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Journées techniques « Construire des Ouvrages d’Art en Béton » Association des Directeurs de Services Techniques Départementaux

Prescriptions sur le matériau béton et contrôles d’exécution des travaux Les essais sur béton C. CORDIER (LRPC Aix)

Date : 14 janvier 2010 Lieu : CETE Méditerranée Service d’études sur les transports, les routes et leurs aménagements www.setra.developpement-durable.gouv.fr

SOMMAIRE

Association des Directeurs de Services Techniques Départementaux

Prélèvement de béton Consistance Teneur en air Confection d’éprouvettes Cas particulier des BAP Résistance en compression Autres essais Suivi maturométrique Contrôles en préfabrication

2 Journées techniques “Construire des Ouvrages d’Art en béton” 13 et 14 janvier 2010

2

Essais sur béton Prélèvement de béton : NF EN 12350-1 Charge

Prise élémentaire : Main écope


Homogène ou non ?

Echantillon à homogénéiser


3

Essais sur béton Prélèvement de béton


Prélèvement au moment de l’emploi après déversement de 0,3 m3 ou Brassage énergique de 2 minutes à Vmaxi (selon NF EN 206-1 pour essai de consistance)


4

Essais sur béton Prélèvement de béton : NF EN 12350-1 Quelle quantité à prélever ? 1,5 fois le volume nécessaire aux essais Association des Directeurs de Services Techniques Départementaux

Exemple : Pour 6 éprouvettes 16x32

38,4 l

+ 1 cône d’Abrams

6l

+ 1 teneur en air

8l

Total utilisé :

Minimum à prélever :

52.4 l

52.4 * 1.5 = 78.6 l

~ 80 l 5 Journées techniques “Construire des Ouvrages d’Art en béton” 13 et 14 janvier 2010

5

Essais sur béton Consistance Classes de consistance : NF EN 206-1 Tableau 6

Tableau 3 Association des Directeurs de Services Techniques Départementaux

classe

étalement en mm

F1

≤ 340

F2

de 350 à 410

F3

de 420 à 480

F4

de 490 à 550

de 160 à 210

F5

de 560 à 620

≥ 220

F6

≥ 630

classe

affaissement en mm

S1

de 10 à 40

S2

de 50 à 90

S3

de 100 à 150

S4 S5

BPS NF EN 206–1

C25/30

XC1/XC2 (F)

Dmax 22,4

S3

Cl 0,40


6

Essais sur béton Consistance


Affaissement au cône d’Abrams NF EN 12350-2 10 ≤ Aff. ≤ 210 mm → Béton courant Étalement à la table à chocs (cône DIN) NF EN 12350-5 Aff. > 210 mm → Béton Haute Performance (BHP)


7


Affaissement au cône d’Abrams - NF EN 12350-2 Piquage : 25 coups par couche en 3 couches Association des Directeurs de Services Techniques Départementaux


8


Affaissement au cône d’Abrams - NF EN 12350-2 h ± 10 mm


cm mm

Remonter du moule : durée 5 à 10 secondes 9 Journées techniques “Construire des Ouvrages d’Art en béton” 13 et 14 janvier 2010

9

1 0


Étalement à la table à chocs - NF EN 12350-5 10 piquages légers pour chacune des 2 couches


Journées techniques “Construire des Ouvrages d’Art en béton” 13 et 14 janvier 2010

10 10

1 1


Étalement à la table à chocs - NF EN 12350-5 Table humide mais non mouillée Association des Directeurs de Services Techniques Départementaux

correct TEST « avec sopalin » mauvais

risque d’apparition de faux ressuage


11 11

1 2


Étalement à la table à chocs - NF EN 12350-5 Après 15 chocs sans arrêt, on mesure d1 et d2, et :


d1

d1 + d2 d2

D = 2

Mesure moyenne : D arrondie à 10 mm près


12 12

1 3

Essais sur béton Teneur en air (NF EN 206-1 extrait tableau NA.F.1) Classes

X0

d’exposition

XC1 à XC4


XS1 à XS3

XF2 à XF4 0,55

C2/30 C30/37C30/37

d

XD1 à 1XD3 d2

Teneur minimale en air (%)

0,55

315

XF1 XA1 à XA3 Pas de valeur spécifiée

40,30 %

Aucune valeur individuelle ne doit dépasser la valeur spécifiée + 4 % Journées techniques “Construire des Ouvrages d’Art en béton” 13 et 14 janvier 2010

13 13

1 4

Essais sur béton Teneur en air : NF EN 12350-7 Méthode de la colonne d’eau Association des Directeurs de Services Techniques Départementaux

Méthode du manomètre

d1 d2

Valeur arrondie à 0,1 point près


14 14

1 5

Essais sur béton Teneur en air : NF EN 12350-7

Méthode du manomètre


On égalise un volume d’air connu à une pression connue dans une enceinte hermétique avec le volume d’air inconnu de l’échantillon de béton. Le cadran du manomètre est étalonné en % d’air correspondant à la pression résultante.

Mise en oeuvre du béton en 3 couches d2 avec serrage à refus

d1

Pomper = mise en pression de la chambre et ajuster l’aiguille au trait rouge puis relacher


15 15

1 6

Essais sur béton Teneur en air : NF EN 12350-7

Méthode de la colonne d’eau


On introduit de l’eau sur une hauteur prédéfinie au-dessus d’un échantillon de béton serré de volume connu se trouvant dans une enceinte hermétique et on applique sur l’eau une pression d’air prédéterminée. On mesure alors la diminution du volume d’air contenu dans le béton en observant la baisse du niveau d’eau. d

Mise en oeuvre du béton en 3 couches d2 avec serrage à refus

1

h2 h1


A1 =h1 - h2

16 16

1 7

Essais sur béton Teneur en air :

Notion de serrage à refus pour bétons avec air entraîné (FD P 18 457) Association des Directeurs de Services Techniques Départementaux

d1 mm Aff. ≥ 100

Bétons avec air entraîné

Serrage aiguille dvibrante ou table 2 vibrante entre 5 et 6 s par couche


10 ≤ Aff. ≤ 90 mm Serrage aiguille vibrante ou table vibrante entre 10 et 12 s par couche

17 17

1 8

Essais sur béton Confection d’éprouvettes : NF EN 12390-2 Remplissage Béton Association des Directeurs de Services Techniques Départementaux

16x32 cm

11x22 cm

d1

3 couches

4 couches Courant et BHP

10 cm

< 10 cm

serrage à refus

serrage à refus

d2<

moyens main écope

Le FD P 18 457 autorise pour les bétons courants à passer pour le remplissage respectivement en 3 et 2 couches


18 18

1 9

Essais sur béton Confection d’éprouvettes :

Notion de serrage à refus pour bétons courants et BHP (FD P 18 457) Association des Directeurs de Services Techniques Départementaux

Affaissement au cône d’Abrams 10 ≤ Aff. ≤ 90 d2 mm Aff. ≥ 100 mm

Serrage à refus : « surface du béton lisse et luisante, exempte d’apparition de d1 grosses bulles » aiguille vibrante ou table vibrante (≥ 10 s par couche) E/C > 0,50 tige de piquage (25 coups par couche)


E/C < 0,50 aiguille vibrante ou table vibrante (≥ 5 s par couche)

19 19

2 0

Essais sur béton Conservation des éprouvettes : NF EN 12390-2 Dans le moule


Avant 16 h à 3 jours

En pratique, on visera sur sans choc, sans vibration chantier 15°C
Transport Après démoulage

(ou 25 ± 5 °C pour pays chauds)

d

2 Eviter dessiccation et écarts de température

eau à T = 20 ± 2 °C


chambre à T = 20 ± 2 °C et HR > 95 %

20 20

2 1

Essais sur béton Cas particulier des BAP Bétons très fluides, homogènes et stables mis en œuvre sans vibration par le seul effet gravitaire Association des Directeurs de Services Techniques Départementaux

Essais spécifiques 9 Essai d’étalement au cône d1 d’Abrams (PR NF EN 12350-8) → caractérisation de mobilité du béton en milieu non confiné 9 Essai d’écoulement à l’entonnoir en V (PR NF EN 12350-9) d2 9 Essai à la boîte en L (PR NF EN 12350-10) → caractérisation de la mobilité du béton en milieu confiné 9 Essai de stabilité au tamis (PR NF EN 12350-11) → caractérisation du risque de ségrégation et au ressuage Recommandations provisoires AFGC (2000) - PN BAP Journées techniques “Construire des Ouvrages d’Art en béton” 13 et 14 janvier 2010

21 21

2 2

Essais sur béton Cas particulier des BAP Essai d’étalement au cône d’Abrams Association des Directeurs de Services Techniques Départementaux

d1 d2

d1 + d2 D = 2


22 22

2 3

Essais sur béton Cas particulier des BAP Essai à la boîte en L Association des Directeurs de Services Techniques Départementaux

d1

H2 d2

H1


23 23

2 4

Essais sur béton Cas particulier des BAP Essai de stabilité au tamis Association des Directeurs de Services Techniques Départementaux

d1

Plaitance x 100 d2

Péchantillon


24 24

2 5

Essais sur béton Résistance en compression : NF EN 12390-3

Surfaçage des éprouvettes 9 Surfaçage au soufre Association des Directeurs de Services Techniques Départementaux

- sécurité : hotte, extincteur… - mélange soufre (50%) – sable siliceux (50%) - attendre 30 min avant essai d de1 compression

9 Rectification d2


25 25

2 6

Essais sur béton Résistance en compression : NF EN 12390-3

R=F/S 25 MPa Association des Directeurs de Services Techniques Départementaux

30 MPa

d1 d2

C25/30

Cylindre D = 150 mm


Cube D = 150 mm

26 26

2 7

Essais sur béton Résistance en compression Éprouvettes avec correction (NF EN 206-1) 11

10


10 d1

22

10

Dmax ≤ 22,4 mm avec coefficient correcteur

d2

Cylindres 11*22 :

Cubes de 100 mm :

fc,cyl = 0,98 * R si R ≥ 50 MPa

fc,cub = 0,97 * R si R ≥ 50 MPa

fc,cyl = R-1 si R < 50 MPa

fc,cub = R-1,5 si R < 50 MPa


27 27

2 8

Essais sur béton Autres essais


9 Masse volumique sur béton frais (NF EN 12350-6) 9 Masse volumique sur béton durci (NF EN 12390-7) 9 Rendement volumique = Mvthéorique/Mvréelle d

Formulation de béton = quantités1 pour 1 m 3 Exemple : Mvthéorique = 2.4

d2

Mvréelle < 2.4


Mvréelle > 2.4

28 28

2 9

Essais sur béton Autres essais (essais liés au gel)


9 Facteur d’espacement (G) selon norme ASTM C457 → béton traditionnel avec air entraîné d1 d2 9 Essais de performance de « gel interne » (G) selon NF P 18-424 (gel dans l’eau, dégel dans l’eau) et NF P 18-425 (gel dans l’air, dégel dans l’eau)

9 Ecaillage (G+S) selon XP P 18-420


29 29

3 0

Essais sur béton Autres essais (essais pour béton dans les structures)


9 Carottes – prélèvement et essais en compression (NF EN 12 504-1) 9 Détermination de l’indice de rebondissement (NF EN 12 504-2) d1

d2

9 Détermination de la force d’arrachement (NF EN 12 504-3) 9 Détermination de la vitesse de propagation du son (NF EN récepteur émetteur 12 504-4) Matériau à tester

comparaison des signaux émis et reçus


30 30

3 1

Essais sur béton Suivi maturométrique


Objectif ? → Connaître la résistance (mûrissement) du béton dans l’ouvrage pour réaliser le plus rapidement possible et en toute sécurité des opérations de construction (décoffrage, d1 mise en précontrainte…) quand le recours aux éprouvettes d’information n’est pas jugé suffisamment efficient (représentativitéd2du mode de conservation, chauffage ou étuvage des éléments, …)


31 31

3 2



Comment ? → Elle transforme, en temps réel et sous réserve d’un étalonnage préalable du béton, l’histoire de température du béton in situ en résistance d1

d2

OUVRAGE


Enregistrement des températures Étalonnage en mémoire Estimation des résistances pour chaque suivi thermique

32 32

3 3



De nombreux avantages 9 simplicité des mesures de température et représentativité des estimations de résistance d1 9 information quasi-instantanée (disponible en continu) d2 d’obtention de la 9 prédiction du délai résistance requise 9 optimisation des systèmes d’isolation ou de chauffage du béton 9 possibilité d’une étude en amont du chantier par des outils de simulations numériques


33 33

3 4



Principe L’évaluation de la résistance au jeune âge du béton par maturométrie repose sur : la connaissance de l’histoire de température vécue par d1 le béton le concept d’âge équivalent d2 la connaissance de l’évolution de la résistance en compression en fonction de l’âge équivalent à la température de référence (20°C en général), appelée « courbe de référence » du béton la connaissance de l’énergie d’activation apparente du béton Journées techniques “Construire des Ouvrages d’Art en béton” 13 et 14 janvier 2010

34 34

3 5

Essais sur béton Suivi maturométrique Principe Association des Directeurs de Services Techniques Départementaux

« Courbe de référence » Rc

Histoire thermique du béton en place T Ea d1

Rc0 d2

teq(t0) Age équivalent

t0

Age réel

calcul teq(t0)


35 35

3 6



Modalités d’application 9 Étalonnage : – Détermination, dans un premier temps, de la courbe d’étalonnage Rc=f(teq) d1 – Détermination de l’énergie d’activation apparente du béton par des essais sur chantier et éventuellement par d2 des essais préliminaires en laboratoire 9 Détermination de la courbe de référence du béton : – Passage de la courbe d’étalonnage à la courbe de référence en intégrant les contrôles maturométriques initiaux de conformité 9 Contrôles de conformité en cours de chantier


36 36

3 7

Essais sur béton Contrôles en préfabrication Nature des contrôles 9 Pendant la fabrication Association des Directeurs de Services Techniques Départementaux

- idem chantier + cycle de décoffrage/manutention ( + cycle d’étuvage + moyens de vibration externe + mise en œuvre de la d1 prétension le cas échéant)

9 Après la fabrication (réception sur stock)

- contrôle dimensionnel et d’aspect (déformations, fissures, d2 ségrégation, teinte du parement) - mesure des contre-flèches (cas des poutres) - enrobage (ferroscan)

Essai spécifique 9 Essai d’absorption d’eau (annexe G NF EN 13369)


37 37

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