents constituants sont dosés avec précision, soit pondéralement sur des
bascules (une bascule pour les granulats, une bascule pour le ciment, une bascule
pour l’eau), soit, plus rarement, de façon volumétrique.
L’ordre de chargement des constituants est déterminé pour faciliter leur mélange
et réduire la durée de malaxage, le mélange devant être homogène à la sortie du
malaxeur. La durée de malaxage comptée à partir du chargement du dernier
constituant est d’environ une minute.
Les centrales de béton prêt à l’emploi (BPE) permettent de fabriquer des bétons
conformes à la norme XP P 18-305 qui apportent toutes les garanties requises
pour la bonne tenue des ouvrages dans le temps.
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