CONSTRUCTION
Le béton dans la construction : définition et qualification Réf. Internet : 42221
Actualisation permanente sur www.techniques-ingenieur.fr
Techniques de l'Ingénieur
Les Sélections Techniques de l’Ingénieur La plus importante base scientiique et technique en français
Une information iable, claire et actualisée Validés par un comité scientifique et mis à jour en permanence sur Internet, les articles des Techniques de l’Ingénieur s’adressent à tous les ingénieurs et scientifiques, en poste ou en formation. Outil d’accompagnement de la formation et de la carrière des ingénieurs, les bases documentaires Techniques de l’Ingénieur constituent le socle commun de connaissances des acteurs de la recherche et de l’industrie.
Les meilleurs experts scientiiques Plus de 150 conseillers scientifiques et 3 000 auteurs, industriels, chercheurs, professeurs collaborent aux bases documentaires qui font aujourd’hui de Techniques de l’Ingénieur l’éditeur scientifique et technique de référence. Les meilleurs spécialistes sont réunis pour constituer une base de connaissances techniques et scientifiques inégalée, vous former et vous accompagner dans vos projets.
Une collection 100 % en ligne • Accessibles sur www.techniques-ingenieur.fr, les dernières nouveautés et actualisations de votre base documentaire • Les articles téléchargeables en version PDF
Des services associés Rendez-vous sur votre espace « Mon compte » en ligne pour retrouver la liste de vos services associés aux abonnements et y accéder.
Pour toute information, le service clientèle reste à votre disposition : Tél : 01 53 35 20 20 Fax : 01 53 26 79 18 Mail :
[email protected] III
c・エ@ッオカイ。ァ・@ヲ。ゥエ@ー。イエゥ・@、オ@ー。」ォ@iョヲイ。ウエイオ」エオイ・@・エ@ュ。エ←イゥ。オク@Hr←ヲN@iョエ・イョ・エ@エゥRURI@」ッューッウ← 、・ウ@「。ウ・ウ@、ッ」オュ・ョエ。ゥイ・ウ@ウオゥカ。ョエ・ウ@Z
iョヲイ。ウエイオ」エオイ・@、・@ャ。@」ッョウエイオ」エゥッョ
r←ヲN@iョエ・イョ・エ@Z@TRRQY
l・@「←エッョ@、。ョウ@ャ。@」ッョウエイオ」エゥッョ@Z@、←ヲゥョゥエゥッョ@・エ@アオ。ャゥヲゥ」。エゥッョ
r←ヲN@iョエ・イョ・エ@Z@TRRRQ
l・ウ@「←エッョウ@ウー←」ゥ。オク@、。ョウ@ャ。@」ッョウエイオ」エゥッョ
r←ヲN@iョエ・イョ・エ@Z@TRRRS
l・ウ@ュ。エ←イゥ。オク@、・@」ッョウエイオ」エゥッョ@エイ。、ゥエゥッョョ・ャウ
r←ヲN@iョエ・イョ・エ@Z@TRRRT
Sur www.techniques-ingenieur.fr •SaisissezlaréférenceInternetpouraccéderdirectementauxcontenusenligne •Retrouvezlalistecomplètedesbasesdocumentaires IV
c・エエ・@「。ウ・@、ッ」オュ・ョエ。ゥイ・@ヲ。ゥエ@ー。イエゥ・@、オ@ー。」ォ@iョヲイ。ウエイオ」エオイ・@・エ@ュ。エ←イゥ。オク@Hr←ヲN@iョエ・イョ・エ@エゥRURI 、ッョエ@ャ・ウ@・クー・イエウ@ウ」ゥ・ョエゥヲゥアオ・ウ@ウッョエ@Z
fッオ。、@bouyahbar eクー・イエ@エ・」ィョゥアオ・@・エ@ウー←」ゥ。ャゥウエ・@、・ウ@ー。エィッャッァゥ・ウ@、オ@「¬エゥュ・ョエ@・エ@、・@ャ。@、←ウエイオ」エオイ。エゥッョL iョァ←ョゥ・オイ@・エ@」ィ・イ」ィ・オイ@。」」イ←、ゥエ←@ー。イ@ャ・@mゥョゥウエ│イ・@、・@ャ。@r・」ィ・イ」ィ・
j・。ョMpゥ・イイ・@muzeau pイッヲ・ウウ・オイ@、・ウ@オョゥカ・イウゥエ←ウL@。ョ」ゥ・ョ@イ・ウーッョウ。「ャ・@、オ@、←ー。イエ・ュ・ョエ@g←ョゥ・@cゥカゥャ@、・@pッャケエ・」ィG cャ・イュッョエMf・イイ。ョ、
fイ←、←イゥ」@ragueneau pイッヲ・ウウ・オイ@、・ウ@オョゥカ・イウゥエ←ウL@、ゥイ・」エ・オイ@。、ェッゥョエ@、オ@l。「ッイ。エッゥイ・@、・@m←」。ョゥアオ・@・エ@t・」ィョッャッァゥ・ 、・@ャGens@c。」ィ。ョL@イ・ウーッョウ。「ャ・@、オ@ウ・」エ・オイ@g←ョゥ・@cゥカゥャ@・エ@eョカゥイッョョ・ュ・ョエ
Sur www.techniques-ingenieur.fr •SaisissezlaréférenceInternetpouraccéderdirectementauxcontenusenligne •Retrouvezlalistecomplètedesbasesdocumentaires V
r・エイッオカ・コ@、。ョウ@」・エエ・@「。ウ・@、ッ」オュ・ョエ。ゥイ・@ャ・ウ@」ッョエイゥ「オエゥッョウ@、・@Z@
p。オャ@acker
pッオイ@ャ 。イエゥ」ャ・@Z@cRRSU
v←イッョゥアオ・@baroghelMbouny pッオイ@ャ・ウ@。イエゥ」ャ・ウ@Z@cRRTU@ @cRRTV
yカ・ウ@charonnat pッオイ@ャ 。イエゥ」ャ・@Z@cRRRU
j・。ョMm。イゥ・@geoffray
pッオイ@ャ・ウ@。イエゥ」ャ・ウ@Z@cRRRW@ @cRRRX@ @cRRRY@ @cRRSP@ @cRRSQ@ @cRRWU@ @cRRWV
j・。ョ@perchat
pッオイ@ャ 。イエゥ」ャ・@Z@cRSPQ
j・。ョ@mゥ」ィ・ャ@torrenti pッオイ@ャ 。イエゥ」ャ・@Z@cRRTP
à
Sur www.techniques-ingenieur.fr •SaisissezlaréférenceInternetpouraccéderdirectementauxcontenusenligne •Retrouvezlalistecomplètedesbasesdocumentaires VI
l・@「←エッョ@、。ョウ@ャ。@」ッョウエイオ」エゥッョ@Z@、←ヲゥョゥエゥッョ@・エ@アオ。ャゥヲゥ」。エゥッョ r←ヲN@iョエ・イョ・エ@TRRRQ
SOMMAIRE
@
@r←ヲN@iョエ・イョ・エ
b←エッョ@。イュ←N@g←ョ←イ。ャゥエ←ウ
@ cRSPQ
Y
fッイュオャ。エゥッョ@、・ウ@「←エッョウ
@ cRRQP
QQ
f。「イゥ」。エゥッョ@、オ@「←エッョ@ィケ、イ。オャゥアオ・
@ cRRRU
QW
b←エッョ@ィケ、イ。オャゥアオ・@M@mゥウ・@・ョ@ッ・オカイ・N@rィ←ッャッァゥ・@・エ@ュ。エオイゥエ←@、・ウ@「←エッョウ
@ cRRRW
RW
b←エッョ@ィケ、イ。オャゥアオ・@M@mゥウ・@・ョ@ッ・オカイ・N@cッヲヲイ。ァ・ウ@・エ@ーイッエ・」エゥッョ@、・ウ@。イュ。エオイ・ウ
@ cRRRX
SQ
b←エッョ@ィケ、イ。オャゥアオ・@M@mゥウ・@・ョ@ッ・オカイ・N@b←エッョョ。ァ・
@ cRRRY
SW
b←エッョ@ィケ、イ。オャゥアオ・@M@mゥウ・@・ョ@ッ・オカイ・N@b←エッョョ。ァ・ウ@ウー←」ゥ。オク
@ cRRSP
TQ
b←エッョ@ィケ、イ。オャゥアオ・@M@mゥウ・@・ョ@ッ・オカイ・N@d←ュッオャ。ァ・@・エ@ー。イ・ュ・ョエウ
@ cRRSQ
TU
pイゥウ・@・エ@、オイ」ゥウウ・ュ・ョエ@、・ウ@「←エッョウN@l・ウ@・ヲヲ・エウ@エィ・イュッュ←」。ョゥアオ・ウ
@ cRRSU
UQ
dオ@「←エッョ@ヲイ。ゥウ@。オ@「←エッョ@、オイ」ゥN@ャ←ュ・ョエウ@、・@」ッューッイエ・ュ・ョエ
@ cRRTP
UU
nッオカ・ャャ・@。ーーイッ」ィ・@、・@ャ。@、オイ。「ゥャゥエ←@、オ@「←エッョN@iョ、ゥ」。エ・オイウ@・エ@ュ←エィッ、・ウ
@ cRRTU
UY
nッオカ・ャャ・@。ーーイッ」ィ・@、・@ャ。@、オイ。「ゥャゥエ←@、オ@「←エッョN@m←エィッ、ッャッァゥ・@・エ@・ク・ューャ・ウ
@ cRRTV
VS
qオ。ャゥエ←@、オ@「←エッョN@eクゥァ・ョ」・ウ@ョッイュ。エゥカ・ウ
@ cRRWU
VW
qオ。ャゥエ←@、オ@「←エッョN@eウウ。ゥウL@」ッョエイャ・ウ@・エ@カ←イゥヲゥ」。エゥッョウ
@ cRRWV
WQ
Sur www.techniques-ingenieur.fr •SaisissezlaréférenceInternetpouraccéderdirectementauxcontenusenligne •Retrouvezlalistecomplètedesbasesdocumentaires VII
ー。ァ・
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRSPQ
Béton armé Généralités par
Jean PERCHAT Ingénieur des Arts et Manufactures Professeur honoraire à l’École Spéciale des Travaux Publics, du Bâtiment et de l’Industrie Professeur au Centre des Hautes Études de la Construction
1.
Généralités.................................................................................................
2.
Principaux caractères et avantages ...................................................
Pour en savoir plus...........................................................................................
D
—
2
Doc. C 2 320
ans cet article, nous traiterons le principe du béton armé ainsi que leurs principaux caractères et avantages.
La série « Béton armé » fait l’objet de plusieurs articles : — Béton armé — Généralités — Évolution des méthodes de calcul — Règles BAEL. Caractères des matériaux Actions et sollicitations — Règles BAEL. Sollicitations normales — Règles BAEL. Sollicitations tangentes Sollicitations d’adhérence — Règles BAEL. Dispositions constructives Dispositions particulières — Règles BAEL. Établissement des projets — Règles BAEL. Ossatures et éléments courants — Règles BAEL. Ouvrages particuliers — Règles BAEL. Exécution et estimation des travaux — Règles BAEL. Pathologie et réparation des ouvrages — Règles BAEL. Béton de granulats légers artificiel — Règles BAEL. Comportement expérimental — Pour en savoir plus
nッカ・ュ「イ・@QYYR
C 2 301 - 2
[C 2 300] [C 2 301] [C 2 302] [C 2 304] [C 2 306] [C 2 308] [C 2 310] [C 2 312] [C 2 314] [C 2 315] [C 2 316] [C 2 317] [C 2 318] [C 2 319] [C 2 320]
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Construction
Y
C 2 301 − 1
QP
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRQP
Formulation des bétons par
Gérard BERNIER Maître de Conférences à l’École nationale supérieure de Cachan
1. 1.1 1.2 1.3 1.4
Critères de base pour la formulation des bétons ........................... Environnement des ouvrages..................................................................... Caractères issus de la géométrie de l’ouvrage : D max............................ Caractères spécifiques du matériau frais, durcissant et durci ................. Caractères liés aux moyens de mise en œuvre du béton ........................
2. 2.1 2.2 2.3 2.4
Les composants........................................................................................ Quel ciment utiliser dans la formulation ? ................................................ Quels granulats utiliser dans la formulation ? .......................................... Qu’appelle-t-on eau efficace ? .................................................................... Quel adjuvant utiliser dans une formulation ?..........................................
— — — — —
9 9 12 12 13
3. 3.1 3.2
Formulation ............................................................................................... Les trois principes de formulation des bétons.......................................... Les méthodes de formulation.....................................................................
— — —
14 14 14
4. 4.1 4.2 4.3
Contrôles des formulations de béton ................................................ Essais d’études ............................................................................................ Essais de convenance ................................................................................. Essais de contrôle........................................................................................
— — — —
25 25 26 26
Pour en savoir plus ...........................................................................................
C 2 210 - 3 — 3 — 3 — 4 — 9
Doc. C 2 210
e béton, depuis son origine, a été réalisé à partir des composants de base que sont : le ciment, l’eau et les granulats. Les romains le confectionnaient à partir de chaux, de céramique écrasée et de sable volcanique (Vitruvius « de Architectura » 1er siècle av. J.C.). Le Panthéon de Rome, an 124 après J.C., est couvert par une gigantesque coupole en béton [1]. Si le matériau est plastique donc moulable lors de sa fabrication, il acquiert ses propriétés au cours du temps. Une fois mature, le béton doit être considéré comme un composite constitué de granulats et d’une pâte de ciment durcie, dont les propriétés dépendent, pour une grande part, de sa formulation. L’évolution des connaissances du matériau, les exigences nouvelles en matière de propriétés ont incité les chercheurs et les utilisateurs à introduire dans les formulations de nouveaux « produits » afin d’obtenir des propriétés singulières. Ainsi assiste-t-on à une explosion de la gamme des bétons pour répondre aux demandes des industriels. En retour, les maîtres d’œuvre, s’appropriant les connaissances de ces nouveaux matériaux, proposent des ouvrages innovants. Il s’agit réellement d’une révolution dans la mesure où le matériau est conçu en fonction d’un nombre de critères de plus en plus important et par conséquent des formulations différentes seront définies pour chaque ouvrage. Toutefois, il ne faut pas se faire d’illusion, la formulation élaborée résulte le plus souvent d’un compromis répondant au mieux aux propriétés recherchées. Après avoir établi la composition théorique, et bien souvent avec l’aide de l’expérience, il sera nécessaire de réaliser et de faire évoluer la formule en laboratoire, avant de la tester dans un processus industriel jusqu’à la mise en œuvre.
m。ゥ@RPPT
L
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur
QQ
C 2 210 − 1
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRQP
FORM ULATION DES B ÉTON S
_____________________________________________________________________________________________________________
Pour éviter des formulations de béton inadaptées, le législateur encadre de plus en plus celles-ci en définissant des limites de formulation. Les dernières normes européennes à statut de normes françaises (ou, à défaut, les normes françaises en vigueur) seront prises pour référence dans ce document. L’évolution rapide de ce domaine incitera donc le lecteur à prendre en compte les dernières normes en vigueur sur ce sujet.
Notations et symboles Symbole
Unité (1)
Ꮽ
cm
A, A′
kg/m3
Notations et symboles
Définition Affaissement au cône d’Abrams
Abg , Abs
Quantité d’addition Teneur en eau absorbée respectivement par les granulats, les sables
a
kg/m3
Quantité de chaque adjuvant
C
kg/m3
Quantité de ciment
Symbole
Unité (1)
V e , V Eeff
m3/m3
Volume d’eau, d’eau efficace par m3 de béton
Vc
m3/m3
Volume de liant par m3 de béton
Vg
m3/m3
Volume de granulats par m3 de béton
V* g
m3/m3
Volume de granulats par m3 de granulats secs Teneur en eau totale des granulats, des sables
wg, ws
Ci
Compacité de la classe granulaire i
^ C
Compacité moyenne
αc
m3/m3
Cm
Compacité d’un mélange
γ˙
s–1
mm
Ouverture tamis
ωc
D max
mm
Taille maximale des gros granulats
φi
Ea
kg/m3
Quantité d’eau d’apport
ρ
kg/m3
E ab
kg/m3
Quantité d’eau absorbée
τ
Pa
E eff
kg/m3
Quantité d’eau efficace
Fs
kg/m3
Quantité de fumée de silice
d
Définition
yi
Proportion volumique de la classe i Compacité du ciment Gradient de déplacement Concentration en ciment dans la pâte Volume partiel de la classe i Masse volumique Contrainte de cisaillement
3
(1) /m signifie : par mètre cube de béton.
f ck
MPa
Résistance caractéristique
f c28
MPa
Résistance cible en compression à 28 jours
f cm28
MPa
Classe vraie du liant mesurée sur mortier normal à 28 jours
BAN
Béton autonivelant
G
kg/m3
Quantité de chaque gravillon
BAP
Béton autoplaçant
g, g*
m3/m3
Compacité granulaire
BCR
Béton compacté au rouleau
K
Indice de serrage
Kg
Coefficient granulaire
k
Abréviations
BFUHP
Coefficient d’équivalence
L
kg/m3
Quantité de liant équivalent
S
kg/m3
Quantité de chaque sable
Sm , Si
MPa
Va
m3/m3
Béton hautes performances
BRF
Béton renforcé de fibres
CPA
Volume d’air par m3 de béton
(1) /m3 signifie : par mètre cube de béton.
C 2 210 − 2
BHP
BTHP
Sécurité sur la moyenne, sur la borne inférieure de f cm
Béton fibré à ultra-hautes performances
Béton très hautes performances Ciment Portland artificiel
LA
Essai Los Angeles
MDE
Essai micro-Deval
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur
QR
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRQP
_____________________________________________________________________________________________________________ FORM ULATION DES B ÉTON S
1. Critères de base pour la formulation des bétons
Tableau 1 – Classes d’exposition (1) Désignation de la classe
La formulation des bétons fait intervenir de nombreux critères aussi bien techniques qu’économiques. Ces critères, hypothèses de travail, peuvent être regroupés en cinq classes : — l’environnement de l’ouvrage au cours de son fonctionnement ; — les caractéristiques géométriques de l’ouvrage ; — les caractères spécifiques du matériau frais, durcissant et durci ; — les conditions de fabrication et de mise en œuvre du béton frais ; — les matériaux à disposition localement.
Type d’attaque
X0
Aucun risque de corrosion ni d’attaque
XC1 à XC4
Corrosion induite par la carbonatation
XS1 à XS3
Corrosion induite par les chlorures
XD1 à XD3 XF1 à XF4
Attaque gel/dégel
XA1 à XA3
Attaques chimiques
Chlorures non marins Chlorures marins
(1) Extrait de la norme NF EN 206-1 de février 2002.
À partir de ces cinq classes de critères, il est nécessaire d’établir les spécifications du matériau dont certaines ne sont pas toujours parfaitement compatibles. Tous les cas ne seront pas présentés ici, car trop nombreux, mais les éléments essentiels à l’établissement des formulations seront fournis.
■ Avec agression chimique Environnement présentant une agression chimique. Dans ce cas, la nature de l’agression chimique doit être spécifiquement étudiée afin d’éviter toute altération dommageable pour l’ouvrage ; que celle-ci soit ciblée sur le ciment ou sur l’un de ses composants ou sur tout autre constituant du béton.
1.1 Environnement des ouvrages
Pour les critères minimaux à respecter, se reporter à la norme en vigueur.
Contrairement aux idées reçues, les bétons sont plus ou moins altérés par l’environnement dans lequel ils sont immergés. La compréhension des mécanismes de dégradation aussi bien du béton que des armatures de renforcement, ainsi que les multiples possibilités de formulation, ont incité le législateur à définir des classes d’exposition des bétons, afin de garantir au mieux la pérennité des ouvrages.
1.2 Caractères issus de la géométrie de l’ouvrage : D max
Cinq classes d’exposition (tableau 1) permettent d’établir les critères de formulation des bétons. Les formulations doivent satisfaire, au minimum, aux critères des classes définies (Annexe F, EN 206-1 : 2002). Plusieurs classes d’exposition peuvent être affectées à l’ouvrage ; dans ce cas, il sera nécessaire d’établir une formulation qui satisfera aux plus exigeants des critères définis pour chaque classe.
■ Volume Formuler un béton c’est constituer un assemblage de composants devant occuper un volume défini. Pour de multiples raisons, aussi bien techniques qu’économiques, le concepteur a tout intérêt à maximiser la taille des plus gros granulats D max . Exemple : Dans un barrage, la dimension maximale sera de 80 à 100 mm, ici les aspects de fabrication, plus que la dimension de l’ouvrage, sont des critères limitatifs. Pour un voile de bâtiment ou pour des fondations routières, les dimensions maximales seront respectivement de 25 à 40 mm.
■ Non agressif Environnement sans agression particulière pour le béton non armé ou environnement sec pour le béton armé. Exemple : voile intérieur de bâtiment avec humidité de l’air ambiant faible.
■ Épaisseur
■ Carbonatant
L’organisation interne du béton, différente en pleine masse et au voisinage d’une paroi, nécessite de limiter la taille maximale des plus gros granulats afin que l’arrangement de l’ensemble des composants soit optimal. Il est généralement admis que la dimension D max soit cinq fois plus petite que la plus petite dimension de l’élément à réaliser (§ 3.2.3.2).
Environnement où la carbonatation des bétons peut amener des désordres, à court ou moyen terme, comme la corrosion des armatures par exemple. Selon l’intensité de la carbonatation, liée aux conditions hygrométriques, plusieurs sous-classes ont été définies. Exemples : structure béton armé peu exposée à la pluie en zone sèche ; voile extérieur de bâtiment avec alternance d’humidité et de séchage.
■ Enrobage L’espace entre la paroi coffrante et la surface de l’armature la plus proche, paramètre fondamental vis-à-vis de toutes les agressions chimiques venant de l’extérieur et provoquant la corrosion, doit être d’une qualité de remplissage maximale. L’enrobage et la présence des parois (coffrage et armatures) limitent respectivement la dimension D max et la proportion de grains ayant cette dimension.
■ Avec des chlorures Environnement présentant des chlorures, source de corrosion des armatures. Les chlorures provenant de l’eau de mer, de sels transportés par voie aérienne ou d’autres sources industrielles. Exemples : mur de quai d’un port maritime, chaussée, piscine. ■ Avec risque de gel
Remarque : la formulation choisie impose un minimum d’enrobage pas toujours respecté. En effet, compte tenu des tolérances de façonnage des armatures, il n’est pas rare de trouver celles-ci quasiment en contact avec le coffrage. En conséquence, la corrosion, quel que soit l’environnement, apparaît seulement au bout de quelques mois. Par ailleurs, le squelette perturbé fait souvent apparaître les fantômes des armatures. Souvent esthétiquement inacceptables, ces fantômes sont de plus en plus fréquents avec les bétons d’aujourd’hui fortement adjuvantés.
Environnement avec gel et dégel. Selon la fréquence des cycles de gel/dégel et l’intensité du gel, plusieurs sous-classes ont été définies. Exemples : ouvrages verticaux exposés au gel et aux projections d’eau ; routes exposées au gel et aux sels de déverglaçage.
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur
QS
C 2 210 − 3
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRQP
FORM ULATION DES B ÉTON S
_____________________________________________________________________________________________________________
Ainsi la connaissance des agressions potentielles des ouvrages permet de définir un certain nombre de caractères des composants du béton, comme la nature du ciment, la nature et les proportions des produits d’addition au ciment, les proportions relatives de ciment et d’eau, les adjuvants...
■ Armatures L’espacement des armatures conditionne D max . La distance entre les armatures, qu’elles soient parallèles, superposées ou dans un même plan horizontal, ou perpendiculaires, doit permettre au béton de s’écouler sans trop de difficultés. Par ailleurs, comme précédemment, les armatures ainsi que les gaines, comme toute surface coffrante, organisent les granulats au voisinage de leur paroi. La proportion de gros granulats se trouvera diminuée quand les surfaces à enrober seront importantes (§ 3.2.3.4.1).
1.3.1 Densité du béton Les cas ne sont pas très nombreux, mais il arrive que la densité soit un paramètre de formulation du matériau. Trois cas sont possibles : • La densité du béton n’est pas un paramètre de formulation, alors l’emploi des matériaux locaux s’impose, les granulats utilisés possèdent généralement des densités variant de 2,5 à 2,7 ; les bétons durcis et secs auront alors des densités de 2 à 2,6. • Si le béton doit avoir une densité supérieure à 2,6 on parlera alors (par abus de langage) de béton lourd. Dans ce cas, des granulats denses devront être recherchés, comme ceux provenant des minerais de fer ou de baryum, voire issus du poinçonnement de poutrelles d’acier (riblons). • À l’opposé, les bétons de densité comprise entre 0,8 et 2 (bétons dits légers) nécessiteront l’emploi de granulats de type argile ou schiste expansés, ou de vermiculite, voire l’introduction d’air entraîné en quantité importante, si la résistance n’est pas un caractère dimensionnant (béton mousse). • Des exemples de densités de granulats sont donnés dans le tableau 3.
Les caractères géométriques qui viennent d’être énumérés et leur incidence sur D max sont récapitulés dans le tableau 2.
1.3 Caractères spécifiques du matériau frais, durcissant et durci Dans bien des cas, le fait de fixer une résistance minimale garantit le bon comportement du béton dans l’ouvrage. C’est pourquoi ce critère est fondamental. En effet, la résistance étant directement corrélée à la porosité du matériau, celle-ci étant elle-même déterminante vis-à-vis des altérations physico-chimiques, ce critère de résistance apparaîtra toujours. Toutefois il est insuffisant pour traiter la totalité des cas rencontrés.
(0)
Tableau 2 – Influence des paramètres géométriques sur la dimension maximale des granulats Caractère géométrique
Effets sur D max
Paramètre
Volume
Volume
Maximise D max
Épaisseur
Épaisseur minimale E m
D max < E m /5
Distance minimale entre l’armature et le parement e c Enrobage et armatures
Distance verticale entre deux armatures e v
e c ⭓ Sup (e env ; 1,5 D max) e env (1) D max < 1,5 e v
Taille de la maille a × b
D max < ab /(a + b )
Surface d’armatures et de gaines à enrober
Minimise la proportion de D max
(1) e env : distance conditionnée par les conditions environnementales, le règlement de calcul du projet et éventuellement le CCTP (cahier des clauses techniques particulières).
(0)
Tableau 3 – Quelques exemples de nature de granulats et leurs propriétés Densité réelle
Dureté LA
Dureté MDE
Calcaires durs
Appellation
2,5 à 2,7
15 à 20
0,4
Silico-calcaires
2,5 à 2,6
15 à 60
0,3 à 0,4
0,8 à 1,35
–
10 à 32
0,012 à 0,014
–
–
Argile et schistes expansés Polystyrène expansé Barytine
4à5
–
–
Hématite
4,95 à 5,2
–
–
Riblons
7,8
–
–
Chamotte, alumine
2,8
Environ 7 sur l’échelle de Mohs
3,1
9 sur l’échelle de Mohs
3,9 à 4,1
9 sur l’échelle de Mohs
Carbure de silicium Corindon
C 2 210 − 4
Applications Bâtiments ouvrages d’arts Bétons routiers Bétons légers de structure [C 2 318] Bétons isolants thermiques Bétons lourds Bétons réfractaires Bétons et mortiers d’usure
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur
QT
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRQP
_____________________________________________________________________________________________________________ FORM ULATION DES B ÉTON S
1.3.2 Tenue au choc et à l’usure
terme (2, 3, 7 ou 14 jours) pour les ouvrages sollicités jeunes. Plusieurs approches sont toujours possibles : — formuler le béton pour obtenir cette résistance à court terme et dépasser largement la résistance souhaitée à 28 jours ; — conditionner le matériau (par thermomaturation par exemple) pour garantir cette résistance à court terme sans majorer les performances du béton à 28 jours. Ici l’application et le coût orienteront le choix. La résistance du béton jeune peut être suivie à tout instant par maturométrie [2].
Sous l’effet de chocs en surface (faiblement énergétiques) ou de frottements répétés, les granulats peuvent être cassés ou usés. Des essais spécifiques ont été mis au point pour mesurer ces caractères : essais Los Angeles (LA)(1) et micro-Deval (MDE)(2) (tableau 3). Parfois l’exigence anti-usure des surfaces est telle qu’il devient nécessaire d’incorporer des granulats spécifiques (corindons) dans la chape dite d’usure. (1) NF P 18 573 (décembre 1990) : Essai Los Angeles. (2) NF P 18 572 (décembre 1990) : Essai d’usure micro-Deval.
Inversement, il est parfois nécessaire de valider les résistances à plus long terme (90 jours) dans le cas de liants à faible cinétique (ciment aux cendres volantes).
Exemple : la réalisation des chaussées en béton nécessite l’utilisation de granulats devant résister aux chocs et à l’attrition pour qu’elles conservent leurs propriétés d’adhérence dans le temps.
1.3.5 Variations dimensionnelles et fissurabilité
Les chocs plus énergétiques sollicitent le béton dans sa masse plus que les granulats eux-mêmes. Pour se prémunir de cela, il est nécessaire d’augmenter la résistance à la fissuration très faible du béton (environ 120 J/m2) par l’incorporation de fibres ductiles en acier par exemple. Des dosages faibles (20 à 40 kg/m3) suffisent à éviter la propagation de la fissuration. Pour les plus performants (BFUHP, (§ 3.2.6.3), cette résistance peut atteindre 30 000 J/m2 [23].
La formulation du matériau doit prendre en compte l’effet des variations dimensionnelles du béton car les conséquences sont souvent compromettantes pour l’ouvrage et au minimum pour sa durabilité et son esthétisme. Ce point est complexe car il met en jeu plusieurs phénomènes qui affectent non seulement la formulation mais aussi les conditions de conservation du matériau. • Le retrait de séchage, avant prise (encore appelé « retrait plastique ») est à combattre absolument. La perméabilité du béton frais est si grande que ce retrait conduit à des fissurations traversantes des pièces minces malgré la présence d’armatures. L’utilisation de produits de cure est alors indispensable.
Exemple : déversoirs sollicités par des chutes de blocs, dallages recevant des chocs de dépose d’objets lourds ou des chutes d’objets. Pour des chocs encore plus énergétiques ou de longue durée, la réponse dynamique de la structure est à prendre en compte et la dissipation locale de l’énergie dans le matériau modifie le temps de chargement.
• Le retrait endogène, conséquence directe de l’hydratation du ciment, mais limité par la présence des granulats, produisant généralement des fissurations dans le coffrage si les retraits sont importants ou empêchés [3].
1.3.3 Tenue au feu
• Le retrait thermique, conséquence de la réaction chimique mais aussi de sa cinétique de la massivité de l’objet et des échanges thermiques avec le milieu extérieur. Ces variations volumiques conduisent à la fissuration des ouvrages massifs tels les radiers, piles et barrages [4].
La tenue au feu des bétons est conditionnée par la nature des composants ainsi que par les propriétés du béton durci. Ainsi, on évitera les granulats siliceux qui augmentent de volume vers 850 oC en changeant de forme cristalline, de même que les bétons ayant une très faible perméabilité provoquant des écaillages sous la pression de vaporisation de l’eau interne.
• Le retrait de séchage, généralement différentiel, du béton durci ou durcissant conduit à des déformations structurelles, comme le tuilage des dallages, et à la création de joints [5].
Pour les bétons devant résister à des températures élevées dans des conditions normales d’exploitation, comme les revêtements de four par exemple, la température de fonctionnement définira non seulement le type de granulat mais aussi celle du liant (chamotte, granulats à base d’alumine, ciment alumineux).
Le choix des composants afin de minimiser ces trois effets peut se faire selon le tableau 4.
1.3.6 Durabilité
1.3.4 Résistance mécanique
Se reporter également à [6].
La résistance mécanique en compression est un paramètre fondamental, car cette propriété du béton est corrélée (à de rares exceptions près) à toutes les autres propriétés. Imposer une résistance revient généralement à imposer d’autres caractères que l’on aura de fait.
En terme très général, la durabilité est définie comme l’aptitude du matériau à conserver ses propriétés au cours du temps dans l’environnement pour lequel il a été conçu. En conséquence, toutes les sollicitations physico-chimiques susceptibles d’altérer le béton doivent être prises en compte. Très souvent, lorsque les sollicitations ne sont ni sévères ni spécifiques, la durabilité est obtenue, de fait, rien qu’en fixant une résistance mécanique.
■ Résistance caractéristique à 28 jours La résistance caractéristique à 28 jours f ck-cyl (MPa)(1) est définie pour le dimensionnement des ouvrages. Plusieurs classes de résistances (8 MPa à 100 MPa) sont définies par la norme EN 206-1 (2002). Les contrôles s’effectuent sur cylindre d’élancement 2 ou sur cube f ck-cube selon les pays européens.
Mais, dans bien des cas spécifiques, ce caractère peut s’avérer insuffisant comme le montrent les classes d’environnement citées précédemment (§ 1.1). ■ Altérations endogènes
(1) Cas du contrôle de conformité des bétons à caractères spécifiés. Les résistances obtenues, valeur moyenne f cm de n essais et la valeur minimale f ci de tout essai doivent satisfaire à : f cm ⭓ f ck + k 1 ; et f ci ⭓ f ck – k 2 . Pour les valeurs de k 1 et k 2 se reporter aux normes en vigueur (NF EN 206-1 février 2002, XP P 18-305 août 1996)
Ces réactions mobilisent les composants du béton durci sans échange avec le milieu extérieur. Plusieurs types de réactions sont possibles mais la plus fréquente est la réaction alcali-silice : réaction entre les alcalins du milieu et certaines silices réactives en présence d’eau [C 2 252].
Exemple : la classe C 35/45 correspond à une résistance caractéristique minimale de 35 MPa sur cylindre.
Les effets catastrophiques de ces réactions, gonflements et fissurations, nécessitent de prendre des précautions de formulation. Les essais, permettant de prouver la non réactivité des composants et la stabilité de la formulation, sont longs et onéreux. Des recommandations ont été établies [7].
■ Résistance à court et long terme Si la résistance du béton est définie à 28 jours, dans de nombreux cas il sera nécessaire d’obtenir une résistance à plus court
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur
QU
C 2 210 − 5
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRQP
FORM ULATION DES B ÉTON S
_____________________________________________________________________________________________________________
(0)
Tableau 4 – Choix des composants et des conditions environnementales sur les phénomènes de retrait Composants du béton et environnement Objectif Ciment
Eau
Granulat
Environnement
Diminuer le retrait endogène
Ciment à faible retrait à court terme Voir fiche produit du fabricant Minimiser la quantité de ciment
Sans objet (1)
Compacité maximale du squelette
Évacuer la chaleur La température augmente la cinétique de retrait
Diminuer le retrait thermique et limiter les gradients
Minimiser la quantité de ciment Ciment à faible chaleur d’hydratation avec une cinétique lente
Sans objet
Sans effet
Favoriser l’évacuation de la chaleur Limiter la massivité
Diminuer le retrait de séchage
Sans objet
Minimiser l’eau de gâchage (1)
Compacité maximale du squelette
Conserver un milieu humide Retarder la dessiccation
(1) Certains adjuvants récents et en cours de développement agissent sur le retrait endogène et de séchage en réduisant les tensions superficielles de l’eau. (0)
Tableau 5 – Niveaux de prévention en fonction de l’ouvrage dans son environnement Classe d’environnement (1 à 5) ou d’exposition (X0 à XA) (1) Classifications des ouvrages
Incidence des désordres
1
2
3
4
5
X0-XC1
XC2-XC3-XF1XF2-XF3
XF4-XD1-XD2XD3-XS1
XS2-XS3
XA1-XA2-XA3
Catégorie I
Faibles ou acceptables
A
A
A
A
A
Catégorie II
Peu tolérables
A
B
B
B
C
Catégorie III
Inacceptables
C
C
C
C
C
(1) Ce tableau a été défini pour les classes d’environnement XP P 18 305 de 1 à 5. Pour les nouvelles classes d’exposition définies par NF EN 206-1 : 2002, la correspondance n’existe pas. Cette proposition est une interprétation de l’auteur.
Trois paramètres sont pris en compte : — l’ouvrage dans son environnement ; — la réactivité des granulats ; — la teneur en alcalins des composants du béton.
■ Gel/dégel des bétons La transformation de l’eau, contenue dans le béton, en glace provoque des écaillages de surface et des fissurations dans la masse si le gel est sévère (température basse avec vitesse de refroidissement rapide) et si le nombre de cycles est important. Si la tenue au gel des bétons est assez peu sensible à la gélivité des granulats, en revanche la résistance à l’écaillage est fortement influencée par celle-ci (EN 12620 : 2003).
Niveaux de prévention Trois niveaux de prévention A, B, C sont définis en fonction de l’incidence de désordre sur l’ouvrage et de l’environnement (tableau 5). ● Classement des granulats vis-à-vis des réactions alcali-silice Après enquête sur le gisement et les essais déjà effectués, les granulats sont qualifiés vis-à-vis de leur réactivité en trois catégories : — NR : non réactifs ; — PR : potentiellement réactifs ; — PRP : potentiellement réactifs avec effet « pessimum ». ●
Pour obtenir la résistance au gel, on incorpore des microbulles d’air (diamètre < 50 µm) permettant l’expansion de la glace. L’utilisation d’un adjuvant entraîneur d’air est alors nécessaire lors de la fabrication. La teneur en air entraîné doit être supérieure à 4 % (EN 206-1 : 2002). Le contrôle de la teneur en air entraîné doit être fait juste avant la mise en place car bien des paramètres influencent celle-ci, comme : la présence d’un fluidifiant, la température du béton, le transport, etc.
Bilan des alcalins Le bilan des alcalins (Na2O et K2O) est obligatoire pour les niveaux de prévention B et C. Ce bilan des alcalins est exprimé en équivalent Na2O. Tous les apports sont à prendre en compte : — apport du ciment (fiche technique du ciment) ; — apport des additions et ajouts ; — apport des adjuvants ; — apport de l’eau ; — apport des granulats. La connaissance de l’ouvrage et de son milieu environnant, de la source d’approvisionnement en granulats et des composants du matériau permet d’identifier une procédure et éventuellement les essais à effectuer. ●
C 2 210 − 6
■ Résistance aux agressions chimiques L’altération chimique des bétons suppose que les agents réactifs accèdent aux composants du béton avec lesquels ils sont susceptibles de réagir. En conséquence, deux paramètres gouvernent l’altération chimique des bétons : la nature des agents agressifs et la perméabilité du béton . En fonction du type d’agression, il est possible d’identifier les réactions pouvant se produire et par voie de conséquence d’agir sur les paramètres de formulation (tableau 6).
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur
QV
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRU
Fabrication du béton hydraulique par
Yves CHARONNAT Directeur de Recherche Laboratoire Central des Ponts et Chaussées
Production du béton ................................................................................ Rôle de la fabrication ................................................................................... Modes de production du béton...................................................................
2. 2.1 2.2 2.3 2.4
Fabrication du béton................................................................................ Chaîne de production................................................................................... Stockage des constituants ........................................................................... Dosage des constituants.............................................................................. Malaxage.......................................................................................................
3. 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5
Maîtrise de la qualité ............................................................................... Objectifs ........................................................................................................ Domaine concerné ....................................................................................... Connaissance de l’état des constituants .................................................... Conduite des différents postes de la centrale............................................ Surveillance du fonctionnement du matériel.............................................
4.
Conclusion ..................................................................................................
Pour en savoir plus ...........................................................................................
C 2 225 - 2 — 2 — 4 — — — — —
7 7 9 14 24 à paraître
1. 1.1 1.2
Doc. C 2 225
L
f←カイゥ・イ@QYYY
e béton, matériau parfois mal aimé et souvent mal connu, est capable de performances remarquables lorsqu’il est employé dans des ouvrages tels que des grands ponts (pont de Normandie en France ou pont de la Confédération au Canada) ou lorsqu’il constitue l’ossature d’immeubles de grande hauteur. La sécurité de ces ouvrages dépend évidemment de l’adéquation des caractéristiques obtenues lors de la fabrication et de la mise en place de ce matériau comparées à celles prises en compte dans les calculs. Dans tous les cas, la qualité prédominante à rechercher est la régularité des performances et l’on s’attache autant à minimiser le coefficient de variation des caractéristiques obtenues qu’à viser des moyennes extraordinaires. La fabrication du béton constitue la première opération irréversible de la construction de l’ouvrage et sa bonne exécution conditionne toutes les propriétés que le béton pourra acquérir, propriétés qui sont à la base du dimensionnement de cet ouvrage. Cette phase est d’autant plus délicate qu’elle part de constituants inertes dont, pour certains, les caractéristiques sont peu ou pas maîtrisées, pour réaliser un matériau « vivant » composant principal de l’ouvrage. En rapprochant ces constituants, selon un schéma particulier [1], la fabrication initie une série de réactions physico-chimiques qui se prolongeront tout au long de la vie de l’ouvrage. La sensibilisation actuelle sur les économies de matériaux « nobles » implique de faire au mieux pour profiter des potentialités des constituants et donc de respecter les lois de constitution physique du mélange que le schéma retenu a normalement optimisé.
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Construction
QW
C 2 225 − 1
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRU
FABRICATION DU BÉTON HYDRAULIQUE ____________________________________________________________________________________________________
L’irréversibilité des réactions fait qu’il est indispensable de reproduire à l’identique, tout au long du chantier, cette opération. Ce document analyse les différentes phases de la fabrication du béton. Sans aborder les aspects technologiques du matériau et des matériels, il définit les objectifs visés et les fonctions assurées pour chacun des matériels utilisés en vue de satisfaire ces objectifs de niveau de performances et de durabilité pour les deux modes de production discontinu et continu [2]. Il présente les dernières connaissances acquises tant au niveau des recherches menées en laboratoire que par les constatations réalisées sur les chantiers. Il est divisé en trois parties. La production du béton décrit comment « voir » le béton lorsque l’on veut satisfaire les exigences exprimées ou quelquefois implicites du client. Cette partie présente également les différents modes de production, qu’il s’agisse du béton prêt à l’emploi, de la fabrication sur chantier ou de la fabrication pour éléments préfabriqués. La fabrication du béton détaille les phases successives pour la réalisation du mélange en examinant les objectifs visés, les rôles, les modes d’action et, avec les difficultés rencontrées, les meilleurs moyens pour être efficace. La maîtrise de la qualité regroupe la surveillance automatique du fonctionnement du matériel, les actions du conducteur de la centrale ainsi que les essais qui caractérisent en temps réel l’état des constituants et les performances du béton. Le transport du béton n’est pas abordé dans ce document. Cet article a été rédigé avec la collaboration de Ch. PAREY, Ingénieur Général Honoraire des Ponts et Chaussées.
1. Production du béton
Granulats Ciment (pulvérulent)
1.1 Rôle de la fabrication
Eau
Sable
Gravillons
1.1.1 Objectifs Un béton est un mélange défini par une formulation ou par un fuseau, par lesquels on prévoit les quantités des différents constituants pour un volume particulier de béton (généralement le mètre cube) et pour lequel on annonce certaines performances (performances de base : consistance et résistance mécanique). Outre cette demande, d’autres propriétés découlant des règles de l’art sont également attendues comme par exemple l’absence de ségrégation lors des manutentions et la compacité maximale une fois le béton en place. À partir du choix des constituants, ces propriétés sont obtenues grâce au respect des bonnes pratiques pour la fabrication du mélange.
C 2 225 − 2
000 0
0000
000 0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Pâte
0
0
0
0
Squelette
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Pour que le béton acquiert les propriétés attendues, il faut que les constituants soient dans les proportions définies par la formule et que la position relative des éléments respecte les conditions particulières pour que les réactions physico-chimiques se développent normalement (exemple, le contact intime eau-ciment).
000 0
0000
0 0
La fabrication du béton consiste à organiser les constituants pour donner au mélange la consistance et la cohésion, qui permettent d’assurer sa bonne mise en place, et la résistance et la compacité, qui donnent à l’ouvrage la durabilité escomptée (figure 1).
0000
0
0
0
0
0
0
0
Béton
Figure 1 – Image symbolique de la constitution du béton [1]
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Construction
QX
0
0
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRU
___________________________________________________________________________________________________
Historique
FABRICATION DU BÉTON HYDRAULIQUE
Probabilité d'homogénéité
Jusqu’à la fin des années cinquante, et sauf exception, la formulation du béton était d’une simplicité biblique : 800 litres de gravillon, 400 litres de sable, de 4 à 8 sacs de ciment et de l’eau en abondance, cette recette ne devait pas correspondre toujours exactement à un mètre cube, mais elle faisait prise et durcissait. Avec des coefficients de sécurité à la rupture de l’ordre de trois dans des ouvrages simples, les risques étaient minimes. Progressivement, une certaine rationalité a été introduite dans cet artisanat. Des essais et des constatations menés à l’occasion de grands ouvrages (Villeneuve St-GeorgesTancarville) ou de grands barrages ont permis de mieux connaître les relations entre les divers facteurs intrinsèques et extrinsèques influençant les caractéristiques du béton. Les laboratoires se sont mis au travail : les méthodes de calcul et les règlements se sont considérablement affinés. Parallèlement, le matériel de fabrication évoluait sur les grands chantiers puis très rapidement dans les centrales fixes. Des révolutions successives ont ensuite accéléré les processus ; l’arrivée en force de l’électronique d’abord analogique, puis numérique. On pourrait maintenant parler de FBAO (fabrication de béton assistée par ordinateur) . La formulation n’a plus rien à voir avec les errements anciens : le béton est un composite technique dans lequel entrent de multiples composants dont certains sont d’autant plus actifs que leur dosage est faible (adjuvants et additifs variés). Il ne s’agit pas encore, bien sûr, de chimie fine ou de pharmacie, mais certains déréglages de fabrication peuvent avoir des conséquences graves. De plus, les caractéristiques d’une fabrication ne sont toujours contractuellement connues que 28 jours après, c‘est-à-dire longtemps après que le béton ait fait prise dans l’ouvrage. Les années 70 ont connu une grande activité consacrée à la maîtrise de la qualité des ouvrages. Partant du constat simple que si les caractéristiques contractuelles n’étaient pas obtenues, il n’y avait que deux solutions : accepter un ouvrage non conforme (moyennant pénalités) ou le démolir avec toutes les conséquences imaginables sur les délais et l’économie du projet, on s’est efforcé de constituer une chaîne continue, homogène et progressive « d’épreuves » (étude, convenance, contrôle) et de stipulations sur les matériels permettant de réunir des conditions objectives de régularité de la qualité. Cette philosophie a été progressivement traduite dans des textes contractuels généraux ou des normes. Ces textes pourraient être considérés par certains comme par trop contraignants. Il est possible de mesurer les progrès accomplis : les coefficients de variation des résistances obtenus sur les chantiers sont du même ordre de grandeur (et parfois meilleurs) que ceux de fabrications soignées de laboratoire, le prix du mètre cube aurait d’ailleurs plutôt baissé en francs constants, une bonne centrale et de bons automatismes permettent une bonne gestion et limitent les pertes.
1 Seuil d'acceptation
3
2 1
Échelle dimensionnelle critique
Taille critique «c»
Taille critique «b»
Taille Taille critique de l'échantillon «a»
Figure 2 – Détermination de la taille critique de l’échantillon
de fabrication du béton est toujours censée pouvoir fabriquer des bétons très performants et, d’autre part, les critères permettant de faire la liaison performance-volume ne sont pas définis. Pour un ouvrage donné, on pourra toujours adapter les conditions d’utilisation répondant strictement aux besoins, ce qui permettra de se placer dans les conditions économiques les plus favorables.
Il existe cependant un volume critique (échelle dimensionnelle critique) en deçà duquel il n’est physiquement pas possible, avec une probabilité raisonnable, de retrouver par analyse tous les constituants. Les études menées sur les milieux granulaires [3] montrent bien que cette limite du volume par valeur inférieure est une réalité et qu'elle peut, selon des lois de probabilité, se calculer si on prend en compte les caractéristiques de chacun des éléments qui composent le milieu étudié. C’est par le malaxage, car c'est principalement de lui que résulte cette partition, par les échanges successifs provoqués par les outils de brassage que l’on tendra à s’approcher de cette dimension. Deux mélanges différents n'auront pas, en principe, la même échelle dimensionnelle critique. Pour que les résultats des mesures des proportions des constituants soient discriminants, il importe que la taille des échantillons soit la plus proche possible de la plus petite échelle dimensionnelle critique des mélanges comparés. Exemple : La figure 2 symbolise trois mélanges de même formulation, caractérisés par le même nombre d’échantillons et se différentiant par le malaxage. Le mélange 1 a été très peu malaxé. Le mélange 3 a été très bien malaxé. Dans l’état actuel des moyens qui nous sont offerts (analyse des proportions), le choix de la taille de l’échantillon peut fausser entièrement le jugement. Pour le mélange 1 si on prend un échantillon de volume important (taille critique a), le mélange apparaîtra comme homogène, au même titre que les deux autres mélanges. Le critère n’est donc pas discriminant. Plus la taille de l’échantillon sera petite et plus notre critère permettra de différencier les écarts d’homogénéité. Un échantillon de taille critique c permettra de différencier les trois mélanges. En supposant que le volume appelé « échelle dimensionnelle critique » représente un volume en deçà duquel il n’est physiquement pas possible, avec une probabilité raisonnable, de retrouver par analyse tous les constituants, l’analyse de tout échantillon de taille inférieure à cette échelle dimensionnelle conduira systématiquement à conclure à un manque d’homogénéité.
1.1.2 Qualité de la fabrication La qualité de la fabrication est jugée par la comparaison de l’état réellement obtenu avec ce qui était attendu. À défaut de posséder un essai direct suffisamment pertinent, cette qualité peut être caractérisée par l’intermédiaire de trois paramètres particuliers : la proportion, la répartition et la distribution des constituants.
Si la taille de l’échantillon est trop grande on constate qu’il y a un lissage des défauts d’homogénéité. Si elle est trop petite tous les mélanges sont hétérogènes.
1.1.2.1 Volume minimal représentatif du mélange Le premier paramètre concerne la dimension du volume minimal, pris au hasard dans le mélange, et dans lequel on sera en mesure de retrouver la proportion des constituants. Plus ce volume sera petit et meilleure (dans l’absolu) sera la fabrication.
1.1.2.2 Position relative des constituants Le second paramètre concerne la répartition des constituants (proximité des grains de ciment et de l’eau, quantité de pâte entourant les granulats, empilement des grains dans l’espace...). Il
Nota : pour satisfaire la définition de la qualité, il serait préférable de viser un volume minimal compatible avec les caractéristique de l’ouvrage. Mais d’une part, une installation
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Construction
QY
C 2 225 − 3
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRU
FABRICATION DU BÉTON HYDRAULIQUE ____________________________________________________________________________________________________
n’existe pas, à ce jour, de méthode directe pour la mesurer. Toutefois, la combinaison des résultats des analyses granulométriques réalisées sur les volumes prélevés donne des informations pouvant caractériser cette répartition.
Passant au tamis Fuseau image
Les combinaisons généralement retenues sont :
Fabrication satisfaisante
— le rapport de l’eau au ciment, qui peut simuler les contacts eauciment et donc la qualité future des hydrates ;
Mauvaise fabrication
— le rapport du sable à l’ensemble du squelette granulaire, qui représente la distribution granulaire et donc la compacité future du mélange (ici interviendra pour l’ouvrage la qualité du serrage du béton) ;
Dimension des tamis Figure 3 – Caractérisation de la production par le fuseau « image »
— le rapport de la pâte (eau + ciment) à la surface des grains, qui caractérise l’enrobage et donc la quantité moyenne probable d’hydrates autour des grains.
1.1.3 Actions de la fabrication Les trois paramètres, précédemment décrits, résultent des mêmes essais : la granulométrie du béton réalisée sur des échantillons. On pourra éventuellement n'en utiliser que deux en fonction de l'objectif visé : caractérisation d'une gâchée (proportion et répartition) ou d'une production (répartition et distribution).
1.1.2.3 Fuseau image du mélange Se baser sur ces deux seuls paramètres sous entend que les constituants sont de constitution homogène et constante ; ce n’est évidemment pas le cas. On peut les caractériser par leur variabilité réelle. En prenant en compte cette variabilité ainsi que les proportions dans le mélange on est à même de construire le fuseau « image » de ce mélange [4]. La construction du fuseau « image » est basée sur le principe suivant : lorsque les méthodes de fabrication des constituants respectent les règles de l’art, on considère que leurs caractéristiques suivent des lois normales décrites par une valeur moyenne et un écart type. Les caractéristiques du mélange de ces constituants suivront elles aussi des lois normales qui peuvent être déterminées mathématiquement à partir des lois précédentes [5].
Cette analyse permet de fixer le rôle de chacun des éléments de la centrale. En effet pour espérer obtenir ce mélange « idéal », il faut que : — le stockage ne dégrade pas les propriétés des constituants (référence au fuseau image) ; — le dosage délivre des quantités de constituants respectant les proportions définies par la formulation (référence aux bonnes proportions); — le malaxage réduise l’échelle dimensionnelle servant de référence à la mesure de l’homogénéité (référence au volume minimal représentatif du mélange).
La distribution des caractéristiques de ces constituants peut évoluer du fait des actions menées lors de la fabrication du mélange. Ces évolutions possibles portent principalement sur la granularité (la plus connue est la ségrégation, pouvant apparaître lors de la manipulation des granulats, mais on peut penser également à l’attrition des gravillons qui crée des fines). Pour étudier cette éventuelle perturbation des propriétés, on considère que les lois d’additivité, entre la dispersion naturelle du constituant et les actions dues à la fabrication, sont applicables et on retient la procédure d’analyse de l’évolution du fuseau image.
Les différents éléments de la centrale de fabrication permettent d’assurer ces « missions » en garantissant : — au client une forte probabilité d'avoir un béton conforme à sa commande et donc, possédant potentiellement les performances à l’échéance souhaitée ; — au gestionnaire de la centrale à béton que les opérations sont faites le plus économiquement possible (économie de matériau, délais d’exécution et usure du matériel).
La fabrication est caractérisée, de ce point de vue, par le fuseau réel résultant de l’expérimentation. On prend pour unité de mesure la largeur du fuseau image. Selon que le fuseau résultant est une fois et demie, deux fois ou trois fois le fuseau image, la fabrication est, par exemple, considérée respectivement comme satisfaisante, moyenne ou mauvaise.
1.2 Modes de production du béton 1.2.1 Origine des productions
Le fuseau image de la figure 3 représente la dispersion « incompressible » au niveau de la distribution granulaire d’un béton du fait de la dispersion naturelle de la granularité des constituants. À cette dispersion réelle, on doit ajouter une dispersion « virtuelle » résultant du mode de contrôle de l’homogénéité. En effet, ce contrôle est réalisé à partir de l’analyse d’échantillons « découpés » dans le lot du béton à caractériser. Or même pour un constituant distribué régulièrement dans le lot, on peut réaliser un prélèvement qui « passe à côté » de ce constituant, ce qui faussera le jugement. C’est l’erreur de découpe. Cette erreur est dépendante de l’importance dans le mélange du constituant analysé, du volume de chaque prélèvement et du volume total prélevé pour effectuer l’analyse [4]. Le fuseau image est calculé à partir de la variabilité des constituants et de leur proportion dans le mélange. L’accroissement de la « largeur du fuseau » est généralement dû aux actions mécaniques exercées durant la fabrication.
C 2 225 − 4
On distingue trois origines de production du béton : — le béton de chantier ; — le « béton prêt à l’emploi » (BPE) ; — le béton pour éléments manufacturés. Aucune définition reconnue n’existe pour différencier ces trois origines. Toutefois la pratique courante permet de retenir les définitions suivantes : — la production de chantier est réalisée sur le site de l'ouvrage à construire ; — la production BPE est réalisée par une installation « indépendante » des chantiers ; elle met à disposition des chantiers, du béton frais ; — la production pour éléments manufacturés est réalisée sur le lieu où sont fabriqués ces éléments manufacturés qui seront transportés, une fois durcis, vers le lieu d'utilisation.
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Construction
RP
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRU
___________________________________________________________________________________________________
FABRICATION DU BÉTON HYDRAULIQUE
Tableau 1 – Débit des différentes centrales de production Volume du malaxeur
Débit possible
< 0,500 m3
15 m3/h
de 0,5 à 2 m3
de 15 à 80 m3/h
Type de production
Type de travaux
laboratoires
études de béton
chantier
petits bâtiments
chantier
tous bâtiments ouvrages d’art
préfabrication
tous éléments
de 1 à 3 m3
de 40 à 150 m3/h
BPE
toutes fabrications
de 2 à 7 m3
de 60 à 300 m3/h
chantier
routes, barrages, aéroports
continu (1)
de 300 à 1 000 t/h
chantier
routes, barrages, aéroports
(1) La fabrication en continu est principalement pratiquée pour les ouvrages nécessitant une grande quantité de béton avec un débit élevé [9]
contraintes en passant par les tuyaux, les éléments de façade, les voussoirs etc.
Les règlements d’installation vis-à-vis des conditions d’environnement pour les installations classées sont applicables pour toutes les installations produisant le béton (bruit, poussières, rejets...) (Arrêté du 2 février 1998 cf. [Doc. C 2 225]).
1.2.3 Référentiel
On trouvera en [Doc. C 2 225] la répartition des quantités de granulats et de ciment consommées par les différents producteurs ainsi que l’évolution de cette répartition dans le temps.
Il existe plusieurs types de réglementation pour la fabrication du béton.
1.2.2 Centrales
1.2.3.1 Normes
Nota : ces affectations conventionnelles, qui n’ont rien d’officielles, ne limitent pas pour autant l’emploi de ces malaxeurs à chacune des fabrications citées mais expriment sur quels types de chantiers, on les rencontre le plus fréquemment.
Dans le domaine normatif, on peut citer : — la XP P 18-305, qui définit les spécifications à prendre en compte pour le béton prêt à l’emploi ; elle est plutôt orientée vers les performances du béton et fixe peu d’exigences pour le matériel et la fabrication ; — les normes « Éléments en béton », qui définissent les performances des produits en béton ; il n’y a quasiment pas d’exigence sur la fabrication du béton ; — les normes de mise en œuvre des bétons issues des anciens documents techniques unifiés (DTU) ; — le prEN 206 (projet européen), qui retient à la fois des spécifications sur le produit béton et quelques prescriptions sur les matériels de fabrication ; — les NF P 98-170 et NF P 98-431 relatives à l’exécution des chaussées en béton et des séparateurs et murets en béton ; — la NF P 98-701, qui précise la terminologie des centrales de production des matériaux routiers, en particulier des centrales à béton ; — la NF P 98-730, qui définit les centrales à béton utilisées pour les travaux routiers et équipements annexes ; — les NF P 98-744 parties 2, 3, 4, 5, qui décrivent le mode de calibrage des doseurs continus ; — la XP P 98-772, qui décrit les modules d’acquisition de données pour les centrales continues.
1.2.2.2 Centrales de BPE
1.2.3.2 Règlements techniques
Ce sont des centrales qui, généralement, sont intégrées dans le tissu urbain. La plupart de ces centrales ont un débit compris entre 40 m3/h et 150 m3/h. En principe, le béton est transporté en bétonnières portées. Quelques clients viennent eux-mêmes chercher leur béton, on dit alors que le béton est livré sous centrale.
Dans le domaine réglementaire technique, ce sont les textes décrivant les ouvrages qui éventuellement fixent des exigences de moyens sur la fabrication du béton.
Le béton est fabriqué dans une « centrale à béton » qui regroupe tout un ensemble d’équipements nécessaires pour produire un béton satisfaisant à la demande. Selon la disposition des éléments (figure 4), c’est une centrale verticale (ou centrale tour, la bascule à granulats se situe au dessus du malaxeur) ou une centrale horizontale (centrale en ligne ou en étoile). Selon les origines de production, les centrales présentent quelques différences principalement en structure et en débit, mais les principes de fonctionnement des équipements sont identiques. 1.2.2.1 Centrales de chantiers Les centrales de chantiers sont installées en fonction des ouvrages à construire, il n’y a pas de suivi organisé globalement. Leur installation étant temporaire, les autorisations d’emploi relèvent généralement du maître d’ouvrage. En référence aux définitions des chantiers données par la norme NF P 18-201, on peut distinguer différents niveaux de centrales à partir des volumes de gâchées de béton : les centrales de bâtiment, d’ouvrage d’art et routière (tableau 1).
Nota : bien que le concept actuel soit l’orientation vers les spécifications de performances, le fait de fixer un minimum de moyens n’est pas contradictoire. Son but est de garantir la régularité de production, régularité qui ne peut être estimée par les contrôles de performance trop peu nombreux. Toutefois, le contrôle des performances spécifiées reste le « juge de paix » en cas de litige.
On trouvera en [Doc. C 2 225] l’évolution de cette profession dans les vingt-six dernières années.
On peut citer : — les cahiers des clauses techniques générales (CCTG) fascicule 65 pour les ouvrages d’art, 31 pour les équipements routiers et 28 pour les chaussées en béton ; — les cahiers des clauses techniques particulières (CCTP) qui précisent le CCTG pour l’ouvrage considéré.
1.2.2.3 Centrales pour éléments manufacturés Ce sont des centrales qui sont, le plus souvent, implantées dans « l’usine » qui fabrique les éléments en béton. La diversité de ces éléments est très grande [6] et peut aller des blocs aux poutres pré-
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Construction
RQ
C 2 225 − 5
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRU
FABRICATION DU BÉTON HYDRAULIQUE ____________________________________________________________________________________________________
Centrale pour la fabrication en continu du béton
2 6
3 1
Centrales pour la fabrication en discontinu du béton
+ 12,40 (30 m3)
7
∅ 2 400
5 6
3 850
1 500
4 000
2 600
4 000 (21 m3)
6 000 (30 m3)
+ 10,40 (21 m3)
1 500 4
1 900
2 200
5
9 8
3 600
4
Centrale horizontale avec stockage des granulats cloisonnés en étoile au sol
300
1 800
500/750 6
+ 0,00 1 700
8 700
Centrale horizontale avec stockage des granulats en tas séparés en étoile au sol
7 000 3 500
5
7 000 3 500
4 000
2 750
6
4
1 500
9
6 600
6 600
4
18 100 5
Centrale horizontale avec stockage des granulats en trémies en ligne au sol 1 2 3
6
Centrale verticale avec stockage des granulats en tour compartimentée
doseur à granulat doseur à pulvérulent tapis transporteur
4 5 6
bascule à granulat bascule à ciment malaxeur
7 8 9
« dragline » chaîne à godet skip
Pour la fabrication en continu, le malaxeur peut être placé sur le portique d'alimentation des camions ou au pied du tapis transporteur. Pour la fabrication en discontinu, c'est la position de la bascule à granulat qui permet de distinguer les deux appellations : verticale si la bascule est au-dessus du malaxeur, horizontale dans les autres cas. Les cotes sont en millimètres.
Figure 4 – Différents types de centrales
C 2 225 − 6
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Construction
RR
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRU
___________________________________________________________________________________________________
FABRICATION DU BÉTON HYDRAULIQUE
nécessaire pour pouvoir suivre ces chantiers de concevoir des centrales modulaires pour lesquelles l’ensemble des opérations improductives soient le plus possible réduites. Cet objectif a conduit naturellement à concevoir les matériels pour réduire le temps imparti à toutes les opérations de montage, démontage et d’entretien. Ainsi indirectement en cherchant à favoriser la mobilité des centrales, on a amélioré leur ergonomie.
1.2.3.3 Certification Dans le domaine de la certification, on peut citer : — la marque de qualité NF-BPE, qui correspond à une certification du matériau béton fabriqué ; outre des exigences relatives aux performances atteintes par le béton, cette marque, pour donner au client une assurance de régularité, y a adjoint des exigences sur le matériel et les conditions de fabrication ; — la liste d’aptitude dans le cadre des travaux prévus par le fascicule 65 du CCTG (ouvrages d’art en béton armé et précontraint) ; cette certification s’applique aux centrales de BPE et porte sur l’équipement des centrales et sur le système qualité mis en place. Elle engage le producteur pour le suivi des performances spécifiées dans le cahier des charges de l'ouvrage ; — la liste d’aptitude dans le cadre des travaux prévus par le fascicule 28 du CCTG (chaussées en béton de ciment) ; cette certification s’applique aux centrales de chantiers routiers.
2. Fabrication du béton 2.1 Chaîne de production
1.2.3.4 Contrats volontaires
2.1.1 De la formule aux exigences
Dans le domaine des contrats volontaires, il existe un protocole d’accord signé entre les différents syndicats professionnels de la construction et le syndicat du BPE. Il concerne peu l’équipement des centrales à béton mais aborde les procédés, en particulier le problème de l’ajout d’eau.
Comme cela a été dit précédemment, la fabrication du béton est une opération destinée à donner à un ensemble de constituants regroupés entre eux, des propriétés adaptées à diverses exigences, propriétés qui peuvent être explicites (consistance, résistance mécanique ...) ou implicites parce que relevant des règles de l’art (compacité, homogénéité,...).
1.2.4 Évolutions des conditions de fabrication
Toutes ces exigences se traduiront au moment de la fabrication du béton par des caractéristiques de constitution du mélange. Ce sera par exemple la teneur minimale en ciment (XP P 18-305), le rapport de l’eau au ciment, la proportion de sable par rapport au squelette granulaire (FD P 98-171), la quantité d’éléments fins, la quantité maximale d’eau mais aussi une quantité suffisante qui devra être combinée avec la présence d’un plastifiant ou d’un fluidifiant, etc.
1.2.4.1 Conduite des centrales Le développement de l’utilisation de l’informatique dans les centrales a permis de modifier radicalement la conduite des centrales. L’automatisme, hier encore simple outil pour commander les « actionneurs », est devenu un véritable dispositif d’aide à la conduite par la surveillance tout azimut qu’il exerce sur les différents organes de la centrale. Par ailleurs, l’analyse permanente de la « normalité » de la situation et conjointement la délivrance de message au conducteur de la centrale sur ce qui se passe pendant la fabrication, permet d’en faire un outil prédictif qui prévient des dérives naissantes [7]. 1.2.4.2 Identification des bétons
Il existe donc, pour le fabricant de béton, un certain nombre de « degrés de liberté » qui lui permettront d’ajuster au mieux la composition du béton pour tenir compte des performances réelles des constituants [10] et également des conditions de fabrication (teneur en eau des granulats) et de transport (consistance du béton pour tenir compte des pertes pendant le transport et d’une éventuelle attente).
Avec la génération des systèmes d’enregistrement des paramètres de fabrication du béton, on peut aujourd’hui connaître la composition du béton livré ainsi qu’un certain nombre d’informations complémentaires.
Les moyens mis en œuvre pour respecter ces contraintes doivent présenter des performances suffisantes pour garantir la possibilité d’atteindre les caractéristiques correspondantes.
Deux documents sont disponibles, le bon de livraison qui rappelle les caractéristiques garanties par le producteur et le bordereau des pesées qui décrit les conditions de fabrication. Parmi les données complémentaires aux valeurs de dosage, on peut citer la teneur en eau des granulats, la durée de malaxage, le moment précis du début de fabrication, etc. Bien qu’encore dans un format peu utilisable, certains bordereaux des pesées reproduisent la courbe du wattmètre, ce qui permet d’informer l’utilisateur du béton sur la qualité du malaxage.
Comme on le comprend au vu de ces actions nécessaires dont certaines sont contradictoires (consistance-résistance), la fabrication du mélange est une opération complexe au cours de laquelle il faut valoriser les propriétés naturelles des constituants et ne pas risquer de rendre certains objectifs hors de portée, sous prétexte de favoriser une exigence. Exemple : L’ajout d’eau, exemple le plus probant, est réalisé pour satisfaire une exigence de consistance. Quelle que soit la raison de la quantité trop faible d’eau dans le béton et sans juger de l’acceptabilité de cette action, on peut considérer légitime un ajout d’eau si le béton présente une consistance telle que sa mise en place ne soit pas correctement réalisable On peut évidemment refuser le béton (ce qui devrait être la règle générale) mais il se peut aussi que, sur ce chantier, les risques pris par l’ajustement de la consistance soient faibles en regard des conséquences d’un arrêt de bétonnage. Cependant en faisant cet ajout, on remettra en cause : — irrémédiablement la résistance mécanique, le retrait et la perméabilité du béton en place, trois facteurs dont les rôles vis-à-vis de la durabilité de l'ouvrage ne sont plus à démontrer ; — probablement la cohésion du béton avec les risques de ressuage et de ségrégation.
1.2.4.3 Structure des centrales L’évolution de la structure des centrales s’est faite principalement sous la pression des organismes de gestion de l’environnement. Les améliorations notables concernent la diminution des émissions de bruit et de poussières, les dispositions prises pour le recyclage des granulats du béton en retour et l’utilisation dans le béton des eaux de lavage de la centrale et enfin l’aspect général de la centrale afin qu’elle se « marie » mieux avec son environnement. 1.2.4.4 Mobilité des centrales L’évolution de la mobilité des centrales, principalement de chantier, est liée à l’évolution de la structure de ces chantiers [8]. Il était
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Construction
RS
C 2 225 − 7
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRU
FABRICATION DU BÉTON HYDRAULIQUE ____________________________________________________________________________________________________
Tableau 2 – Écoulement des matériaux fins Constituants
Risques
Origine des incidents
Actions
Traitements
Moyens
Sable
colmatage
fines et eau
réduire la cohésion
aérer
vibreur secoueur extraction forcée
Pulvérulents secs
fusage
air
augmenter la masse volumique
désaérer
conditionneur
Pulvérulents humides
mottage et colmatage
eau et air
détruire les mottes
émotter
émotteur
moyens créant les conditions d’un bon écoulement lorsque cela est nécessaire.
Ainsi en corrigeant, à juste titre, un paramètre, on prend un risque important pour une partie de l’ouvrage et quelquefois même pour l'ouvrage tout entier.
Le comportement des différents constituants (tableau 2) est très variable en fonction de leur constitution. Les actions à entreprendre et les matériels à utiliser doivent être adaptés à chaque cas.
2.1.2 Éléments de la centrale et leurs imbrications Nous examinerons successivement dans cette partie les éléments constitutifs de la chaîne de fabrication des bétons : — le stockage, il permet de conserver les propriétés des constituants et de mettre ces derniers dans les meilleures conditions pour satisfaire les opérations de dosage ;
Trois objectifs doivent être recherchés en permanence pour permettre cette régularité d’écoulement.
— le dosage, il détermine les quantités de chacun des constituants pour que, conjointement, ils développent les caractéristiques attendues pour le béton ; la vidange des bascules doit être régulée en débit pour respecter les meilleures conditions de remplissage du malaxeur ;
Le premier est de mettre les constituants dans un état physique compatible avec un écoulement. C’est le rôle des moyens de stockage, les autres opérations de transfert, vers les doseurs puis vers le malaxeur, étant de durées suffisamment faibles pour que d’éventuelles variations ne soient pas observables si des dispositions particulières ne les provoquent pas.
— le malaxage, il rapproche les constituants et les distribue dans le mélange conformément aux indications de la formule ; il n'agira bien entendu que sur ce qui est introduit dans le malaxeur et ne pourra pas corriger les effets d'un mauvais dosage (même si quelquefois il peut les atténuer [11]).
Le second est d’équiper les matériels d’appareillage favorisant l’écoulement lorsque celui-ci est difficile. Ces appareillages sont des vibreurs, des canons à air, des diviseurs de flux de matériaux ou encore des dispositifs d’extraction forcée.
Comme le montre la description des différentes fonctions, on constate que les trois opérations n’ont aucun caractère d’indépendance. Aussi le fonctionnement de chacun des matériels devra être commandé en référence au fonctionnement de l’équipement précédent et faire de telle sorte qu’il prépare le travail du matériel suivant. La centrale à béton possède pour cela un automatisme qui aide le conducteur de la centrale.
Le troisième est de lutter contre tout ce qui peut faire évoluer l’état ou la constitution des constituants et du béton sur l’ensemble du parcours dans la centrale à béton. Si pour les deux premiers objectifs les actions à entreprendre sont assez évidentes puisqu’elles correspondent précisément aux fonctions remplies, il n’en est pas de même pour le troisième.
L’automatisme prend en compte les caractéristiques physiques des constituants (teneur en eau des granulats, teneur en fines de l’eau de récupération, etc.), commande les actionneurs (casque, tapis convoyeur, etc.), asservit les actions (dosage fins, dosage en eau efficace, etc.), vérifie les résultats atteints (respect des dosages, temps de malaxage, etc.) et surveille le fonctionnement des divers équipements.
Exemple : les exemples qui suivent montrent les diverses origines possibles de modification de l’état ou de la constitution du mélange : — la modification de la teneur en eau des granulats lorsque les tapis convoyeurs ou les matériels de transfert ne sont pas protégés des pluies ou des quantités d’eau stagnant dans les récipients ; — la modification de la granularité d’un granulat (ségrégation par projection) lorsqu’un obstacle se trouve placé dans le flux de ce matériau ; — le freinage d’un matériau du fait d’une insuffisance de propreté d’une goulotte ou d’une paroi de trémie ou de l’encrassement d’un élément de translation (vis à ciment en particulier) ; — l’apport brutal de fines lié à une accumulation en un point particulier de la chaîne ; — le contre courant violent lors du remplissage d’une trémie close dans le cas de la bascule à pulvérulents secs ou lors du remplissage du malaxeur, ce contre courant pouvant être à l’origine de l’expulsion des éléments les plus fins ; — la hauteur de chute libre du béton trop importante.
2.1.3 Comportement des constituants au cours de la fabrication Si le fonctionnement des matériels a une forte influence sur la qualité du mélange, il en est de même du comportement des matériaux La régularité de production est liée à la régularité d’écoulement de tous les constituants et du béton. Les constituants n’ont pas tous la même aptitude à s’écouler. Sans viser obligatoirement l’état le plus favorable à l’écoulement, il faut rechercher sa constance quitte à équiper les matériels de
C 2 225 − 8
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Construction
RT
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRU
___________________________________________________________________________________________________
FABRICATION DU BÉTON HYDRAULIQUE
Tableau 3 – Risques encourus par la mauvaise utilisation des moyens de stockage des granulats Principales origines de la ségrégation projection
S
t au
vent
le
el
er
Moyens pour y remédier
agents atmosphériques (vent)
granularité serrée faible hauteur de chute
projection
vitesse de la courroie transporteuse réduite dispositif antiségrégation (boîte à cailloux)
roulement
granularité serrée faible hauteur de chute humidification des matériaux à faible teneur en fines limitation de la hauteur des tas
roulement
2.2 Stockage des constituants
2.2.1.2 Volume de stockage Le stockage a également pour rôle d’assurer un volume minimal de matériau pour que la fabrication puisse se dérouler sans à-coups.
2.2.1 Objectifs
Le préjudice d’un stockage trop faible est d’abord supporté par le producteur lui-même. Cependant, on a souvent constaté sur chantier qu’une rupture d’approvisionnement, par la désorganisation du chantier qu’elle entraîne, se traduit toujours par des anomalies pouvant aller jusqu’à des non conformités de dosage [12] ou, plus grave encore, par des incidents sur l’ouvrage.
2.2.1.1 Conservation des propriétés Les évolutions possibles des propriétés des constituants au stockage sont très nombreuses. Cela commence lors de la réalisation des stocks puis durant l’immobilisation et enfin lors de l’extraction pour un transfert soit vers un autre lieu de stockage (cas de l’existence d’un stockage primaire et d’un stockage secondaire), soit vers le système de dosage.
Nota : on a souvent constaté qu’un arrêt de production, par manque de produit, conduisait à un arrêt de bétonnage qui se solde alors, dans les meilleurs des cas, par une simple reprise de bétonnage ou, dans le plus mauvais, par une fissuration localisée de l’ouvrage.
L’excès de stockage, outre une perte économique évidente, peut être également néfaste. On peut citer différents exemples qui montrent que les stocks doivent être renouvelés régulièrement pour ne pas être à l’origine d’évolution des constituants.
Nota : le stockage secondaire est le stockage en réserve, le stockage primaire est celui qui est juste avant le dosage.
Le volume strictement nécessaire doit être modulé en fonction de l’organisation du fabricant de béton. Un suivi permanent de la consommation couplé à un bilan matière et à une bonne connaissance de la demande courante permet de travailler avec le volume minimal de stock [13]. Le tableau 4 étudie les effets et donne les volumes souhaitables de stockage.
2.2.1.1.1 Granularité C’est pour les granulats qu’il y a le plus de risque d’évolution lors de la réalisation des stocks. Cette évolution dépend en particulier de la manière dont on les constitue. Le roulage des engins sur les stocks est à l’origine d’une attrition des granulats et provoque la production de fines qui s’accumulent en des zones particulières. L’emploi de sauterelle n’est pas sans inconvénients en cas de mauvaise utilisation. On doit toujours chercher à limiter la hauteur de chute en sortie du tapis car elle sera systématiquement génératrice de ségrégation soit par éboulement des plus gros grains soit par l’envol des fines.
Le volume optimal de stockage dépend du déroulement du chantier et de l’organisation du fabricant de béton. Il doit être étudié en début de chantier afin d’éviter les ruptures de stocks, toujours préjudiciables à l’ouvrage et l’excès de stockage qui est préjudiciable au constituant concerné.
Exemple : l’exemple présenté dans le tableau 3 concerne la sauterelle, engin fréquemment utilisé en carrière. Les autres moyens ont également leurs conditions particulières d’emploi, il faut tenir compte du matériau manipulé et des conditions environnantes.
2.2.2 Moyens de stockage Les moyens de stockage sont très nombreux en type ou en forme, nous ne citerons que les plus utilisés.
2.2.1.1.2 Pollution par mélange Le premier risque de mélange se situe au moment de la livraison des constituants notamment lorsque la nature du produit ne peut être constatée visuellement (ciment, adjuvants). C’est l’organisation de l’entreprise qui donne l’assurance d’un minimum de risque. Cette organisation doit être stricte et comporter un repérage très clair de chacun des conteneurs, une procédure bien rodée pour le dépotage des camions de livraison et un examen attentif des bons de livraison.
2.2.2.1 Granulats On distingue pour les granulats, trois types de stockage : en tas au sol, en trémie ou en tour compartimentée (figure 4).
2.2.2.1.1 Stockage au sol Le stockage en tas sur le sol se rencontre le plus souvent dans les centrales de chantier soit sur les petits chantiers (bâtiment principalement) soit sur les très gros (routes, barrages) ou comme stockage secondaire pour les centrales de béton prêt à l’emploi. Ce type de stockage est le plus délicat à traiter vis-à-vis de la pollution par le sol (remontées de boues par exemple) et par le ruissellement de l’eau. On préconise toujours soit l’existence d’un stock mort au niveau du sol soit, pour les petites centrales, une aire bétonnée.
Le mélange des natures de constituants peut encore intervenir pendant la période de stockage principalement à la suite de la rupture de la cloison séparant deux constituants différents. Quelques incidents ont conduit à l’abandon des silos compartimentés pour le stockage des pulvérulents (ciments ou additions) ainsi que des réservoirs multibacs pour les adjuvants.
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Construction
RU
C 2 225 − 9
RV
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRW
Béton hydraulique – Mise en œuvre Rhéologie et maturité des bétons par
Jean-Marie GEOFFRAY Cete de Lyon. Laboratoire régional de Clermont-Ferrand
1. 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
Rhéologie des bétons frais .................................................................... Le béton comme corps de Bingham .......................................................... Bétons serrables par apport externe d’énergie ......................................... Bétons auto-plaçants ................................................................................... Incidents rhéologiques ................................................................................ Effets de la température ambiante .............................................................
C 2 227 – – – – – –
2 2 2 5 7 8
2. 2.1 2.2 2.3
Prévision de la résistance du béton dans l’ouvrage ...................... Différentes méthodes .................................................................................. Maturométrie ............................................................................................... Étalonnage préliminaire ..............................................................................
– – – –
9 9 9 11
3. 3.1 3.2 3.3
Suivi de la maturité du béton dans l’ouvrage .................................. Préparation du chantier............................................................................... Étalonnage.................................................................................................... Suivi de la maturité......................................................................................
– – – –
14 14 14 16
Pour en savoir plus ...........................................................................................
Doc. C 2 231
e béton, composant utilisé dans de nombreux cas de constructions, doit satisfaire à un ensemble d’exigences de sécurité, de durabilité et d’esthétique. Pour atteindre la satisfaction de ces exigences à l’état durci, il est clair qu’il doit d’abord présenter une robustesse de ses caractéristiques rhéologiques à l’état frais et, plus précisément, au moment de sa mise en place finale dans le coffrage. Le véritable matériau de construction étant le béton armé (armatures et/ou fibres), le béton se doit d’assurer la protection de ces armatures, et cette fonction ne peut être remplie qu’après prise en compte de la notion d’enrobage minimal de ces dernières. Il ne faut pas davantage oublier que le matériau doit être protégé contre la dessiccation juste après coulage, puis juste après démoulage. Dans certains cas, la surface du béton est soumise à un traitement, ou reçoit un revêtement : ces opérations doivent être soigneusement étudiées en amont pour adapter le support. Après avoir défini les objectifs à atteindre, les conditions de mise en œuvre doivent faire l’objet d’un cahier des charges intégrant toutes les phases de la construction : – les coffrages et armatures ; – les transports et coulages du béton (par gravité, pompage ou projection) ; – le mode de serrage du béton (par vibration, par auto-plaçance) ; – les adaptations de bétonnage liées aux conditions ambiantes attendues pendant la durée du chantier ; – l’éventuel besoin de coulage d’éléments de fondation profonde, de coulage en grande masse, ou dans l’eau ; – et, bien entendu, les différents traitements de surface prescrits.
m。ゥ@RPPX
L
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
RW
C 2 227 – 1
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRW
BÉTON HYDRAULIQUE – MISE EN ŒUVRE _______________________________________________________________________________________________
L’ensemble de ces opérations sera présenté sous 5 volets : – rhéologie des bétons frais et maturité des bétons ; – coffrages et armatures (dossier [C 2 228]) ; – bétonnage (dossier [C 2 229]) ; – bétonnages spéciaux (dossier [C 2 230v2]) ; – démoulages et parements (dossier [C 2 231]). Dans cette première partie, le lecteur trouvera plutôt les bases nécessaires à la conception et à la préparation du chantier en matière de rhéologie du béton frais, d’une part, et aux dispositions à prévoir (et à mettre en œuvre) pour connaître les caractéristiques mécaniques du béton permettant des interventions sur béton jeune, telles que mises en tensions des armatures de précontrainte ou, plus simplement, de décoffrage.
1. Rhéologie des bétons frais
donc, permettre au béton de s’écouler, de remplir le plus rapidement possible le coffrage, et d’atteindre une compacité optimale, il est nécessaire de lui apporter de l’énergie.
1.1 Le béton comme corps de Bingham
Cet apport d’énergie peut être recherché par vibration. Ce qui a constitué, jusqu’à présent, la technique la plus courante. À cet effet, le comportement sous vibration d’une pâte de ciment se situe entre les modèles de Newton et de Bingham [3].
Le comportement rhéologique d’un matériau est caractérisé par une équation d’état rhéologique qui permet de relier les valeurs de contraintes aux déformations et à leurs dérivées de divers ordres par rapport au temps [4]. Ces équations d’états idéologiques sont représentées par des courbes dites « d’écoulement » (dépendance entre la contrainte de cisaillement et le gradient de vitesse). Les différents types de comportements rhéologiques se subdivisent en trois catégories (figure 1) : – exclusivement visqueux, lorsque l’écoulement se produit dès l’apparition d’une contrainte de cisaillement, aussi faible soit-elle. C’est le cas des corps newtoniens (courbe I), pseudo-plastiques ou fluidifiants (courbe II) et dilatants (courbe III – figure 1 a ) ; – visco-plastique, lorsque l’écoulement ne se produit qu’à partir d’un seuil de cisaillement. On distingue dans ce cas le comportement binghamien (courbe IV) et le comportement dilatant (courbe V – figure 1 b ) ; – plastique (courbe VI – figure 1 c ).
1.2.1 Comportement rhéologique sous vibration Sous l’effet de la vibration, apparaît une réorganisation alternative rapide de faible amplitude granulaire, pour aboutir à : – un remplissage complet du moule ; – un enrobage des armatures ; – une compacité optimale de la matrice (effet de serrage), sous l’effet de forces dues à la pesanteur. Il convient de préciser que l’énergie absorbée par le béton est d’autant plus grande que sa compacité est faible et, qu’après serrage, l’énergie n’est plus absorbée mais transmise, avec parfois apparition de ségrégation dans la matrice.
La réponse d’une pâte de ciment lors d’un cisaillement à vitesse donnée – reproduisant ainsi ce qui se passe lorsque le béton s’écoule dans le coffrage – montre que le comportement du matériau est celui d’un fluide de Bingham. Ce comportement se caractérise par l’ordonnée de la droite à l’origine (seuil de cisaillement T0), contrainte minimale à exercer pour que le matériau se déforme, et par la pente de cette droite (viscosité plastique µ). Aux grandes vitesses de cisaillement, les courbes s’écartent de la linéarité [3].
1.2.2 Essais usuels de consistance Il existe un nombre important de méthodes d’essais permettant d’apprécier la consistance d’un béton frais. Si tous ces essais conduisent à une caractéristique propre au matériau et liée à son ouvrabilité sur chantier, elles présentent des susceptibilités relatives à des paramètres tels que la teneur en eau, en éléments fins, les proportions relatives de granulats entre eux, les moyens de mise en place du béton avant l’essai, les degrés de liberté autorisés pour la déformation de l’échantillon en cours d’essai. Il est donc rare de pouvoir corréler correctement les résultats obtenus sur l’ensemble de ces essais [1].
1.2 Bétons serrables par apport externe d’énergie Le seuil de cisaillement est le facteur qui limite l’écoulement du béton dans le coffrage. Pour franchir ce seuil de cisaillement et,
III
II
I
V IV
µ
. a comportement visqueux
VI
. b comportement visco-plastique
. c comportement plastique
Figure 1 – Comportements rhéologiques. Courbes d’écoulement
C 2 227 – 2
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
RX
I II III IV V VI
newtonien pseudo-plastique dilatant binghamien dilatant plastique
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRW
________________________________________________________________________________________________ BÉTON HYDRAULIQUE – MISE EN ŒUVRE
Le choix de l’essai est donc réalisé de façon à mieux rendre compte du comportement du béton lors de sa mise en œuvre. Ainsi, il ne serait guère judicieux de réaliser un essai avec vibration alors que le béton n’est pas prévu pour être vibré sur chantier. À cet effet, les paramètres suivants sont à prendre en compte lors de la réalisation de l’essai et l’interprétation de ses résultats : – l’état du béton en cours d’essai (équilibre, mouvement par gravité seule, mouvement sous vibration) ; – la représentativité de l’échantillon, notamment par sa taille ; – la nature de la grandeur mesurée (position d’équilibre, durée d’écoulement, vitesse de déformation, état physique particulier).
■ Mesure de l’affaissement au cône modifié Elle est réservée pour analyser les bétons à gros gravillons (D = 40 mm), notamment en technique routière. L’essai est conduit selon la norme NF P 98-248-2 de la même façon que précédemment, mais avec un moule tronconique de dimensions supérieures.
■ Méthode slump-walz WA Elle permet d’évaluer l’ouvrabilité d’un béton et de suivre son évolution dans le temps. L’essai est réalisé avec le cône d’Abrams posé sur la table vibrante du walz. Dans la méthode WA, on mesure un premier tassement obtenu à l’intérieur du moule et à la stabilisation sous vibration imposée, puis l’affaissement total, après démoulage, h en cm. Le coefficient WA est donné par la relation [2] :
Les habitudes de chantier conduisent couramment à préférer un ou deux types d’essais bien connus, même si ceux-ci ne sont pas toujours parfaitement adaptés au matériau ou à sa mise en œuvre. Il est alors nécessaire de recourir à des calibrations et d’accepter le risque d’avoir des réponses parfois peu pertinentes. Les différentes méthodes d’essais retenues, soit pour leur diffusion, soit pour leur pertinence technique, sont listées en suivant.
WA =
30 30 − h
Les valeurs de WA varient entre 1 et 3, et décroissent en fonction de l’âge du béton frais (4 h au maximum).
■ Mesure de l’affaissement au cône d’Abrams Encore connue sous le vocable « slump-test » (norme ISO 4109), elle reste la méthode la plus usitée (norme NF EN 12350-2). Il s’agit d’un essai quasi statique où une différence de hauteur est mesurée entre un volume de béton, préalablement moulé par piquage dans un coffrage en forme de tronc de cône, et ce même échantillon démoulé et affaissé (figure 2).
À noter que si le béton est fluide, il n’y a pas de tassement à la vibration, mais un effondrement au démoulage. Alors que si le béton est sec il se produit au contraire un tassement important sous vibration, et il n’y a pas d’affaissement au démoulage. Cette méthode est particulièrement intéressante pour évaluer le comportement des bétons destinés à être mis en œuvre dans les coffrages glissants, ou à être démoulés instantanément en préfabrication.
Les résultats sont donnés en millimètres d’affaissement et perdent une partie de leur signification à partir d’un affaissement supérieur à 18 cm (tableau 1). Un autre type d’essai plus discriminant doit alors être recherché.
■ Méthode Vébé Affaissement (cm)
Béton moulé
Elle permet d’évaluer l’ouvrabilité d’un béton. L’essai est réalisé dans les conditions quasi inverses du slump-walz (norme NF EN 12350-3). L’affaissement statique dans un vase cylindrique est noté avant la mesure du temps d’étalement complet dans ce même récipient soumis à vibration (figure 3). Si ce temps d’étalement, dit « temps Vébé », est inférieur à 5 s, ou supérieur à 30 s, le béton présente une consistance pour laquelle la méthode d’essai ne convient pas. La méthode est surtout utile pour les bétons peu maniables, et non pas pour les bétons dont la dimension maximale de granulat dépasse 40 mm.
Béton démoulé
Figure 2 – Mesure de l’affaissement au cône d’Abrams
Tableau 1 – Incertitudes de mesure de l’affaissement au cône d’Abrams Plages de valeurs concernées
Incertitudes
Entre 1 et 4 cm
± 1 cm
Entre 5 et 21 cm
± 2 cm
21 cm
± 3 cm
■ Maniabilité LCL (laboratoire central – Lesage) Elle est déterminée par la mesure du temps d’écoulement d’un échantillon de béton soumis à vibration. Cette méthode s’appuie sur un essai dynamique, mais n’est pas adaptée pour les bétons fluides. Le maniabilimètre est constitué par une cuve parallélipipédique rectangle, divisée en deux compartiments par un dièdre amovible, et sur l’extérieur de laquelle est fixé un vibrateur (figure 4).
Affaissement mesurable
Affaissement avec cisaillement
Affaissement avec effondrement
Figure 3 – Essai Vébé
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
RY
C 2 227 – 3
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRW
BÉTON HYDRAULIQUE – MISE EN ŒUVRE _______________________________________________________________________________________________
Béton avant essai (phase 1)
Retrait du dièdre (phase 2) Vibrateur
Dièdre
Repère à atteindre (phase 3) Figure 4 – Maniabilimètre laboratoire central – Lesage
Étalement =
(d1 + d2)
d2
2 d1
Étalement = Après 15 secousses
Figure 6 – Plasticimètre
(d1 + d2) 2
(mm)
s Vibration
Figure 5 – Essai d’étalement à la table à secousses
h
L’échantillon est placé dans le compartiment le plus éloigné du vibrateur. Le retrait du séparateur en forme de dièdre déclenche la vibration de l’ensemble et le béton s’écoule dans le compartiment laissé vide jusqu’à un repère donné. Les temps d’écoulement pour atteindre ce repère donnent une bonne idée de la maniabilité des bétons frais à un instant donné, et les mesures effectuées à différentes températures et à différents âges sur un même béton frais permettent de déterminer sa durée pratique d’utilisation dans toutes les conditions de chantier.
Indice de serrage c = Figure 7 – Essai de compactabilité
■ Mesure de l’indice de compactabilité
Les indications fournies par cette mesure sont précieuses, car elles permettent d’optimiser les bétons en fonction de leur comportement sous vibration. Cependant, la lourdeur du matériel et l’importance de la taille des échantillons ( 35 ᐉ de béton par prise d’essai) freinent considérablement la diffusion de la méthode.
Elle repose sur la détermination de la réduction de volume d’un béton soumis à un serrage par vibration interne (aiguille vibrante à fréquence minimale de 120 Hz) ou externe (table vibrante à fréquence minimale de 40 Hz). Le degré de compactabilité (encore appelé « indice de serrage ») d’un volume donné de béton frais est calculé par le rapport du volume non compacté au volume compacté. Il constitue ainsi un moyen d’approche de la consistance applicable aux bétons fermes à très plastiques et n’ayant pas de granulats dont le diamètre excède 40 mm (norme NF EN 12350-4 – figure 7).
■ Essai d’étalement sur table à secousses Il permet la mesure de l’étalement d’un tronc de cône de béton préalablement moulé, puis démoulé et soumis à des secousses transmises par l’intermédiaire du support. La consistance est appréciée par la mesure du diamètre de l’échantillon de béton affaissé (norme NF EN 12350-5 – figure 5).
■ Wattmètre Pendant la fabrication du béton, le wattmètre est un indicateur de la puissance instantanée nécessaire au malaxage du béton. L’établissement du palier de la puissance dissipée par le moteur correspond aux limites d’efficacité du malaxeur. L’indication reçue au wattmètre est naturellement liée à la plasticité du béton mais, à proprement parler, son recours ne correspond pas vraiment à un essai de consistance.
Cet essai réalisé sur chantier est assez bien adapté aux bétons fluides. Sa réponse, intéressante du fait qu’elle est liée à la cohésion du matériau, reste cependant médiocre du point de vue répétabilité. L’incertitude de mesure est estimée à ± 30 mm sur toute la gamme des bétons, de très plastiques à fluides.
■ Plasticimètre
Il existe des méthodes dérivées ou proches, qui consistent à réguler en temps réel la consistance du béton en cours de fabrication (servo-ouvrabilimètre). Le frottement d’un palpeur plongé dans la veine du béton en cours de malaxage est minimisé par des ajouts progressifs d’eau. Ces méthodes « interactives », actuellement plutôt réservées à la préfabrication, nécessitent un étalonnage préalable.
Il permet d’apprécier approximativement la consistance du béton frais par la mesure de l’effort de cisaillement en rotation, appliqué par une tête à trois ailettes plongée dans le béton (figure 6). Cet essai est plutôt réservé aux bétons, de fermes à très plastiques. Il reste facile à réaliser, mais présente une reproductibilité des résultats assez moyenne et nécessite : – la mise au point d’une procédure fixant la taille minimale du corps d’épreuve et la pénétration du dispositif dans le béton, d’une part ; – un étalonnage préalable contradictoire avec les mesures d’affaissement au cône d’Abrams pour chaque type de béton, d’autre part.
C 2 227 – 4
h (h – s)
■ Rhéomètre à béton Développé par le LCPC, il permet de caractériser le comportement d’un échantillon de béton frais soumis à un mouvement de torsion [3]. Ce matériel prend, aussi bien en compte les considérations du scientifique, que celles du praticien de chantier. Il est spécialement adapté aux bétons très plastiques et fluides, et permet d’évaluer les effets de la vibration, les évolutions de la maniabilité de ces bétons frais dans le temps, et les effets de la température.
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
SP
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRX
Béton hydraulique – Mise en œuvre Coffrage et protection des armatures par
Jean-Marie GEOFFRAY Cete de Lyon. Laboratoire régional de Clermont-Ferrand
1. 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
Coffrage du béton.................................................................................... Fonctions générales..................................................................................... Rôle des intervenants pour la conception ................................................. Typologie des coffrages .............................................................................. Choix des composants et des matériaux ................................................... Sécurité......................................................................................................... Préparation, emploi et entretien des coffrages .........................................
2. 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6
Armatures dans le béton........................................................................ Préparation des armatures.......................................................................... Enrobage minimal des armatures .............................................................. Prévention des risques liés à la carbonatation.......................................... Prévention contre l’action des chlorures ................................................... Intervalle d’écoulement des bétons auto-plaçants ................................... Précautions avant bétonnage .....................................................................
Pour en savoir plus ...........................................................................................
C 2 228 – 2 – 2 – 2 – 2 – 5 – 8 – 12 – – – – – – –
18 18 18 21 22 22 22
Doc. C 2 231
ette seconde partie des techniques liées à la mise en œuvre des bétons hydrauliques recense les points essentiels à traiter en matière de choix, de conception et d’utilisation des coffrages d’une part, et les précautions à prendre pour assurer une bonne durabilité aux armatures employées dans le matériau béton armé, d’autre part. Elle fait suite au dossier [C 2 227] et sera, à son tour, prolongée par les dossiers [C 2 229], [C 2 230v2] et [C 2 231].
m。ゥ@RPPX
C
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
SQ
C 2 228 – 1
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRX
BÉTON HYDRAULIQUE – MISE EN ŒUVRE _______________________________________________________________________________________________
1. Coffrage du béton
1.1.3 Étanchéité L’étanchéité en fond de coffrage, entre panneaux jointifs de la peau coffrante et éléments coffrants adjacents, doit être traitée pour qu’aucune fuite de laitance ne soit possible après fermeture du coffrage. La déformabilité des éléments coffrants sous la poussée du béton frais et les impacts de la vibration doit être prise en compte.
Au moment de sa mise en œuvre dans un moule, le béton se présente sous une forme plus ou moins fluide. Cette fluidité lui permet de s’écouler sous l’effet de la vibration, ou de son propre poids s’il est suffisamment fluide, et d’occuper complètement la forme du coffrage. Avec le temps, ce béton hydraulique durcit, ou devient suffisamment auto-stable pour être décoffré. Ses caractéristiques à l’état durci sont influencées par la qualité des éléments constitutifs du coffrage, entretien et préparation compris.
1.1.4 Cure La présence du coffrage constitue la meilleure protection de la surface du béton. Dès l’ouverture des coffrages, cette protection disparaît et une dessiccation se produit immédiatement. Ceci peut conduire, pour les parties d’ouvrage dont l’esthétique des parements n’est pas primordiale, à laisser les coffrages fermés quelques jours supplémentaires, et à adopter des dispositions de cure pour limiter la dessiccation.
Dans tous les cas, le coffrage fait l’objet d’une étude spécifique avec distinction des différents emplois du fait de variété des niveaux de charges à reprendre [11].
1.1 Fonctions générales Outre sa fonction première de moulage de la forme, le coffrage remplit d’autres fonctions telles que le moulage de la texture de surface, le maintien de la stabilité jusqu’au durcissement, et la protection contre la dessiccation pendant la prise et le durcissement.
1.2 Rôle des intervenants pour la conception Le maître d’ouvrage précise ses exigences essentielles pour l’ouvrage (généralement l’usage, la stabilité, la sécurité en cas d’incendie, l’environnement, la sécurité d’utilisation, la protection contre le bruit, ...).
Selon les nécessités de chantier les coffrages peuvent aussi jouer les rôles suivants : – protection contre les intempéries (pluie, neige) ; – protection contre les chocs mécaniques ; – limitation des échanges thermiques avec l’environnement ; – élément vecteur de vibration dans le cas de vibration externe ; – possibilité d’intégrer une plate-forme de travail.
L’architecte définit le modèle d’ouvrage répondant aux exigences précédentes, notamment en précisant les formes, les textures superficielles, les couleurs à atteindre, ... Le maître d’œuvre traduit ces exigences en spécifications de résultats et peut, le cas échéant, ajouter des prescriptions de moyens.
1.1.1 Moulage de la forme
Le maître d’œuvre privilégie l’obligation de résultats par rapport à celles des moyens [5]. Ses spécifications ne se limitent souvent qu’à la satisfaction des exigences essentielles de stabilité, de sécurité d’utilisation et d’environnement.
Le coffrage donnant sa forme à l’élément en béton, il est primordial de garantir l’absence de déformation de sa structure, tant pendant l’emploi, que pendant les opérations de transport, de nettoyage, de préparation et de stockage. Les causes de déformation de coffrages peuvent être multiples, mais certaines sont plus fréquentes : – certains matériaux utilisés comme peau coffrante présentent des gonflements notables sous l’effet de l’humidité ; si la rigidité du support contrarie ces gonflements, des flambements locaux peuvent se former ; – les chocs sur la peau coffrante entraînent des déformations, des blessures ou des trous ; si ces défauts ne sont pas réparés, la paroi moulée de béton présentera des défauts en négatif de planéité ou de protubérances ; – le voilement des coffrages métalliques provenant d’une mauvaise fabrication ou de stockages défectueux engendre des défauts de forme répétitifs ; – les déformations progressives des tôles coffrantes entre raidisseurs, du fait d’une épaisseur insuffisante des tôles, provoquent des défauts de forme de même type dont l’amplitude s’aggrave au fur et à mesure des bétonnages.
L’entrepreneur effectue le choix de ses moyens et matériaux, et de ses sous-traitants (projeteur, fabricant, monteur et contrôleur de coffrages). Les rôles de chaque intervenant peuvent être répartis comme indiqué dans le tableau 1.
Tableau 1 – Rôle des intervenants pour la conception de coffrage Opération
1.1.2 Soutien Les coffrages et étais doivent être suffisamment rigides pour supporter, sans tassement ni déformation excessive, les charges permanentes ou de service auxquelles ils sont exposés pendant la construction. Pour dimensionner les coffrages, le projeteur prend en compte, avec une marge de sécurité, les éléments suivants : – la poussée du béton frais ; – le poids du béton mis en œuvre ; – les charges de service (personnel et matériel de mise en œuvre) ; – les contraintes dues à l’environnement climatique ; – les notes techniques du fabricant sur le comportement des matériaux de coffrages et des composants ; – le nombre de remplois prévisibles.
C 2 228 – 2
Intervenant concerné
Définition des spécifications traduisant les exigences d’aspect formulées par le maître d’ouvrage
Maître d’œuvre
Définition des charges de service intéressant les coffrages et étais
Entrepreneur
Choix des coffrages et étais
Entrepreneur
Programme prévisionnel de bétonnages
Entrepreneur
Note de calcul et plans pour les coffrages et étaiements
Projeteur du coffrage
1.3 Typologie des coffrages Les coffrages peuvent être classés suivant leur mode d’utilisation ou les fonctions particulières remplies. Les principales familles comprennent les coffrages verticaux, horizontaux, spéciaux (galerie, voussoir, préfabrication) et les coffrages perdus.
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
SR
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRX
________________________________________________________________________________________________ BÉTON HYDRAULIQUE – MISE EN ŒUVRE
Garde-corps Trappe d’accès
Plate-forme de bétonnage Raidisseur de peau coffrante Filière de blocage des raidisseurs Étai contrepoids
Console de bétonnage
Échelle d'accès Étai de réglage contre-flèche Face coffrante
Figure 1 – Principaux éléments d’une banche
1.3.1 Coffrages verticaux
Levage
Mis à part les coffrages « tunnel » qui permettent le bétonnage simultané d’une dalle et de voiles, les coffrages verticaux sont réservés aux appuis ou aux murs. Parmi ceux-ci, on distingue les petits panneaux, les banches, les coffrages de poteaux, les coffrages tunnel, les coffrages circulaires, et les coffrages grimpants.
Portillon
Passerelle et garde-corps Console
■ Les petits panneaux sont faits d’une peau coffrante (contreplaqué ou composite) fixée sur une ossature métallique (acier ou aluminium). Ils sont surtout utilisés pour la construction de soutènements de maisons individuelles, de longrines, et de murs.
Échelle de sécurité et crinoline
■ Les banches (figure 1), utilisées pour le coffrage des murs ou des voiles, peuvent être constituées par : – la peau coffrante (contreplaqué, contreplaqué bakélisé, métal, composite, matrices collées, apport possible de pièces décoratives) ; – les raidisseurs de cette peau ; – les poutres de poussée empêchant la déformation des raidisseurs ; – les étais de réglage de contre-flèche, les buttons (fonction de béquilles de stabilité) ; – les étais de contreventement et de contrepoids ; – les échelles de sécurité et les passerelles de travail avec leur équipement ; – les portiques et autres dispositifs de préhension.
Fixation échelle sur filière double Étai de réglage Fixation filière double sur poutrelle
Figure 2 – Coffrage de poteau
• Les coffrages grimpants proprement dits sont constitués par un à trois étages d’éléments coffrants, avec un support doté de passerelles permettant le bétonnage, la dépose, et la repose des éléments de fixation à la paroi. Chaque levée nécessite une désolidarisation d’un étage d’élément coffrant avec la paroi bétonnée, sa montée à la grue vers le nouveau niveau de bétonnage, sa fixation et son réglage. L’équipage est parfois muni d’une ou deux banches de reprise permettant aux dernière parties bétonnées de rester sous coffrage. • Dans certains cas, les coffrages peuvent être autogrimpants pour réduire les manutentions. Les faces restent alors soutenues par une potence fixée à la structure même pendant les transferts. • Les coffrages semi-glissants qui, lors de leurs transferts, ne sont pas sépares de la structure réalisée, mais glissent sur celle-ci jusqu’à leur mise en position pour le bétonnage du niveau supérieur. Ils nécessitent des moyens de supports importants (deux à trois étages). • Les coffrages glissants continus constituent au départ une variante des coffrages glissants, avec le glissement vertical pour principale différence (figure 3). Le glissement s’effectue cependant à une vitesse lente, n’excédant pas 6 m par jour, pour des raisons évidentes de reprise de charges par le béton jeune. La vitesse de glissement doit également prendre en compte les possibilités de talochage des bétons à leur sortie du coffrage. Il est recommandé de prendre en compte le degré de maturité du béton à sa sortie de coffrage pour définir cette vitesse de glissement. La régularité des structures et de leurs parements est étroitement liée à celle de l’ascension et à la forme du moule. À cet effet, les vérins hydrauliques synchronisés sont préférables aux vérins à vis manuels qui interdisent toute montée régulière et synchrone.
■ La conception des panneaux servant au coffrage des poteaux se rapproche de celle des banches. Plusieurs types peuvent se trouver sur le marché : – en aile de moulin (figure 2), permettant de réaliser des poteaux de section variable (forme carrée ou rectangulaire) ; – en deux demi-coquilles, employés lorsque la section du poteau est constante (forme carrée, rectangulaire ou circulaire) ; – pistons permettant la réalisation de poteaux rectangulaires où une seule dimension est variable ; – circulaires en carton avec toutes les variantes décoratives possibles. ■ Les coffrages tunnel sont des coffrages outils permettant le moulage simultané de voiles et de dalles. Les peaux coffrantes sont généralement métalliques. Soit le tunnel est réalisé à partir de deux demi-coquilles réunies au milieu de la dalle, soit il est monocoque et le décoffrage est assuré par le fléchissement du plateau par dévérinage.
■ Les coffrages circulaires sont utilisés pour la réalisation de pièces circulaires de grands rayons. La courbure peut être obtenue par bridage d’une paroi de coffrage avec des tendeurs à vis ou par fixation des éléments de coffrage sur des profilés cintrés et à haute inertie. ■ Les coffrages grimpants regroupent tous les coffrages à progression verticale, parmi lesquels se distinguent les coffrages grimpants proprement dits, les auto-grimpants, les semi-glissants et les glissants continus.
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
SS
C 2 228 – 3
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRX
BÉTON HYDRAULIQUE – MISE EN ŒUVRE _______________________________________________________________________________________________
bakélisé ou non) est fixée sur des traverses, elles-mêmes fixées sur des poutrelles supportées par des étais à tête escamotable ainsi que par des trépieds ; – les panneaux modulaires de dimensions faibles et identiques (cadres métalliques encadrant une plaque de contreplaqué bakélisé) sont glissés sur des poutrelles reposant sur des étais munis de tête de décoffrage rapide ; – les tables (échafaudage roulant et télescopique de surface variant entre 10 et 30 m2), constituées par une série de longerons fixés sur deux poutres à treillis.
Le recours aux coffrages grimpants nécessite sur chantier une organisation générale complète, notamment au niveau de la mise en place, du calage des armatures, des réservations, du coulage et de la vibration des bétons. Les parois d’épaisseurs inférieures à 15 cm sont à proscrire dans ce type de mise en œuvre.
Barre d'appui
Chevalet Étrier
■ Les machines à coffrage glissant horizontalement comportent un bâti supporté par un train de chenilles par l’intermédiaire de vérins hydrauliques. Les machines utilisées sont très variables puisque leur masse varie entre 2 et 20 t et leur puissance entre 35 et 200 ch. Les machines, guidées par des palpeurs, peuvent couler le béton en déporté à gauche ou à droite, et plusieurs types de machines peuvent être utilisées [12] : – les vibro-finisseurs, munis de trois poutres vibrantes et se déplaçant sur des rails servant de coffrage latéral. La largeur de travail peut varier entre 1 et 6,5 m ; – les finisseurs adaptés, engins automoteurs sur roues ou sur chenilles, très proches de ceux utilisés pour les bétons bitumineux ; – les machines pour l’exécution des chaussées en grande largeur (7,5 m).
Vérin « étoile »
Plate-forme de travail
Poutraison
Console de couronnement Châssis
Galerie suspendue
Coffrage Fourreau
Ces machines possèdent deux fonctions et deux dispositifs particuliers ayant une influence primordiale sur l’uni de la dalle : – la fonction répartition du béton, pour éviter les manques locaux de béton et exercer une pression uniforme sur le béton ; – la fonction moulage de la dalle, avec dispositifs de réglage, de lissage et de vibration ; – les dispositifs pour l’assise de la machine avec chenilles motrices et vérins stabilisateurs ; – le guidage permettant, selon l’état des chemins de roulement, la réalisation des profils théoriques, matérialisés par la couche sous-jacente si la machine travaille à vérins calés, ou par des fils tendus si la machine travaille avec des palpeurs.
Béton
1.3.3 Coffrages perdus
Figure 3 – Coffrage glissant vertical (Doc PMI)
Le bétonnage des hourdis au-dessus de poutres nécessite souvent l’emploi de coffrages non démontables, ou perdus, ne participant pas à la résistance de la structure, mais devant résister aux sollicitations en cours de construction. Une note d’information du Setra (service d’études techniques des routes et autoroutes) précise les conditions d’emploi de ces éléments coffrants et définit les actions et sollicitations à prendre en compte [13].
1.3.2 Coffrages horizontaux Les coffrages horizontaux servent au bétonnage des poutres, des planchers, et des dalles. Par extension, les coffrages glissants sont principalement utilisés en technique routière (chaussée béton, séparateur en béton, caniveaux continus, ...).
■ Les coffrages à poutre sont constitués par un fond de moule et
Lorsque la portée entre poutres dépasse 0,80 m, il est nécessaire d’utiliser des éléments coffrants en béton armé et, en dessous de cette portée, les coffrages perdus pourront être constitués par des plaques minces en mortier fibre. Lors de leur démoulage et de leur manutention à la fabrication, ces coffrages préfabriqués sont soumis à diverses actions : – dans le cas d’un levage normal (tirage en plusieurs points perpendiculaires au plan de coffrage), l’effort de décoffrage F est évalué à :
deux parties verticales (jouées de poutre). Le choix du type de coffrage est conditionné par le nombre de réemplois : – si ce nombre est faible, les coffrages peuvent être réalisés en bois : peau coffrante en contreplaqué sur raidisseurs en bois ; – si le nombre de poutres augmente, les coffrages métalliques ou mixtes sont conseillés. Dans ce cas, les moules peuvent être démontables (jouées amovibles) ou non, mais doivent comporter un fruit des parties verticales pour faciliter le démoulage ; – si les poutres sont de petites dimensions et sans dépouille, elles peuvent être préfabriquées dans un seul moule compartimenté appelé « batterie » ; – les poutres précontraintes présentant des dépouilles doivent être coulées dans des moules spéciaux dotés de chevêtres à chaque extrémité pour effectuer la mise en précontrainte ; – dans le cas où l’étaiement des poutres coulées en place n’est pas envisageable, on a recours à des coffrages de poutre autoportants, réalisés en tôles soudées et résistant à la flexion.
F = 1,36 M avec M masse propre de l’élément ; – dans les autres cas, les recommandations du centre national technique du bâtiment et des travaux publics, concernant le démoulage des éléments préfabriqués [14] peuvent leur être appliquées. En cours de bétonnage du hourdis, les éléments de coffrage perdu sont soumis à deux types d’actions : – les actions permanentes G, comprenant le poids propre de l’élément et celui du béton du hourdis ;
■ Trois types de coffrages de dalle pleine sont utilisés suivant les cas :
– les coffrages sur étaiement traditionnel, pour les dalles de dimensions faibles à contours non simples. La face coffrante (contreplaqué
C 2 228 – 4
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
ST
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRX
________________________________________________________________________________________________ BÉTON HYDRAULIQUE – MISE EN ŒUVRE
Tableau 2 – Taux de gravité de la fissuration en fonction de l’enrobage des armatures Spécifications particulières Épaisseur minimale du coffrage
Fissuration peu préjudiciable
Fissuration préjudiciable
> 4,5 cm
Enrobage minimal en intrados des armatures porteuses
> 5 cm > 2 cm
Enrobage minimal en extrados des armatures de répartition
Fissuration très préjudiciable > 6 cm > 2,5 cm
> 1 cm production foraine et de raccourcir les délais globaux de construction. Tous les composants du gros-œuvre en bâtiment peuvent être produits : – murs de refends et de façades des bâtiments ; – poutres précontraintes de grande portée ; – poutrelles, longrines, hourdis, planchers, prédalles ; – escaliers, balcons, acrotères ; – autres composants plus élémentaires, tels que les parpaings, les tuiles...
– les actions variables Q, prenant en compte la pression exercée par le béton frais lors des déversements localisés et les charges courantes de chantier estimées généralement comme suit : • 500 kg/m2 sur une surface de 9 m2 disposée de la manière la plus défavorable, • 75 kg/m2 sur le reste de la surface horizontale à bétonner. Les sollicitations de calcul à considérer sont les suivantes, vis-àvis des états limites ultimes : de résistance : 1,35 G + 1,5 Q ; de service : G + Q.
Les coffrages pour préfabrication sont conçus comme des coffrages spéciaux et offrent les possibilités courantes de vibration externe, traitement thermique, ... . Ils se présentent sous différentes formes : – bancs de poutres ou de dalles ; – tables relevables (fixes ou mobiles) ; – batteries pour murs et cloisons ; – moules particuliers (escaliers, corniches, éléments décoratifs) ; – ateliers automatiques de moulage, souvent à démoulage instantané (pavés, caniveaux, bordures...).
Pour ces éléments coffrants, la fissuration doit être considérée : – peu préjudiciable si le milieu est peu agressif (en exposition non agressive) ; – préjudiciable en milieu moyennement agressif (sous des condensations fréquentes) ; – très préjudiciable en milieu fortement agressif (zones d’embruns avec sels). Dans chacun de ces cas, des prescriptions particulières sont appliquées en matière d’enrobage des armatures par le béton (tableau 2) :
1.4 Choix des composants et des matériaux
Pour éviter toute fuite de laitance au moment du bétonnage du hourdis, des produits de calfeutrement ou de pontage sont mis en œuvre au droit des joints. De plus, la partie de l’élément coffrant appuyée sur la poutre doit être armée, ainsi que la partie de la poutre servant d’appui. Des armatures de liaison sont utilisées entre l’élément coffrant et le béton de hourdis pour éviter toute chute de tout ou partie de cet élément coffrant en cas de dégradations.
Dans la conception d’un outil coffrant, les choix portant sur la structure coffrante, la peau coffrante, les divers composants (inserts, entretoises, ...), les dispositifs d’étanchéité des joints, et les démoulants, ont une importance technique et économique primordiale pour le chantier.
1.4.1 Structure coffrante Si la structure coffrante assure, en premier lieu, la rigidité de l’outil coffrant et sa stabilité, elle est également conçue pour permettre : – l’accès et le travail des équipes avec toute la sécurité requise ; – le décoffrage le plus facile possible ; – le transport et le stockage ; – l’application de vibration externe si elle est prévue ; – les traitements thermiques (actifs ou passifs) envisagés pendant le chantier.
1.3.4 Coffrages spéciaux La construction des ouvrages à éléments répétitifs (voussoirs, tuyaux, ...) nécessite le recours à des coffrages spécifiques justifiés par des études de conception. Les démarches du bureau d’études associé à l’atelier de montage prennent en compte les éléments suivants : – la forme des pièces à mouler et les problèmes de dépouilles ; – le poids du coffrage ou de l’équipage supportant le coffrage ; – les dispositifs de préhension, de manutention, de déplacement et d’accessibilité peur la préparation ; – les conditions d’emploi (fenêtres d’accès, position des vibrateurs externes, arrêts et reprises de bétonnage, décoffrage et décintrement) ; – le nombre et les conditions de remplois ; – le choix de la peau coffrante ; – la protection thermique éventuelle ; – les dispositifs éventuels de traitement thermique actif, ou de refroidissement ; – les équipements de sécurité des personnels (accès, passerelles de travail, garde-corps, isolation électrique, éclairage, ventilation, ...) ; – l’étanchéité du coffrage fermé ; – les dispositifs permettant l’emploi des inserts.
1.4.2 Peau coffrante Si la peau coffrante est un des facteurs influents sur les homogénéités de teinte et de texture des bétons, elle constitue un facteur maîtrisable et son choix est fonction : – de la qualité requise pour le parement (texture, teinte et forme) ; – du nombre d’emplois prévus ; – des traitements éventuels du béton (traitement thermique) ; – des traitements ultérieurs du parement (désactivation, polissage, peinture, ...) ; – des possibilités de sa fixation sur la structure coffrante. Vis-à-vis des compatibilités pouvant apparaître entre le nombre prévu de remplois et les techniques utilisables, la solution sera recherchée dans les conditions de renouvellement des peaux coffrantes, et inscrite au programme de coffrage.
■ Peaux courantes
1.3.5 Coffrage de préfabrication
Si les conditions d’utilisation et d’entretien restent normales après chaque bétonnage, les taux de remplois des peaux courantes sont indiqués par le tableau 3.
Outre la production de séries de composants identiques en béton, la préfabrication permet de soulager les plannings de la
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
SU
C 2 228 – 5
SV
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRY
Béton hydraulique – Mise en œuvre Bétonnage par
Jean-Marie GEOFFRAY Cete de Lyon. Laboratoire régional de Clermont-Ferrand
1. 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
Maîtrise du béton frais sur site ............................................................ Incidents rhéologiques ................................................................................ Définition de l’anomalie de comportement ............................................... Recherche préalable des causes probables............................................... Analyser efficacement un bordereau de pesée ......................................... Actions correctives ...................................................................................... Cas des bétons auto-plaçants .....................................................................
C 2 229 – – – – – – –
2 2 2 2 2 4 4
2. 2.1 2.2 2.3
Coulage des bétons par gravité ........................................................... Approvisionnement sur chantier................................................................ Déversement du béton ................................................................................ Arrêts et reprises de bétonnage .................................................................
– – – –
4 4 6 7
3. 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6
Pompage des bétons ............................................................................... Processus et matériel de pompage ............................................................ Critères de formulation des bétons............................................................ Transport et distribution du béton ............................................................. Conduite de pompage sur site.................................................................... Incidents techniques de pompage ............................................................. Sécurité prévisionnelle sur chantier...........................................................
– – – – – – –
8 8 9 10 11 11 11
4. 4.1 4.2 4.3 4.4
Serrage du béton avec apport d’énergie ........................................... Vibration interne .......................................................................................... Vibration externe du béton coffré .............................................................. Vibration externe superficielle des dalles et chaussées ........................... Bétons compactés routiers .........................................................................
– – – – –
12 12 14 14 15
5. 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5
Bétonnage des fondations profondes ................................................ Bétonnage au tube plongeur ...................................................................... Bétonnage à la pompe ................................................................................ Bétonnage à la benne à clapet.................................................................... Achèvement du bétonnage......................................................................... Recépage des éléments...............................................................................
– – – – – –
15 15 16 17 17 17
Pour en savoir plus ...........................................................................................
Doc. C 2 231
e troisième volet aborde les problèmes de bétonnage courant. Les aspects de maîtrise de la plasticité sont détaillés de façon pratique sur chantier. Comment distinguer un problème aléatoire d’une inadaptation fonctionnelle de béton ? Et, dans le cas d’incident ponctuel, savoir déterminer les causes réelles. Le coulage du béton dans le coffrage est ensuite traité, en passant par les différentes situations susceptibles d’être rencontrées dans le cas de pompage du béton, puis de serrage par vibration pour les bétons courants. Le cas particulier d’emploi de béton auto-plaçant est également évoqué. Enfin, le cas de bétonnage des fondations profondes est traité à part, compte tenu des spécificités des bétons fluides et non vibres employés. Le lecteur n’omettra pas de se reporter aux autres dossiers de cette série : [C 2 227], [C 2 228], [C 2 230v2] et [C 2 231].
m。ゥ@RPPX
C
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
SW
C 2 229 – 1
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRY BÉTON HYDRAULIQUE – MISE EN ŒUVRE _______________________________________________________________________________________________
1. Maîtrise du béton frais sur site 1.1 Incidents rhéologiques À titre de rappel (voir dossier [C 2 227]), les incidents rhéologiques du béton frais peuvent se manifester le plus fréquemment sous trois aspects : – perte brutale de maniabilité du matériau ; – apparition de ségrégation ; – formation de ressuage avant coulage ou après mise en place du béton. Ces incidents peuvent se traduire concrètement par des impossibilités de pompage, de grosses difficultés de coulage à la benne, des problèmes au serrage par vibration. Ultérieurement, ils se traduiront, sur béton durci, par des pertes de résistance et, surtout, par de graves défauts d’aspect et des insuffisances notoires en matière de durabilité.
Figure 1 – Aspect de ségrégation de gros gravillons sur béton frais
Pour faire face à ces problèmes, les solutions doivent viser un retour rapide à la normale, sans pour autant engager les propriétés de durabilité et d’aspect du matériau. Il est donc indispensable de bien définir l’anomalie rencontrée, d’en rechercher les causes les plus probables, et d’apporter les solutions correctives pertinentes qui n’engagent pas la durabilité de la structure. À cet effet, il est recommandé d’exiger, à la signature du marché, la fourniture des bordereaux de pesée avec les bons de livraison. Figure 2 – Ressuage sur béton frais avec sortie d’eau en périphérie, et sur le dessus entre gravillons
1.2 Définition de l’anomalie de comportement
1.3 Recherche préalable des causes probables
Les anomalies de comportement qui apparaissent systématiquement sur chantier sont soit : – inhérentes au béton, si celui-ci n’a pas été défini correctement pour répondre à toutes les charges spécifiques du chantier ; – dues à des facteurs externes non prévus dans le cahier des charges.
Les réactions du chef de chantier sont chronologiquement les suivantes : – signaler l’anomalie au fabricant de béton ; – ne pas chercher à améliorer la plasticité du béton livré par ajout d’eau ou autres produits. Ces ajouts ne font que dégrader la qualité du béton, et le client perd toutes ses garanties vis-à-vis du fournisseur. Il convient de préciser que la plupart de ces ajouts nocifs seront ultérieurement détectables ; – examiner le bon de livraison : • est-ce que la livraison est bien destinée au chantier ? • est-ce que le type béton, mentionné sur le bon, correspond à celui commandé ? • le béton arrive-t-il de la centrale de fabrication habituelle ? – si une des réponses est négative, renvoi immédiat du camion avec sa charge en centrale. Si les réponses à ces trois questions sont affirmatives, faire un essai de confirmation de mesure de plasticité du béton ; – si l’anomalie est confirmée, en informer le fabricant de béton ; – analyser le bordereau de pesées. Si ce dernier ne peut pas être obtenu, renvoi immédiat du camion avec sa charge en centrale.
Dans ces cas, il convient de redéfinir un cahier des charges adapté, et de reformuler les choix respectifs (béton, matériel de mise en œuvre, coffrage, ...). Si les incidents apparaissent de façon aléatoire, il convient d’examiner les perturbations du moment dans les conditions de fabrication, ou de chantier, pour déterminer l’élément responsable du changement de comportement. Si les conditions propres au chantier de mise en œuvre sont inchangées, l’anomalie provient du matériau à son arrivée sur chantier. Elle peut se manifester sur chantier de différentes façons : – le bruit important du matériau tournant dans le camion toupie (désolidarisation des gravillons avec la phase mortier) peut constituer une première alerte ; – les essais de réception (affaissement ou étalement) révèlent un comportement inhabituel, tels qu’un changement de classe de plasticité, une apparition de ressuage à la périphérie de l’échantillon, des remontées de laitance, une formation de ségrégation (agglomération localisée de gravillons, ... ; – un simple examen visuel suffit parfois à détecter la ségrégation (figure 1) ou le ressuage (figure 2) ; – au coulage par gravité à la benne, le béton s’écoule difficilement, ou adhère trop aux parois de celle-ci ; – au pompage, il apparaît rapidement des bouchons ; – à la vibration, les remontées de laitance sont très rapides, avec des difficultés pour enfoncer le vibrateur (présence de nids de cailloux, etc.).
C 2 229 – 2
1.4 Analyser efficacement un bordereau de pesée 1.4.1 Ce qu’il est inutile de faire Recalculer la composition du béton fabriqué pour s’assurer qu’il s’agit du bon béton. Ce travail a été réalisé par l’automate qui, par principe, ne se trompe pas de façon accidentelle.
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
SX
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRY ________________________________________________________________________________________________ BÉTON HYDRAULIQUE – MISE EN ŒUVRE
Dans le cas où le problème n’est pas lié aux conditions de fabrication, il convient de rechercher les causes soit dans celles : – du transport (durée inhabituelle) ; – thermiques (températures élevées, ou faibles).
1.4.2 Ce qu’il faut vérifier chronologiquement Pour déterminer les causes réelles de l’incident, les vérifications à effectuer chronologiquement sont détaillées dans la figure 3 et le tableau 1. Toutes les pesées sont conformes aux tolérances admises
NON 1b
OUI
Modification affichée du dosage en eau dans le malaxeur de la centrale
Ajout ou retrait
OUI
2a < 20 kg/m3 de béton
NON
> 20 kg/m3 de béton 3b
3a
Évolutions dans les affichages des teneurs en eau des constituants
OUI 4a
NON
4b Les teneurs en eau des constituants ne sont pas déterminées correctement 5b
Le problème n’est pas lié aux conditions de fabrication
La composition du béton fabriqué n’est pas conforme
Figure 3 – Grille d’analyse des bordereaux de pesée
Tableau 1 – Commentaires attachés à la grille d’analyse des bordereaux de pesée (figure 3) Cas
Commentaires
1b
Les tolérances admises sur les pesées des constituants sont généralement fixées par le marché. À défaut, celles spécifiées dans les tableaux 21 et 24 (norme NF EN 206-1) doivent être utilisées pour les centrales non certifiées, et celles du paragraphe dosage des constituants (référentiel NF 033 de janvier 2005) doivent l’être pour les centrales bénéficiant du droit d’usage de la marque NF BPE [71]. Le non-respect d’une seule pesée peut engendrer des déséquilibres de rendement et influer lourdement sur la rhéologie. Le béton est donc réputé non conforme et renvoyé en centrale.
2a
Il convient d’entendre l’ajustement toléré par le référentiel de certification de la marque NF-BPE article 2.2.3.3. [71]. Cet ajustement doit rester ponctuel.
3a
Le recours systématique à cette possibilité révèle une détermination déficiente des teneurs en eau des granulats, et/ou de l’emploi d’une composition inadaptée à l’usage requis dans le cahier des charges du client.
3b
Les ajouts d’eau sont trop importants, la composition du béton n’est plus conforme.
4a
Si les teneurs en eau sur les sables baissent rapidement, d’une gâchée à l’autre, le fabricant n’a pas mesuré les teneurs en eau de ses matériaux et les cherche empiriquement par modification progressive du béton. Cette pratique n’est pas correcte. Cependant, en tout début de fabrication, si les trémies de sable ne sont pas protégées, ou si les teneurs en eau des sables sont élevées, les sondes d’humidité enregistrent des valeurs fortes au démarrage qui s’atténuent au fur et à mesure de la consommation. Une visite en centrale peut permettre de distinguer les cas.
4b
Si, en cours de fabrication, l’affiche des teneurs en eau baisse et conduit à un incident (augmentation brutale de plasticité, voire ressuage), il est fort probable que l’affiche soit erronée et serve à masquer une augmentation de la teneur en eau d’ajout. Cette procédure n’est pas autorisée mais se rencontre encore malheureusement.
5b
Les affiches erronées de teneurs en eau dégradent souvent la durabilité du béton. De ce fait, il peut être considéré que le béton fabriqué est non conforme. La meilleure solution consiste cependant à ménager un climat de confiance entre le fabricant et l’utilisateur, avec vérification régulière de l’application du contrôle interne du premier.
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
SY
C 2 229 – 3
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRRY BÉTON HYDRAULIQUE – MISE EN ŒUVRE _______________________________________________________________________________________________
Tableau 2 – Actions correctives après détection d’écarts relevés sur les bordereaux de pesée Cas
Actions correctives possibles
1b
Si les tolérances admises sur les pesées des constituants ne sont pas respectées, il est nécessaire d’intervenir sur la centrale pour régler les débits de matériaux : - vérification des bascules et doseurs ; - réglage des ouvertures de trémies et des vitesses de tapis extracteurs ou des vis d’alimentation ; - resserrement des tolérances affichées sur l’automate pour mieux maîtriser les erreurs de chute ; - pour les sables, s’assurer du bon écoulement avec implantation, si besoin, de vibreurs, canons à air, etc.
2a 3a 3b
• Si les ajouts sont permanents et constants, il est préférable d’ajuster la composition nominale et de régler le nouveau rendement volumique, en s’assurant des critères prescrits (dosage minimal en liant, rapport E/C maximal, air entraîné, etc.). • Si les ajouts sont occasionnels ou permanents, mais non constants, il faut introduire une procédure plus contraignante dans la détermination des teneurs en eau des constituants, et utiliser des granulats â teneur en eau plus homogènes dans la durée.
3b
Les ajouts d’eau sont trop importants, le rendement volumique du béton est modifié trop sensiblement, et tous les dosages des constituants sont erronés. Les caractéristiques prescrites des bétons ne sont plus assurées, donc le béton ne peut plus être utilisé.
4a 4b 5b
• Le fabricant détecte une anomalie rhéologique à la sortie du malaxeur et l’impute à la teneur en eau du béton. Les affiches de teneurs en eau sur les granulats (sables principalement) vont alors être modifiées empiriquement, d’une gâchée à l’autre, le fabricant cherchant à occulter la modification de la teneur en eau de son béton. Cette attitude incorrecte, loin d’apporter une solution fiable, génère le plus souvent de nouveaux problèmes en cours de bétonnage, et conduit à des bétons non conformes. • La solution passe par la mesure des teneurs en eau des granulats, et par une commande de granulats à teneurs en eau plus maîtrisées (à spécifier dans la fourniture des granulats).
1.5 Actions correctives
1.6 Cas des bétons auto-plaçants
Au démarrage d’un bétonnage de partie d’ouvrage, la meilleure solution consiste à refuser la poursuite du bétonnage avec le matériau défectueux, à évacuer le peu de béton qui a été coulé, puis, à chercher une solution corrective.
Les bétons auto-plaçants contiennent généralement de forts dosages en adjuvants, et les problèmes précédents (pompage, écoulement dans le coffrage, ségrégation, ou ressuage) se trouvent exacerbés. Les tolérances admises pour les bétons traditionnels de (± 20 kg d’eau par m3) sont réduites à ± 10 kg d’eau par m3. Si les corrections de composition n’ont pas été étudiées lors de la formulation du béton, il est recommandé de suspendre le chantier dans l’attente de nouvelles solutions.
■ Lorsque l’anomalie intervient en cours de bétonnage d’une par-
tie d’ouvrage, et que le coulage est suffisamment avancé, il devient plus délicat d’adopter la solution précédente, car l’arrêt de bétonnage peut engendrer des problèmes parfois plus importants. En règle générale, plusieurs possibilités sont envisageables :
– si de fortes exigences de durabilité sont prescrites, il est préférable d’arrêter le bétonnage et d’aménager une zone de reprise. Cette solution permet de limiter les dégâts, mais engage généralement l’esthétique de la partie d’ouvrage ; – s’il n’y a que de faibles contraintes de durabilité et que le matériau présente une large sécurité au niveau des caractéristiques mécaniques et esthétiques, il reste possible de modifier légèrement le matériau pour le rendre plus maniable, ou moins sensible, aux anomalies rhéologiques. Mais, cette modification doit être encadrée par des justifications pré-établies en début de chantier, et avoir reçu l’aval du maître d’œuvre. Dans ce dernier cas, les épreuves mécaniques ne doivent être engagées que sur le matériau modifié ; – enfin, dans les cas extrêmes où les exigences mécaniques, esthétiques et de durabilité sont très fortes, il est préférable d’arrêter le bétonnage, d’ouvrir le moule, et d’évacuer le matériau déjà coulé.
2. Coulage des bétons par gravité
■ Les actions correctives pour les anomalies relevées sur les bor-
■ La durée de fabrication est conditionnée par le type de centrale
Dans tous les cas, les interventions sont lourdes, et les décisions du directeur ou chef de chantier doivent rester promptes, sans céder pour autant à l’improvisation, et se situer le plus en amont possible : – en ayant une maîtrise des conditions de fabrication ; – en programmant les bétonnages dans des périodes judicieusement choisies (éviter les plages horaires de trafic dense, celles très froides ou très chaudes), tout en veillant aux conditions minimales de démarrage de prise dans le moule ; – en utilisant des matériels de transport et de mise en œuvre adaptés et bien entretenus ; – en préparant correctement les accès, les circulations sur chantier, et les aires de stationnement des camions d’approvisionnement et des engins utilisés pour le coulage (pompe, grue).
En dehors des bétons de chaussée, le béton traditionnel est transporté en camion toupie (parfois appelé bétonnière portée) dont la capacité varie entre 4 et 8 m3. La rotation lente et continue de la cuve assure un brassage pour livrer un matériau homogène. L’emploi de ce type de porteur offre, sous certaines conditions opératoires, la possibilité d’adjuvantation complémentaire sur chantier.
2.1 Approvisionnement sur chantier Il est indispensable de prévoir la cadence d’approvisionnement sur chantier en prenant en compte le temps de remplissage d’un camion toupie, la durée de transport, et la nature du trajet, ainsi que la durée de vidange du porteur sur chantier. Cette prévision doit intégrer les aléas de transport, les aléas de conditions ambiantes (températures, pluies, ...), et les arrêts temporaires admissibles de bétonnage. Pour assurer le bon déroulement du chantier, il est nécessaire d’assurer la compatibilité entre les durées de fabrication en centrale, de transport, et de coulage.
dereaux de pesée peuvent être multiples (tableau 2).
C 2 229 – 4
et la nature du béton à fabriquer. Il appartient au fabricant d’indiquer cette durée et, notamment, le temps de malaxage. La durée minimale de malaxage est stipulée, ou recommandée, par les différents règlements ou cahiers des charges : – règlement de la marque NF BPE : 35 secondes de malaxage pour les bétons normaux, et 55 secondes pour les bétons adjuvantés ; – dans le cas des BAP et des bétons spéciaux, ce temps minimal peut atteindre plusieurs minutes (durée minimale fixée par un cahier des charges spécifique au béton fabriqué).
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
TP
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRSP
Be´ton hydraulique – Mise en œuvre Be´tonnages spe´ciaux par
Jean-Marie GEOFFRAY Cete de Lyon. Laboratoire re´gional de Clermont-Ferrand
1. 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8
Be´tons projete´s ............................................................................... Projection par voie se`che ................................................................... Projection par voie humide ................................................................ Crite`res de formulation des be´tons projete´s..................................... Avantages et inconve´nients des divers proce´de´s ............................. Pre´paration des supports a` re´parer ................................................... Projection du be´ton ............................................................................ Pre´vention des risques pendant la projection................................... Controˆle des be´tons projete´s .............................................................
C 2 230v2 – 2 — 2 — 3 — 3 — 3 — 4 — 4 — 4 — 4
2. 2.1 2.2 2.3 2.4
Be´tonnage par temps froid ........................................................... Comportement au gel du be´ton frais ................................................ Pre´vision de la dure´e d’attente avant de´coffrage.............................. Effets du froid sur chantier ................................................................ Mesures a` prendre sur site ................................................................
— — — — —
4 4 4 7 8
3. 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5
Be´tonnage par temps chaud ......................................................... Effets sur l’ouvrabilite´ du be´ton frais ................................................ Acce´le´ration de la prise...................................................................... Acce´le´ration du durcissement ........................................................... Recommandations particulie`res a` la conception .............................. Recommandations particulie`res sur site ...........................................
— — — — — —
8 8 8 8 9 9
4.
Be´tonnage en grande masse .........................................................
—
9
5. 5.1 5.2 5.3 5.4
Mise en place des be´tons sous l’eau ........................................... Be´ton immerge´ traditionnel ............................................................... Be´ton extrude´ derrie`re un bouclier.................................................... Be´ton avec addition d’un agent de viscosite´ .................................... Be´tonnage avec armatures coffrantes ...............................................
— — — — —
10 10 10 10 10
6. 6.1 6.2 6.3
Essorage du be´ton par le vide (vacuum concrete) ................... Principes de l’essorage ...................................................................... Choix des mate´riels............................................................................ Ame´lioration des caracte´ristiques du be´ton .....................................
— — — —
11 11 11 12
Pour en savoir plus..................................................................................
C
Doc. C 2 231
e quatrie`me volet traite des be´tonnages re´alise´s dans des conditions spe´ciales et re´pondant a` des cahiers des charges particuliers :
nッカ・ュ「イ・@RPPX
– les be´tons mis en place par projection sur chantiers neufs (galeries de tunnels ou renforcement de parois rocheuses), ou sur chantiers de re´paration (baˆtiments, ouvrages d’art ou galeries techniques) ; – les be´tons courants mis en œuvre dans des conditions climatiques se´ve`res (chaud ou froid) ; – les be´tons coule´s en grande masse (parties d’ouvrage ou barrage) ; – les be´tons mis en place dans l’eau ; – et la technique particulie`re de be´ton ame´liore´ par essorage sous vide.
Toute reproduction sans autorisation du Centre franc¸ais d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
TQ
C 2 230v2 – 1
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRSP BE´TON HYDRAULIQUE – MISE EN ŒUVRE ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
1. Be´tons projete´s
1.1 Projection par voie se`che & Elle est surtout utilise´e pour des chantiers : – intermittents ou ne ne´cessitant que des quantite´s unitaires de be´ton assez restreintes ; – d’acce`s tre`s difficile ; – ou` la distance de transport entre la machine de projection et la lance est supe´rieure a` une centaine de me`tres (longueur horizontale et sans coude).
Le be´ton projete´ est un be´ton mis en œuvre a` l’aide d’une lance, par projection sur un support sous l’impulsion d’un jet d’air comprime´. Il est employe´ dans les structures lorsque le moulage du be´ton devient une ope´ration impossible ou trop de´licate et, notamment, dans les cas suivants :
& La fabrication du be´ton est spe´cifique a` la technique : le ciment, les granulats, les ajouts (fibres par exemple) et adjuvants e´ventuels (acce´le´rateur de prise par exemple) sont dose´s au stade du pre´me´lange ([41] et figure 1a). Les granulats utilise´s doivent pre´senter une teneur en eau libre la plus faible possible, tout en veillant a` assurer leur saturation. Cette pre´caution permet de s’affranchir de certains blocages dans le transport par pompage et limite les e´missions de poussie`res. L’ensemble, malaxe´ sans eau ajoute´e, est envoye´ dans une tre´mie munie d’une grille d’entre´e a` barreaux dans le cas d’emploi de fibres. Le mate´riau tombe alors dans les alve´oles d’un rotor vertical, puis est achemine´ vers la conduite de refoulement ou` deux flux d’air comprime´ chassent le mate´riau a` travers elle.
– remplissage de cavite´s (regarnissage de zones de be´tons de´grade´s, re´enrobage d’armatures apre`s de´garnissage) ; – rejointoiement de mac¸onneries ; – exe´cution de couche superficielle de protection ; – augmentation de la section re´sistante de be´ton ; – enrobage d’armatures nouvelles pour renforcement de structure ; – exe´cution d’e´le´ments porteurs tels que les contrevouˆtes portantes et les soute`nements divers (tunnels, galeries et murs). Les proce´de´s de projection varient suivant l’instant et le mode d’incorporation de l’eau :
& La lance de projection est fixe´e a` l’extre´mite´ de cette conduite ; l’eau est admise a` la lance avec un de´bit re´gule´ (figure 1b). Dans le cas de pre´mouillage, une distribution annulaire de l’eau est ajoute´e entre 1 et 3 m en amont de la lance. Le pre´mouillage permet souvent d’obtenir une ame´lioration de l’homoge´ne´ite´ du me´lange et une re´duction des poussie`res sur le site de projection, augmentant ainsi la visibilite´ du projeteur.
– voie se`che, avec ou sans pre´mouillage (figure 1) ; – voie humide, avec flux dense (figure 2) ou dilue´ (figure 3). Granulats saturés + ciment + adjuvants + ajouts éventuels (fibres)
Dans le cas d’emploi de raidisseur du me´lange (silicates, par exemple), le doseur est installe´ en amont du me´langeur si l’adjuvant est en poudre et, dans le cas ou` ce dernier est liquide, le doseur est branche´ sur le circuit de l’eau de mouillage au niveau de la lance. Suivant la cadence de projection et la section des conduites, le de´bit d’air ne´cessaire varie entre 7 et 25 m3/min. Béton frais mouillé
Mélange dans le flot d’air
Air comprimé
Raidisseur éventuel
a fabrication du béton
Pompe Air comprimé Lance normale
Figure 2 – Principe de la projection par voie mouille´e a` flux dense
Eau + raidisseur
Béton frais mouillé Air comprimé
Eau Raidisseur éventuel Lance avec dispositif de prémouillage
Air comprimé
Mélange dans le flot d’air Air comprimé éventuel
b deux types de lances
Figure 3 – Principe de la projection par voie mouille´e a` flux dilue´
Figure 1 – Principe de la projection par voie se`che
C 2 230v2 – 2
Toute reproduction sans autorisation du Centre franc¸ais d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
TR
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRSP –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– BE´TON HYDRAULIQUE – MISE EN ŒUVRE
1.2 Projection par voie humide
des be´tons projete´s et des teneurs en ciment souhaite´es pour le be´ton en place.
& La projection par voie humide (ou mouille´e) est plutoˆt re´serve´e pour les chantiers a` haut rendement ou pour les galeries e´troites ou` des proble`mes de se´curite´ (e´mission de poussie`res a` la projection) doivent eˆtre pris en compte. Dans ce cas, la fabrication du be´ton est identique a` celle d’un be´ton traditionnel destine´ a` eˆtre pompe´.
En projection par voie se`che, les adjuvants utilise´s sont ge´ne´ralement des acce´le´rateurs de prise. En voie humide, plusieurs types d’adjuvants peuvent eˆtre incorpore´s. Suivant les conditions, il peut s’agir de plastifiants, de fluidifiants, parfois de retardateurs (transports de longue distance entre la centrale de fabrication et le chantier) et de raidisseurs en sortie de lances de projection. Tous les adjuvants utilise´s doivent rester compatibles entre eux dans les conditions propres a` chaque chantier.
& Dans le cas de projection par flux dense (figure 2), le be´ton est re´ceptionne´ dans une tre´mie de de´versement, puis pompe´ a` travers la conduite jusqu’a` la lance de projection. Au niveau de cette lance, l’arrive´e d’air comprime´ acce´le`re le mouvement du me´lange pour la projection. Le raidisseur e´ventuel est introduit au niveau de la lance.
Dans certains cas particuliers de re´paration, voire de renforcement, l’incorporation de fibres me´talliques ou plastiques apporte au be´ton projete´ des performances accrues en re´sistance en traction, de´formation en flexion, re´sistance aux chocs, abrasivite´ et retrait. A` cet effet, il convient de s’assurer de l’innocuite´ des adjuvants sur les fibres.
& Dans le cas de flux dilue´, le be´ton est introduit dans une machine a` transport pneumatique d’ou` il est chasse´ par air comprime´ dans la conduite vers la lance (figure 3). La lance est e´quipe´e pour recevoir les ajouts d’adjuvants, tels que les acce´le´rateurs ou les raidisseurs, et une injection d’air comprime´ ne´cessaire a` la projection.
1.4 Avantages et inconve´nients des divers proce´de´s
1.3 Crite`res de formulation des be´tons projete´s
Chaque me´thode pre´sente, bien entendu, des avantages et des inconve´nients re´capitule´s dans le tableau 2.
L’Association franc¸aise des travaux en souterrains (AFTES) a e´mis des recommandations sur les mate´riaux et les compositions de be´tons pour les diffe´rentes techniques [41] :
Tableau 1 – Dosage en ciment a` la fabrication des be´tons projete´s en fonction de leur destination et de la teneur en ciment requise dans le be´ton en place
– les gravillons ne doivent pas avoir un diame`tre maximal supe´rieur a` 10 mm car, au-dela`, les e´le´ments font totalement partie des pertes par rebond lors de la projection ; – l’utilisation de granulats plats (coefficient d’aplatissement < 25 % pour les gravillons) est de´conseille´e ; – les teneurs en eau des granulats doivent rester faibles et homoge`nes (< 7 %), mais supe´rieures a` leurs absorptions capillaires respectives.
Destination du be´ton projete´
La projection par voie humide n’implique pas de restrictions supple´mentaires a` celles requises pour les be´tons pompe´s. Le rapport sable S (e´le´ments infe´rieurs a` 4 mm) sur l’ensemble des granulats (sable S + gravillons G) doit respecter les prescriptions suivantes : – projection par voie humide : 0,70 < S / S + G < 0,90 ; – projection par voie se`che : 0,60 < S / S + G < 0,80. Les ciments sont choisis en fonction de l’environnement de l’ouvrage et en conformite´ avec la norme NF P 15-301. Les dosages conseille´s a` la fabrication (tableau 1) de´pendent de la destination
Teneur en ciment du be´ton en place (1) (kg/m3)
Dosage en ciment du me´lange (kg/m3) Voie se`che
Voie humide
Mortier de rejointoiement de mac¸onnerie
500
400
500
Re´paration de surface
350
280
350
Re´paration de structure Renforcement de structure
450
360
450
(1) La valeur indique´e est une valeur moyenne du ciment actif (e´quivalent en clinker) pour toute l’e´paisseur de la couche projete´e (> 2 cm).
Tableau 2 – Avantages et inconve´nients des divers proce´de´s Projection par voie se`che
Avantages
Projection par voie humide
Compacite´ e´leve´e Bonne adhe´rence au support Performances me´caniques e´leve´es
Teneur en eau maıˆtrise´e Proportion en raidisseur maıˆtrise´e Pertes par rebond assez limite´es
Me´lange difficile a` homoge´ne´iser Mauvaise maıˆtrise de la teneur en eau du be´ton Pertes par rebonds e´leve´es Forte production de poussie`res sans pre´caution particulie`re Projection vers le bas de´conseille´e car elle entraıˆne des manques de be´tons et des nids de cailloux Abrasion forte des conduites
Distance horizontale de transport plus faible que par voie se`che : – maximum 100 m a` flux dilue´ ; – maximum 150 m a` flux dense.
Inconve´nients
Performances me´caniques moins e´leve´es Adhe´rence au support moins bonne que par voie se`che Enrobage ale´atoire derrie`re les armatures fixe´es au support Pe´ne´tration plus limite´e en rejointoiement
Toute reproduction sans autorisation du Centre franc¸ais d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
TS
C 2 230v2 – 3
TT
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRSQ
Be´ton hydraulique – Mise en œuvre De´moulage et parements par
Jean-Marie GEOFFRAY Cete de Lyon. Laboratoire re´gional de Clermont-Ferrand
1. 1.1 1.2
De´moulage et protection .............................................................. De´coffrage et de´cintrement................................................................ Cure des surfaces en be´ton ............................................................... 1.2.1 Cure du be´ton coffre´ apre`s de´coffrage ................................... 1.2.2 Cure des surfaces de be´ton non coffre´ ................................... 1.2.3 Protection des parements en be´ton ........................................
2. 2.1 2.2
Parements et autres surfaces coffre´es en be´ton ..................... Classes de parements ........................................................................ Spe´cifications ..................................................................................... 2.2.1 Classement selon le DTU 21.................................................... 2.2.2 Classement selon le fascicule 65 A du CCTG ......................... 2.2.3 Classement selon le fascicule de documentation Afnor P 18503 ............................................................................................ Principaux de´fauts d’aspect ............................................................... 2.3.1 De´fauts de forme ..................................................................... 2.3.2 De´fauts de texture ................................................................... 2.3.3 De´fauts de teintes .................................................................... Facteurs d’influence ........................................................................... 2.4.1 Influence du be´ton ................................................................... 2.4.2 Influence des coffrages............................................................ 2.4.3 Influence de la vibration .......................................................... 2.4.4 Autres facteurs d’influence......................................................
— — — — —
4 4 4 4 5
— — — — — — — — — —
5 6 7 8 9 10 10 12 12 12
Traitements de surface .................................................................. Possibilite´s de traitements ................................................................. Be´ton a` surface brute de de´moulage ................................................ Be´ton a` surface modifie´e apre`s de´coffrage....................................... 3.3.1 Interventions sur be´ton frais ................................................... 3.3.2 Interventions sur be´ton jeune ................................................. 3.3.3 Interventions sur be´ton durci .................................................. Be´ton a` surface reveˆtue ..................................................................... 3.4.1 Reveˆtements esthe´tiques......................................................... 3.4.2 Reveˆtements hydrofuges ......................................................... 3.4.3 Reveˆtements assurant l’e´tanche´ite´ .......................................... 3.4.4 Reveˆtements esthe´tiques et protecteurs................................. 3.4.5 Reveˆtements de protections particulie`res............................... 3.4.6 Reveˆtements scelle´s ou colle´s.................................................
— — — — — — — — — — — — — —
14 14 14 14 14 15 15 15 15 16 16 16 17 17
2.3
2.4
3. 3.1 3.2 3.3
3.4
Pour en savoir plus..................................................................................
C 2 231 – 2 — 2 — 2 — 2 — 3 — 3
Doc. C 2 231
e dernier et cinquie`me volet consacre´ a` la mise en œuvre des be´tons traite des proble`mes de de´moulage et de protection des parois en be´tons. L’aspect et l’e´valuation des caracte´ristiques de surface des parements bruts de de´coffrages sont ensuite de´veloppe´s avec les renvois ne´cessaires aux chapitres pre´ce´dents pour assurer une meilleure qualite´ d’aspect. Enfin, sont e´voque´s les diffe´rents de surface pouvant conduire a` des effets d’animation susceptibles de re´pondre aux diverses exigences architectoniques.
nッカ・ュ「イ・@RPPX
L
Toute reproduction sans autorisation du Centre franc¸ais d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
TU
C 2 231 – 1
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRSQ BE´TON HYDRAULIQUE – MISE EN ŒUVRE ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Tableau 1 – Prescriptions de re´sistance pour autoriser le de´cintrement (cas courants) (d’apre`s [30]) Re´sistance du be´ton 90
%
80
:1 00
70 50 60
27
30
Hu
21
20
s b contrainte calcule´e vis-a`-vis des e´tats-limites de service dans la section la plus sollicite´e de la structure en be´ton arme´ sous une combinaison de chargement (1,05 G + 1,5 Q), c’est-a`-dire le poids propre de la structure a` de´coffrer multiplie´ par un facteur de se´curite´ de 1,05, augmente´ des charges amovibles multiplie´es par un facteur de se´curite´ de 1,5. fc 28 re´sistance caracte´ristique du be´ton a` 28 jours d’aˆge.
10
10
4
10
16
21
27
16
4 38
32
Température de l’air (°C) 0k m
/h
4
Les ope´rations de de´coffrage ne peuvent eˆtre lance´es qu’a` partir du moment ou` le be´ton a atteint une re´sistance suffisante pour reprendre la charge, et qu’aucune de´formation dommageable de la structure n’est a` craindre [21]. La norme P 18-504 pre´cise qu’aucun de´coffrage ne peut eˆtre re´alise´ si la re´sistance a` la compression du be´ton n’atteint pas, au moins, 3 MPa, pour les ouvrages coule´s en place, et 8 MPa, pour les pie`ces pre´fabrique´es. Ces valeurs restent cependant assez faibles vis-a`-vis des autres sollicitations auxquelles seront soumises les structures.
32
nt ve u ed ss
1.1 De´coffrage et de´cintrement
3
24
te
Évaporation de l’eau (L/m2.h)
:4
1. De´moulage et protection
2
1
16 8
3
0
0
Figure 1 – Abaque ACI permettant d’estimer la quantite´ d’eau e´vaporable par m2 de parement en be´ton et par heure
Dans le cas de risque d’exposition aux actions des cycles de gelde´gel, le be´ton ne doit plus eˆtre ge´lif au moment du de´coffrage. Cet e´tat de fait peut conduire a` l’emploi de compositions particulie`res de be´ton (emploi d’entraıˆneurs d’air par exemple). Un produit de cure doit eˆtre imme´diatement applique´ apre`s de´coffrage. Les ope´rations de de´coffrage doivent eˆtre re´alise´es avec soin, sans choc, et sans prise d’appui directe sur le parement en be´ton.
& Pour son hydratation, le ciment a besoin d’un minimum d’eau e´value´ a` environ 28 % de sa masse, ce qui conduit a` un rapport eau efficace/ciment (E/C) de 0,28, valeur qui est tre`s nettement infe´rieure a` celles couramment utilise´es dans les be´tons courants, puisque la norme NF EN 206-1 fixe les valeurs maximales de E/C entre 0,45 et 0,65 suivant les types d’emploi des be´tons et leurs classes d’exposition. Ces valeurs plus e´leve´es sont rendues ne´cessaires pour confe´rer une bonne maniabilite´ a` ces be´tons courants frais. De plus, les re´actions d’hydratation du ciment peuvent durer longtemps, et il est ne´cessaire de disposer d’une re´serve d’eau libre dans le be´ton le plus longtemps possible. Tant que le be´ton reste prote´ge´ par son coffrage, l’eau libre n’est consomme´e que par les re´actions d’hydratation et la re´serve d’eau libre reste importante. Mais de`s le de´coffrage, surtout si celui-ci est effectue´ toˆt, c’est-a`dire moins de 72 heures, une forte perte d’eau est constate´e en surface si aucune protection n’est applique´e, et l’eau s’e´vaporera d’autant plus vite que la tempe´rature sera e´leve´e, que l’humidite´ ambiante sera faible, et que le vent sera fort. Les conse´quences de cette dessiccation des premiers instants sont nombreuses et dommageables : – mauvaise hydratation du ciment dans les premiers centime`tres exte´rieurs du be´ton, d’ou` une augmentation de la porosite´ entraıˆnant un de´faut de protection des premie`res armatures me´talliques ; – de´veloppement des re´sistances me´caniques affecte´ a` tous les aˆges ; – apparitions de fissures et de micro-fissures.
Pour le de´cintrement, il est souhaitable d’effectuer l’ope´ration suivant un programme e´tabli par le bureau d’e´tudes et pre´cisant, en outre, la de´formation admissible, et aussi de prescrire une valeur minimale de la re´sistance du be´ton ([30], tableau 1). Le de´cintrement pre´mature´ d’un be´ton peut entraıˆner : – des de´formations excessives de pie`ces minces fle´chies ; – une fissuration des parties tendues ; – une microfissuration pre´judiciable a` la durabilite´ de la structure. Le de´coffrage trop tardif peut e´galement eˆtre pre´judiciable.
1.2 Cure des surfaces en be´ton 1.2.1 Cure du be´ton coffre´ apre`s de´coffrage Le coffrage constitue la meilleure protection de la surface du be´ton coffre´, mais, de`s l’ouverture des coffrages, cette protection disparaıˆt. Ceci peut conduire, pour les parties d’ouvrage dont l’esthe´tique des parements n’est pas primordiale, a` laisser les coffrages ferme´s quelques jours supple´mentaires. Il convient, a` l’ouverture des coffrages ou dans le cas de de´coffrage imme´diat, d’adopter des dispositions pour limiter la dessiccation de surface.
C 2 231 – 2
32
40
m id ité
Tre`s faibles contraintes (sans risque de gel)
Vi
> 5 MPa
el ’ai r
> 0,2 fc 28
la tiv ed
> 8 MPa
re
> 0,4 fc 28
°C
> 1,67 s b
8
Principalement des efforts de compression (en l’absence de vent fort)
:3
> 15 MPa
ce rfa su
> 0,6 fc 28
n te en m ci
> 1,67 s b
du
Principalement des efforts de flexion
re tu ra pé m Te
Contrainte des pie`ces sous leur propre poids
L’ACI (American Concrete Institute) a publie´ un abaque pratique permettant d’estimer la quantite´ d’eau susceptible de s’e´vaporer
Toute reproduction sans autorisation du Centre franc¸ais d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
TV
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRSQ –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– BE´TON HYDRAULIQUE – MISE EN ŒUVRE
Tableau 2 – Dure´es minimales de cure des be´tons (en jours) selon le fascicule 65 A du CCTG (d’apre`s [28]) Classe 1
Classe 2
Conditions ambiantes (1)
Classe 3
Classes de durcissement R
M
L
R
M
L
R
M
L
q > 10 C
0
1
1
1
2
4
1
4
5
5 ł q ł 10 C
1
2
2
2
4
8
2
8
10
q < 5 C
Sans protection isotherme, la cure est maintenue tant que la tempe´rature q reste infe´rieure a` 5 C ; ensuite, se reporter aux cas ci-dessus.
(1) Classe 1 : be´ton a` l’abri du soleil et du vent avec une humidite´ relative de l’air au moins e´gale a` 80 %. Classe 2 : tous les autres cas non vise´s dans les classes 1 et 3. Classe 3 : humidite´ relative de l’air infe´rieure a` 50 % et, soit un fort ensoleillement, soit du vent (vitesse supe´rieure a` 30 km/h).
Tableau 3 – Ciments des classes de durcissement du be´ton Classe de durcissement Rapide (R)
Moyen (M)
CEM I 52,5/52,5 R
CEM II 32,5 R
CEM I 42,5/42,5 R
CEM II 42,5
CEM II 52,5/52,5 R
Lent (L) CEM III 52,5 CEM III 32,5 CEM V 32,5
CEM II 42,5 R en fonction de la vitesse du vent, de l’humidite´ relative de l’air ambiant, et de la tempe´rature du be´ton (figure 1). & Le maintien de la cure est recommande´ tant que l’e´vaporation reste supe´rieure a` 1 dm3/m2.h de´termine´e par l’abaque pre´ce´dent. Cependant, l’exploitation de cet abaque ne´cessitant des mate´riels assez rares sur chantiers courants, la norme P 18-504 recommande l’utilisation des spe´cifications du fascicule 65 A du CCTG [3] d’emploi plus simple (tableau 2). Conventionnellement, la tempe´rature a` prendre en compte est la moyenne sur deux jours de la tempe´rature releve´e a` midi sous abri, et le degre´ d’humidite´ relative de l’air retenu est le plus faible enregistre´ a` ces deux moments.
Figure 2 – Protection des pieds de pile contre les projections de boue et de terre dues a` la circulation des engins de terrassement sous un ouvrage autoroutier
– les techniques comme l’immersion et la mise en atmosphe`re sature´e d’eau (salles de brouillard) des pie`ces be´tonne´es sont plutoˆt re´serve´es aux petits e´le´ments pre´fabrique´s.
1.2.2 Cure des surfaces de be´ton non coffre´
& Le durcissement du be´ton est lie´ a` la classe de re´sistance du ciment utilise´ (tableau 3).
La cure des be´tons non coffre´s est re´alise´e dans les meˆmes conditions ge´ne´rales que celle des be´tons coffre´s. Cependant, son application est a` re´aliser : – au fur et a` mesure de la re´alisation du talochage, pour les surfaces supe´rieures des dalles ; – de`s la fin du be´tonnage, pour les parties supe´rieures de pie`ces de faibles surfaces ; – de`s l’extrusion, pour les be´tons coule´s a` l’aide de coffrages glissants ; – de`s la fin du traitement de surface, dans le cas de chausse´e be´ton.
& Plusieurs me´thodes de cure peuvent eˆtre envisage´es sur chantier : – le maintien des coffrages en place pendant toute la dure´e de cure constitue une solution e´conomique, mais pre´sente des risques d’adhe´rence, et conduit a` un aspect de parements de´favorable ; – la mise en place de baˆches e´tanches maintenues en permanence au contact de la surface a` traiter, en e´vitant tout renouvellement d’air. Cette me´thode peut e´galement conduire a` certains de´boires au niveau de l’aspect final des parements ; – la mise en place de paillassons, nattes, toiles perme´ables, maintenues humides par arrosages intermittents. Ces dispositions sont assez efficaces, mais ne permettent pas de s’affranchir totalement des proble`mes pose´s par la dessiccation de surface qui se manifeste a` l’instant du de´coffrage ; – l’application de produits de cure ge´ne´ralement a` base de re´sines constitue e´galement une solution inte´ressante, mais demeure une ope´ration de´licate et suffisamment longue (4 a` 5 m2 a` la minute dans le meilleur des cas) pour ne pas s’affranchir comple`tement de la dessiccation de surface au de´coffrage ; – l’arrosage permanent sous faible pression constitue une solution e´conomique et pratique pouvant eˆtre mise en œuvre de`s l’ouverture des coffrages. Cependant, les gradients thermiques devront eˆtre limite´s a` 20 C dans les pie`ces massives (e´paisseur supe´rieure a` 60 cm environ) ;
Les conditions d’application sont beaucoup plus faciles sur les be´tons non coffre´s, que sur les be´tons coffre´s. Pour les dalles d’ouvrage d’art destine´es a` recevoir une e´tanche´ite´, ou pour les parements devant eˆtre recouverts par un reveˆtement adhe´rent (peinture, enduit…), les produits de cure employe´s doivent pouvoir eˆtre retire´s facilement une fois leur fonction protectrice assure´e.
1.2.3 Protection des parements en be´ton Dans certains cas spe´cifiques, il est ne´cessaire de prote´ger les surfaces en be´ton termine´es : – cas des ouvrages termine´s a` proximite´ du roulage d’engins de terrassement (souillure par la boue, projection de gaz d’e´chappement des engins,…) (figures 2 et 3) ; – parties d’ouvrage avec aciers en attente (risques de coulures de rouille).
Toute reproduction sans autorisation du Centre franc¸ais d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
TW
C 2 231 – 3
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRSQ BE´TON HYDRAULIQUE – MISE EN ŒUVRE ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
& Du point de vue durabilite´, le roˆle essentiel des parements est la protection contre la corrosion des armatures me´talliques place´es dans le be´ton. Il serait donc utile de de´velopper un classement base´ sur les caracte´ristiques de texture et, plus spe´cialement, sur celles de perme´abilite´ aux agents agressifs.
Les mesures de protection doivent alors eˆtre adapte´es a` la nature des risques et eˆtre suffisamment pe´rennes pendant toute la dure´e pre´vue du risque. Ces mesures peuvent eˆtre pre´cise´es dans le plan qualite´ de l’entrepreneur.
En l’e´tat actuel, le manque d’expe´rience ne permet pas de disposer d’une classification fiable, mais a priori, il semble ne´cessaire de rechercher les compacite´s les plus e´leve´es possibles dans le be´ton et, notamment, dans les zones d’enrobage des armatures de peau. La norme P 18-305 pre´conise a` cet effet de prendre en compte l’environnement de l’ouvrage, et fixe la valeur minimale correspondante du dosage en ciment, d’une part, et la valeur maximale du rapport eau efficace/liant a` ne pas de´passer, d’autre part.
2. Parements et autres surfaces coffre´es en be´ton 2.1 Classes de parements Un parement de be´ton est une surface coffre´e ou traite´e destine´e a` eˆtre vue apre`s ache`vement des ouvrages ou a` subir l’agression d’un environnement de´fini. Dans la grande majorite´ des cas, ces deux aspects d’esthe´tique et de durabilite´ devront eˆtre pris en compte.
2.2 Spe´cifications Des spe´cifications particulie`res sont attache´es a` chaque classe de parements en be´ton : spe´cifications de teinte, de texture, et de forme, pour les aspects esthe´tiques, et spe´cifications de composition de be´ton, pour les aspects de durabilite´. Bien entendu, chaque type de classement comporte ses spe´cifications particulie`res.
& Du point de vue esthe´tique, les parements sont classe´es prioritairement en fonction de leurs caracte´ristiques de teinte et de texture, sans ne´gliger pour autant les caracte´ristiques de forme. A` ce jour, plusieurs classements base´s sur les seuls crite`res esthe´tiques coexistent, et ne sont pas rigoureusement e´quivalents (tableau 4).
2.2.1 Classement selon le DTU 21 Les clauses techniques du DTU 21 s’appuient sur des classes de parements adapte´es aux emplois en baˆtiment (tableau 5). Ainsi, le parement e´le´mentaire est re´serve´ aux parois de locaux utilitaires pour lesquelles une finition soigne´e n’est pas ne´cessaire, ou aux parois destine´es, soit a` recevoir une finition rapporte´e et non
Tableau 4 – Classement des types de parements en be´ton CIB (Conseil international du baˆtiment)
DTU 21
Grossiers
E´le´mentaires
0
Ordinaires
Ordinaires
1
Soigne´s
Courants
Soigne´s simples
2
Soigne´s
Soigne´s
Soigne´s fins
3
Soigne´s ouvrage´s
4
Spe´ciaux
Figure 3 – Re´sultats dus a` la protection pre´ce´dente : l’ouvrage n’a ne´cessite´ aucune pre´paration avant la mise en service
Fascicule 65 A du CCTG [3] et [4]
Norme P 18-503
Tableau 5 – Spe´cifications des parements. Parois late´rales et sous-faces (DTU 21 – NFP 18-201) Parement
Plane´ite´ d’ensemble a` la Plane´ite´ locale au re´glet re`gle de 2 m de 0,2 m
E´le´mentaire
Pas de spe´cification particulie`re
Ordinaire
Fle`che < 15 mm
Fle`che < 6 mm
Courant
Fle`che < 7 mm
Fle`che < 2 mm
Soigne´
Fle`che < 5 mm
Fle`che < 2 mm
C 2 231 – 4
Spe´cification de peau
Uniforme et homoge`ne Nids de cailloux ragre´e´s Zones sableuses ragre´e´es Bale`vres meule´es Aire individuelle des bulles < 3 cm2 Profondeur des bulles < 5 mm E´tendue maximale des nuages de bulles 25 % Areˆtes rectifie´es et dresse´es
Identique au parement courant, avec e´tendue des nuages de bulle ramene´e a` 10 %
Toute reproduction sans autorisation du Centre franc¸ais d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
TX
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRSQ –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– BE´TON HYDRAULIQUE – MISE EN ŒUVRE
post-tension, stipulent que les parements se subdivisent en trois classes :
directement applique´e sur le support, soit a` eˆtre masque´es par une cloison de doublage inde´pendante de ces parois.
– parements simples, qui sont laisse´s bruts de de´coffrage avec une exigence de re´gularite´ ge´ne´rale d’aspect ; – parements fins, qui font en sus l’objet d’exigences particulie`res concernant la texture, la teinte et les formes ; – parements ouvrage´s, pre´fabrique´s ou coule´s en place, qui doivent satisfaire a` des exigences pre´cise´es d’ordre de´coratif.
& Le parement ordinaire peut convenir pour les emplois pre´ce´dents lorsque la paroi est destine´e a` recevoir un enduit de parement traditionnel e´pais. & Le parement courant correspond a` des parois susceptibles de recevoir des finitions classiques de papiers peints ou de peintures, moyennant un rebouchage pre´alable et l’application d’un enduit garnissant.
Les spe´cifications respectives de ces trois classes de parements sont donne´es dans le tableau 7.
& Enfin, le parement soigne´ convient aux meˆmes usages que le parement courant, mais sa meilleure finition permet de limiter les travaux ulte´rieurs de reveˆtement e´ventuel, et n’exige qu’une moindre re´paration.
2.2.3 Classement selon le fascicule de documentation Afnor P 18-503 Cette norme s’appuie sur l’essentiel des stipulations du Cahier n 24 du CIB [9] et prend en compte trois crite`res de classement : plane´ite´s, texture (bullage de surface) et teinte.
Le parement exte´rieur expose´ a` la pluie doit, lorsqu’il est destine´ a` rester brut ou a` eˆtre reveˆtu par une peinture, eˆtre un parement soigne´.
& Du point de vue plane´ite´, le classement est e´tabli, comme pour les autres types de classement, a` partir des plane´ite´s d’ensemble et locales (tableau 8).
& Le DTU 21 spe´cifie, en outre, des caracte´ristiques particulie`res pour les parements de dalles et planchers (tableau 6).
& Du point de vue texture, le bullage de surface est pris en compte en faisant re´fe´rence a` l’e´chelle de bullage du fascicule P 18-503 (figure 4) sous deux aspects (tableau 9) :
2.2.2 Classement selon le fascicule 65 A du CCTG Le fascicule 65 A du CCTG [28] et son additif [6], relatifs a` l’exe´cution des ouvrages en be´ton arme´ ou en be´ton pre´contraint par
– niveau du bullage moyen re´parti sur l’ensemble de la surface ;
Tableau 6 – Spe´cifications des parements de dalles et planchers (DTU 21) Surface
Plane´ite´ d’ensemble a` la re`gle de 2m
Plane´ite´ locale au re´glet de 0,2 m
Spe´cification de peau
Brut de re`gle
Fle`che < 15 mm
Pas de spe´cification
Aspect re´gulier
surface´
Fle`che < 10 mm
Fle`che < 3 mm
Aspect fin et re´gulier
Lisse´
Fle`che < 7 mm
Fle`che < 2 mm
Aspect fin et re´gulier
Tableau 7 – Spe´cifications des parements de´finis dans le fascicule 65 A du CCTG (d’apre`s [28] et [6]) Parement
Tole´rances de forme par rapport au gabarit the´orique (1) de 2 m
Spe´cifications particulie`res
de 0,2 m Teinte uniforme a` l’e´chelle du panneau Ni taches, ni marbrures a` l’e´chelle de l’e´le´ment Pas de diffe´rence de teinte entre e´le´ments voisins Bullage moyen : niveau E2
Simple
e´carts < 8 mm
e´cart < 3 mm
Pas de se´gre´gation (nids de cailloux, ressuage, e´caillage, fuites de laitance) Pas de micro-fissuration e´tendue Pas de tassures ni de faı¨enc¸age Pas de nids de cailloux
Fin Ouvrage´
e´cart < 5 mm
e´cart < 2 mm
Teinte uniforme et de´finie par rapport a` un e´talon Texture homoge`ne et de´finie par rapport a` un e´talon Spe´cifications particulie`res de´finies par le marche´
(1) diffe´rence entre les e´carts minimal et maximal par rapport au gabarit reproduisant les formes the´oriques.
Toute reproduction sans autorisation du Centre franc¸ais d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
TY
C 2 231 – 5
UP
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRSU
Prise et durcissement des bétons Les effets thermomécaniques par
Paul ACKER Ingénieur ECP, docteur de l’ENPC Chef de la division Bétons et ciments pour ouvrages d’art au Laboratoire central des Ponts et chaussées
1. 1.1 1.2 1.3 1.4
Chaleur d’hydratation du ciment et durcissement du béton ...... L’hydratation du ciment : une réaction exothermique et thermo-activée......................................................................................... Propriétés mécaniques du béton. Évolution au cours du durcissement Caractéristiques calorifiques et thermiques du béton.............................. Retrait endogène .........................................................................................
2. 2.1 2.2 2.3
C 2 235 - 2 — — — —
2 3 4 4
Maîtrise de la fissuration au jeune âge.............................................. Contraintes produites au cours de la prise et du durcissement .............. Retrait thermique......................................................................................... Calcul des contraintes. Maîtrise des risques de fissuration.....................
— — — —
6 6 6 7
3. 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6
Traitements thermiques du béton ....................................................... Généralités ................................................................................................... Traitement thermique passif ou « auto-étuvage » .................................... Chauffage du béton avant sa mise en place ............................................. Chauffage du béton après sa mise en place ............................................. Rayonnement infrarouge ............................................................................ Autoclavage .................................................................................................
— — — — — — —
7 7 8 8 8 9 9
4. 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5
Maturométrie ............................................................................................ Objectifs et principe de la méthode de maturométrie.............................. Méthodes utilisées sur les chantiers.......................................................... Limites de la méthode et développements actuels .................................. Étalonnage et calibration ............................................................................ Perspectives et voies d’amélioration .........................................................
— — — — — —
9 9 10 10 10 11
Références bibliographiques .........................................................................
—
11
’hydratation du ciment est une réaction exothermique et thermo-activée. Dans les pièces massives (ou calorifugées), l’exothermie se traduit par une élévation de la température qui peut atteindre, dans certaines zones, une cinquantaine de degrés. Dans les pièces de plus faible épaisseur, la thermo-activation peut être mise à profit, sur chantier et surtout en usine de préfabrication, pour accélérer la croissance des résistances. Après un rappel des principales propriétés thermiques des ciments et des bétons, cet article présente les trois principaux effets thermomécaniques qui sont importants pour l’ingénieur, à savoir : — les risques de fissuration dans les ouvrages massifs ou de géométrie complexe et les modèles numériques qui permettent d’analyser ces risques (et, le cas échéant, de faire le choix entre les techniques qui permettent de limiter les ouvertures des fissures) ; — les techniques industrielles qui permettent d’accélérer, sur chantier ou en usine, la croissance des résistances mécaniques du matériau, grâce à divers types de traitements thermiques (thermomaturation) ; — les méthodes de chantier qui permettent d’estimer, dans les heures qui suivent la prise du béton, la résistance mécanique acquise en des points choisis de l’ouvrage, à partir de l’enregistrement des températures dans l’ouvrage luimême (maturométrie).
f←カイゥ・イ@QYYX
L
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Construction
UQ
C 2 235 − 1
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRSU
____________________________________________________________________________________________________
1. Chaleur d’hydratation du ciment et durcissement du béton
tiques, l’élévation en cours de prise de la température d’un mortier de composition fixée, avec un sable imposé. Cet essai, qui fournit des valeurs à 12 h et à 24 h, fiables et intéressantes sur le plan pratique, ne permet cependant pas d’obtenir les valeurs finales, car l’erreur due aux pertes thermiques de l’appareil devient très importante au bout de quelques jours, alors que les réactions d’hydratation sont loin d’être terminées. Les valeurs à 12 h et à 24 h dépendent à la fois de la chaleur totale et de la cinétique de la réaction, qui dépend elle-même de la composition chimique (car les différentes réactions d’hydratation n’ont pas la même énergie d’activation) et de la finesse du clinker. Des calorimètres adiabatiques permettent d’obtenir des valeurs finales plus fiables [3]. Selon le ciment, la quantité totale de chaleur dégagée est comprise entre 200 et 500 joules par gramme de ciment. La plus grande part de cette chaleur est produite en quelques heures, selon un flux qui passe par un pic, quelquefois deux, avec une longue période de décroissance, caractéristique de l’évolution du matériau, le flux devenant de plus en plus faible, mais pouvant rester sensible à très long terme (ralentissement dû à l’existence d’une couche d’hydrates, de plus en plus épaisse et compacte, qui enrobe les grains de ciment anhydre).
1.1 L’hydratation du ciment : une réaction exothermique et thermo-activée La prise et le durcissement du béton sont le résultat d’un certain nombre de réactions chimiques dont les principales — l’hydratation des silicates du clinker — s’accompagnent d’un fort dégagement de chaleur. Outre la difficulté à définir et à isoler ces différentes réactions, les chaleurs d’hydratation des espèces pures sont assez délicates à mesurer et la littérature ne fournit pas de valeurs précises. Nota : la chaleur d’hydratation est la somme de l’enthalpie de formation et de la chaleur dégagée par l’absorption des molécules d’eau adsorbées.
Pour l’instant (en 1997), on ne sait pas prédire la quantité totale de chaleur qui sera produite dans un béton, ni la cinétique de sa production, à partir de la seule donnée du ciment, de sa composition chimique ou de sa chaleur d’hydratation spécifique. On constate simplement que la chaleur totale dégagée dans le béton croît souvent plus vite, en proportion, que le dosage en ciment. Par contre, on sait très bien caractériser une formulation de béton, et cela au moyen d’un essai qui consiste à enregistrer l’élévation de la température dans une éprouvette placée en conditions quasi adiabatiques (essai QAB, figure 2). La courbe que l’on obtient ainsi constitue une expression de la loi de comportement du matériau et c’est elle qui est utilisée pour le calcul des champs de température dans les ouvrages en béton (§ 2.3).
On retiendra, pour les principaux constituants du clinker, les fourchettes suivantes (en joule par gramme de matière anhydre) : — silicate tricalcique (C3S) .......................... 500 à 525 J/g ; — silicate bicalcique (C2S)........................... 250 à 270 J/g ; — aluminate tricalcique (C3A) ..................... 1000 à 1200 J/g ; — aluminoferrite tétracalcique (C4AF) ....... 395 à 425 J/g. La chaleur d’hydratation d’un ciment dépend donc de sa composition chimique. Compte tenu de ces valeurs et des fourchettes de composition, elle varie surtout avec la teneur en C3A. Dans les cimenteries, elle est estimée, systématiquement, au moyen d’un essai normalisé (l’essai à la bouteille de Langavant, figure 1), essai qui consiste à enregistrer, dans des conditions semi-adiaba-
Joint
Bouchon
Vase Dewar
Chaleur dégagée (J/g)
PRISE ET DURCISSEMENT DES BÉTONS
400
300
200
100 Éprouvette mortier 0 Enveloppe
a calorimètre
0
24
48
72
c résultats
b schéma
Figure 1 – Le calorimètre de Langavant, avec un schéma et les résultats obtenus avec quatre types de ciments différents
C 2 235 − 2
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Construction
UR
96
120 Temps (h)
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRSU
____________________________________________________________________________________________________ PRISE ET DURCISSEMENT DES BÉTONS
80 Température (°C)
IV
60
III I
40
Bouchon de fermeture
II
20 Logement de l'éprouvette à béton 16 x 32 cm
0 0
I II III IV
Isolation par mousse de polyuréthane
a calorimètre
24
48
72
96
120 144 168 192 216 240 Temps (h)
température mesurée dans l'éprouvette température ambiante température corrigée des pertes thermiques température adiabatique théorique ; cette deuxième correction est due au fait que le dégagement de chaleur représenté par la courbe III s'est produit à une température (celle de I) inférieure à celle d'un essai qui aurait été réellement adiabatique ; elle s'effectue par la méthode du temps équivalent [2] c résultats
b schéma
Figure 2 – Essai au calorimètre QAB, avec un schéma et les résultats obtenus avec un béton ordinaire [2]
Module d'Young (GPa)
1.2 Propriétés mécaniques du béton. Évolution au cours du durcissement Les propriétés mécaniques (résistance en compression, en traction, module d’Young), évoluent continûment avec le durcissement du matériau, en partant de la valeur zéro (figure 3). Par ailleurs, la croissance de ces caractéristiques est fortement accélérée par la chaleur. Comme pour un grand nombre de réactions chimiques, la cinétique de l’hydratation répond assez bien à la loi d’Arrhenius [19]. ■ La loi d’Arrhenius dit, par exemple, que si l’on fait des essais isothermes, à des températures (constantes) différentes, les courbes d’évolution obtenues dans tous ces essais se superposent (se réduisent à une seule courbe, ou courbe maîtresse) moyennant une affinité sur l’échelle des temps.
40 30
10 0 0,1
0,2
0,5
1
2
5
10
20
50
200 500
100 1 000 Maturité (jours)
résultats expérimentaux loi d'évolution du BPEL Figure 3 – Évolution du module d’élasticité du béton au cours du temps : valeurs expérimentales et loi fournie par le règlement de calcul des ouvrages en béton BPEL (béton précontraint aux états limites)
■ L’application de cette loi ouvre la voie aux modèles de calcul des champs de température produits par l’hydratation mais aussi aux modèles de prédiction des propriétés mécaniques. Une formulation simple de ces modèles utilise la notion de maturité (maturity) du béton, qui est définie comme l’âge (théorique) au bout duquel le matériau aurait atteint, s’il avait été conservé à une température de référence T0 constante, le même état que celui qu’il a effectivement atteint dans les conditions réelles d’une température T(t) qui peut, elle, être variable. Dans le cadre de la loi d’Arrhenius, la maturité s’écrit de la manière suivante :
∫
50
20
Le rapport d’affinité [une exponentielle de l’inverse de la température absolue, exp(–k/T )] ne dépend que de la température et, de ce fait (parce qu’il y a ainsi découplage entre les deux variables d’état que sont la température et le degré d’avancement de la réaction), cette loi est une véritable loi de comportement, en ce sens qu’elle permet de prédire, à partir de la seule connaissance de deux courbes isothermes, l’évolution que l’on obtiendrait dans n’importe quel historique de température.
µ =
60
Pour un ciment CPA, k est de l’ordre de 5 000 K, ce qui signifie que la vitesse de durcissement du béton double tous les 12 ou 13 kelvins [3] [7]. On peut alors considérer que le module (ou la résistance en traction) est une fonction continue, monotone croissante, du degré d’hydratation, donc de la maturité, qui peut être calculée en tout point de l’ouvrage à partir de sa température (calculée, comme au paragraphe 2, ou mesurée, comme au paragraphe 4).
t
k k exp ------ – ----------- d τ T T ( τ ) 0 0
où k est une constante du matériau, exprimée en kelvins.
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Construction
US
C 2 235 − 3
UT
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRTP
Du be´ton frais au be´ton durci E´le´ments de comportement par
Jean Michel TORRENTI Directeur scientifique de l’E´cole franc¸aise du be´ton (EFB)
1. 1.1
1.2
1.3
2. 2.1
2.2
2.3
2.4
Be´ton frais ........................................................................................ Rhe´ologie du be´ton frais.................................................................... 1.1.1 Comportement rhe´ologique .................................................... 1.1.2 Thixotropie ............................................................................... Ressuage et se´gre´gation .................................................................... 1.2.1 Ressuage .................................................................................. 1.2.2 Se´gre´gation.............................................................................. 1.2.3 Facteurs aggravants................................................................. 1.2.4 Moyens de pre´vention ............................................................. Retrait plastique et cure ..................................................................... 1.3.1 Facteurs aggravants................................................................. 1.3.2 Moyens de pre´vention .............................................................
C 2 240v2– — — — — — — — — — — —
Be´ton durci ....................................................................................... Comportement instantane´ ................................................................. 2.1.1 Compression ............................................................................ 2.1.2 Traction .................................................................................... 2.1.3 Comportement dynamique...................................................... Comportement diffe´re´ ........................................................................ 2.2.1 Retraits ..................................................................................... 2.2.2 Fluage....................................................................................... 2.2.3 Fatigue...................................................................................... Proprie´te´s de transport ...................................................................... 2.3.1 Perme´abilite´ ............................................................................. 2.3.2 Diffusivite´ ................................................................................. 2.3.3 Parame`tres influents ................................................................ Effets des hautes tempe´ratures ......................................................... 2.4.1 Dilatation thermique ................................................................ 2.4.2 Fluage thermique transitoire ................................................... 2.4.3 Cas de l’incendie......................................................................
— — — — — — — — — — — — — — — — —
Pour en savoir plus..................................................................................
2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 5
5 5 5 9 10 10 10 11 13 13 13 14 14 14 14 15 15
Doc. C 2 240
e be´ton est le mate´riau le plus utilise´ dans la construction. La connaissance de son comportement reveˆt donc un grand inte´reˆt industriel. Ce comportement est tre`s complexe, car le mate´riau passe d’un e´tat quasi liquide a` un e´tat solide, et continue d’e´voluer dans le temps. Ce document aborde ces diffe´rents stades en essayant de mettre en avant les points qui inte´ressent particulie`rement l’inge´nieur. Le paragraphe sur le be´ton frais est consacre´ a` la rhe´ologie du be´ton lors de sa fabrication et de sa mise en œuvre. Une attention particulie`re est porte´e aux conse´quences possibles pour le chantier. La partie relative au be´ton durci traite du comportement instantane´ du be´ton sous diverses sollicitations (compression, traction, sollicitations dynamiques), ainsi que du comportement diffe´re´ (retrait, fluage) qui reveˆt un grand inte´reˆt pour la plupart des structures pre´contraintes. Enfin, sont aborde´es les questions des proprie´te´s de transport (perme´abilite´, diffusivite´), si importantes pour la durabilite´ des structures en be´ton, et le cas particulier du comportement du be´ton en cas d’incendie.
m。ゥ@RPPY
L
Toute reproduction sans autorisation du Centre franc¸ais d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
UU
C 2 240v2 – 1
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRTP DU BE´TON FRAIS AU BE´TON DURCI –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
1. Be´ton frais
Un be´ton ayant un seuil de cisaillement plus bas se mettra donc plus facilement en place. La viscosite´ jouera sur le temps d’e´coulement dans le coffrage, ou sur le temps de vidange d’une toupie. On a donc aussi inte´reˆt a` avoir une viscosite´ la moins e´leve´e possible.
Pour le maıˆtre d’œuvre, le comportement du be´ton frais est tre`s important car il va conditionner le de´roulement du chantier et la qualite´ finale de l’ouvrage. La tendance actuelle conduit a` l’utilisation de be´tons de plus en plus fluides mais, pour autant, tous les proble`mes de be´tonnage ne sont pas re´solus. L’objet de ce paragraphe est de de´crire le comportement du be´ton frais et les proble`mes qui peuvent survenir pendant cette phase.
Nota. Un be´ton tre`s visqueux peut aussi conduire a` un bullage important, d’autant qu’une viscosite´ e´leve´e s’accompagne en ge´ne´ral d’un comportement thixotrope, cf. § 1.1.2.
& Pour abaisser le seuil de cisaillement, on peut : – a` quantite´ de paˆte de ciment donne´e, optimiser le squelette granulaire ; – a` qualite´ de paˆte donne´e (E/C constant), augmenter la quantite´ de paˆte ; – utiliser des adjuvants fluidifiants (ils permettent de re´duire le rapport E/C, ce qui a pour effet d’augmenter la viscosite´ du be´ton) qui, par leur effet de´floculant des grains de ciment, permettent de libe´rer l’eau emprisonne´e dans les flocs.
1.1 Rhe´ologie du be´ton frais 1.1.1 Comportement rhe´ologique & Le comportement du be´ton frais suit, en premie`re approximation, une loi de Bingham (voir Nota et les re´f. [1], [5], [6]) : – si la vitesse de cisaillement g_ est nulle, on a une contrainte de cisaillement t infe´rieure a` une valeur seuil t 0 (Pa) ; – si la vitesse de cisaillement g_ est non nulle :
La solution consistant, a` quantite´ de ciment donne´e, a` augmenter la quantite´ d’eau permet e´videmment d’abaisser le seuil de cisaillement, mais doit eˆtre proscrite car elle a pour effet de diminuer la re´sistance du be´ton durci. La figure 2 donne des ordres de grandeur des parame`tres pour diffe´rentes formulations de be´tons.
t = t 0 + mp g_ avec
mr
& D’un point de vue pratique, le seuil t 0 peut eˆtre estime´ a` partir de l’affaissement au coˆne d’Abrams pour des be´tons ayant un affaissement S compris entre 5 et 25 cm : t S = 25,5 - 17,6 0 r
viscosite´ plastique (Pa.s).
Nota. D’autres lois ont e´te´ propose´es comme la loi de Herschel-Bulkley ([1], [6]), qui utilise aussi un seuil de cisaillement et une viscosite´ plastique. Elle a un troisie`me parame`tre permettant d’ajuster des comportements le´ge`rement rhe´o-e´paississants ou rhe´ofluidifiants.
avec
Le comportement du be´ton frais est donc caracte´rise´ par les deux parame`tres t 0 et mr qui peuvent eˆtre de´termine´s a` l’aide de rhe´ome`tres a` be´ton [6]. Le seuil de cisaillement t 0 correspond a` la force de cohe´sion due aux frottements entre grains. La viscosite´ plastique est lie´e au caracte`re plus ou moins « desserre´ » de la suspension par rapport a` l’empilement de compacite´ maximale du squelette granulaire [6].
densite´ du be´ton [7].
r
& Pour les be´tons autoplac¸ants, qui ont un affaissement supe´rieur, une mesure e´quivalente dans une ge´ome´trie adapte´e est possible (voir, par exemple, la boıˆte de´veloppe´e au LCPC [5]).
1.1.2 Thixotropie
& La viscosite´ plastique est un parame`tre qui peut eˆtre important pour certaines applications, comme les be´tons pompe´s dans lesquels il conviendra de limiter la viscosite´.
Dans les premie`res minutes apre`s le coulage, le be´ton a tendance a` floculer, ce qui induit une augmentation du seuil de cisaillement (figure 3). Si l’on vibre alors le be´ton, les flocs sont casse´s et le be´ton retrouve son seuil de cisaillement initial. C’est le phe´nome`ne de thixotropie (plus tard, lorsque les re´actions d’hydratation commencent, le seuil de cisaillement va aussi augmenter, mais de manie`re irre´versible).
Mais, pour la mise en place du be´ton dans les coffrages, c’est le seuil de cisaillement qui est le parame`tre de´terminant.
Viscosité plastique (Pa.s)
En effet, si, lors du remplissage d’un coffrage, la contrainte de cisaillement est infe´rieure a` ce seuil, le be´ton s’arreˆtera de s’e´couler et on risque d’avoir un de´faut de be´tonnage (figure 1).
500
Consistance collante BHP sans fumée silice
300
BHP avec fumée silice Bétons ordinaires sans adjuvants
150 Bétons auto-plaçants
Limite des bétons fluides 1 200
3 000 Seuil de cisaillement τ0(Pa)
´ volution du seuil de cisaillement et de la viscosite´ Figure 2 – E plastique selon la formulation du be´ton (Cre´dit F. Toutlemonde – LCPC, d’apre`s [8])
Figure 1 – Exemple de de´faut de be´tonnage – (Cre´dit Jean-Luc Cle´ment, LCPC)
C 2 240v2 – 2
Toute reproduction sans autorisation du Centre franc¸ais d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
UV
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRTP
Seuil de cisaillement (Pa)
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– DU BE´TON FRAIS AU BE´TON DURCI
& Le ressuage a malheureusement aussi des conse´quences ne´gatives : 220
– le mouvement ascensionnel de l’eau peut eˆtre bloque´ par des obstacles tels que les granulats ou les armatures. Dans ce cas, on pourra avoir une de´gradation de l’adhe´rence paˆte – granulats se traduisant par une diminution de la re´sistance du be´ton durci [14] ou une diminution de la qualite´ de l’interface acier – be´ton conduisant a` une adhe´rence des armatures dans le be´ton moins bonne et a` un risque de corrosion accru ([15], [16], [17]) ; – le tassement du squelette granulaire est e´galement geˆne´ par les armatures. Il peut alors se produire une fissuration dite « cassure de be´ton frais » au droit des armatures. Cette fissuration peut e´galement eˆtre due a` un tassement diffe´rentiel de deux zones de be´ton frais, de hauteurs diffe´rentes, ou a` un effort parasite, par exemple duˆ a` un de´vers [18] ; – une re´duction de la hauteur finale de l’ouvrage ; – des de´fauts de parement [19] ; – d’e´ventuelles difficulte´s a` pomper le be´ton [20].
200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0
5
10
15
20
25 30 Temps (min)
1.2.2 Se´gre´gation La se´gre´gation se caracte´rise par un mouvement relatif des grains entre eux. Dans le cas des be´tons, on constate que les gros granulats ont tendance a` aller vers le bas. Cette perte d’homoge´ne´ite´ peut avoir plusieurs conse´quences :
´ volution du seuil de cisaillement dans le temps Figure 3 – E (d’apre`s [5])
Le comportement thixotrope du be´ton a plusieurs conse´quences pratiques : – la pousse´e dans les coffrages est e´gale a` la pression hydrostatique si la vitesse de be´tonnage est tre`s rapide et que le seuil de cisaillement du be´ton est tre`s bas (cas des BAP – cf. [2]). Une re´duction de la pression sur les coffrages, due a` l’effet de la thixotropie, pourra exister a` condition de remplir assez lentement les coffrages (voir Nota) ; – il est ne´cessaire, lorsque l’on coule le be´ton en plusieurs leve´es, de venir revibrer la leve´e infe´rieure afin de bien me´langer les deux couches. Evidemment, dans le cas des BAP ou` il n’est pas question de vibrer le be´ton, si l’effet thixotropique est marque´, il convient de ne pas trop attendre entre deux couches. Sinon, l’interface sera marque´e et, outre les proble`mes esthe´tiques, cela pourra entraıˆner une perte de re´sistance [9] ; – la thixotropie peut e´galement favoriser le bullage, le be´ton figeant avant que les bulles d’air n’aient le temps de s’e´chapper ; – par temps chaud, le comportement thixotrope est encore plus marque´, ce qui peut conduire a` de rapides pertes d’ouvrabilite´ ; – dans le cas des be´tons pompe´s, si le pompage s’arreˆte, le comportement thixotrope peut ge´ne´rer des difficulte´s au rede´marrage (bouchon).
– dans le cas des be´tons pompe´s, c’est une des sources de bouchons lors de l’amorc¸age des pompes [20] ; – les caracte´ristiques me´caniques des ouvrages sont tre`s diffe´rentes : la de´formabilite´ et le retrait sont moindres dans les zones d’accumulation des granulats et, au contraire, e´leve´s dans les zones contenant plus de fines, ce qui peut conduire a` de la fissuration ; – l’esthe´tique des parements peut eˆtre affecte´e ; – le cas des be´tons auto-plac¸ants (BAP) est particulie`rement sensible car ils contiennent moins de gros granulats. Afin d’e´viter la se´gre´gation, ils sont formule´s avec une quantite´ importante de fines et/ou un agent de cohe´sion qui permettent de garantir un seuil de la paˆte suffisant pour que les gros granulats restent en suspension [2] (c’est plus le seuil de la paˆte du be´ton que sa viscosite´ qui empeˆche la chute des granulats [11]).
1.2.3 Facteurs aggravants La pesanteur et l’exce`s d’eau e´tant les moteurs du ressuage et de la se´gre´gation, ceux-ci vont de´pendre de la formulation (dosage en eau, ciment, adjuvants,…) et de parame`tres technologiques (hauteur du coffrage, vibration, tempe´rature, humidite´ relative, vitesse du vent… [21], [59]).
Nota. Cette condition va de´pendre de nombreux parame`tres, comme la tempe´rature du be´ton. Aussi, est il souvent plus raisonnable de supposer, dans le cas des BAP, que la pression sur le coffrage sera e´gale a` la pression hydrostatique. Ceci a d’ailleurs l’avantage de permettre des be´tonnages rapides, mais, en contrepartie, augmente le couˆt des coffrages.
Le be´ton se tassera d’autant plus rapidement et d’autant plus en valeur absolue que : – la dure´e de vibration est importante. La vibration du be´ton peut eˆtre ge´ne´ratrice de fissures dans le cas de be´tons contenant des armatures au voisinage de la surface supe´rieure, notamment si les vibrations sont transmises aux armatures, c’est-a`-dire si les aiguilles vibrantes sont mises au contact des armatures. Ces armatures constituent des points fixes qui geˆnent localement le tassement du be´ton. Il y a alors de´sorganisation du squelette granulaire au voisinage de l’armature et ge´ne´ration de fissures qui peuvent se de´velopper jusqu’a` l’armature supe´rieure. Le profil de fissuration reproduit alors le quadrillage de l’armature supe´rieure ; – la hauteur de be´ton frais est plus grande. La vitesse de tassement augmente avec la hauteur de be´ton frais. Donc, plus une leve´e est haute, plus le tassement sera important. De meˆme, si une pie`ce, coule´e en une seule fois, est constitue´e de zones d’e´paisseurs diffe´rentes (cas des voussoirs des tabliers de ponts, des poutres en T…), la vitesse de tassement du be´ton sera plus importante sur la partie centrale de la pie`ce, ou` l’e´paisseur du be´ton est plus e´leve´e, que sur les coˆte´s. Il se cre´era un cisaillement entre les zones d’e´paisseurs diffe´rentes pouvant aller jusqu’a` une de´cohe´sion suivant des plans verticaux des diffe´rentes zones de la pie`ce ;
1.2 Ressuage et se´gre´gation Ces deux phe´nome`nes caracte´risent la perte d’homoge´ne´ite´ du be´ton frais.
1.2.1 Ressuage Avant la prise, le be´ton peut eˆtre le sie`ge de mouvements relatifs de l’ensemble du squelette granulaire (tassement vers le bas) et de l’eau (ressuage : apparition d’une mince pellicule d’eau a` la surface du be´ton). Ce phe´nome`ne de´pend de la perme´abilite´ de l’empilement granulaire [59]. & Il a des conse´quences positives : – pour certains be´tons de remblayage, dits aussi « essorables », on peut meˆme chercher a` favoriser le ressuage de manie`re a` permettre une mise en circulation tre`s rapide [13] ; – l’apparition d’une couche d’eau en surface permet une cure naturelle du be´ton et e´vite la dessiccation pre´coce et le retrait plastique (voir § 1.4).
Toute reproduction sans autorisation du Centre franc¸ais d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
UW
C 2 240v2 – 3
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRTP DU BE´TON FRAIS AU BE´TON DURCI –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
– la dure´e avant prise est importante. Une tempe´rature ambiante basse, un retardateur de prise, augmentent le temps de prise et, ainsi, la dure´e pendant laquelle le tassement est possible ; – la suspension est instable. Ceci peut re´sulter :
Si E de´passe 0,5 kg/m2/h, il y a un risque de retrait plastique et, si E de´passe 1 kg/m2/h, le retrait plastique est certain. Dans tous les cas, il est pre´fe´rable de pre´voir une cure du be´ton.
d’un manque d’e´le´ments fins dans le sable ou d’un dosage en ciment insuffisant,
1.3.1 Facteurs aggravants
de grains plats dans les e´le´ments fins du sable,
Le retrait plastique est d’autant plus important que nous nous trouvons dans un des trois cas de figure suivants.
d’un dosage en eau excessif, d’un exce`s de vibration, de la pre´sence de certains e´lectrolytes (une trop forte adjuvantation, par exemple).
& La dessiccation est forte La dessiccation est favorise´e par une hygrome´trie se`che, un vent fort et une diffe´rence de tempe´rature e´leve´e entre le be´ton et le milieu ambiant. Le risque de fissuration plastique peut, en conse´quence, eˆtre aussi important l’hiver que l’e´te´, et meˆme plus important l’hiver si le be´ton est chauffe´. La dessiccation se produit de`s que l’eau de ressuage est entie`rement e´vapore´e. Pour un be´ton ayant un bas E/C et, donc un ressuage faible, ce risque est important.
1.2.4 Moyens de pre´vention Ressuage et se´gre´gation seront e´vite´s graˆce a` un be´ton correctement formule´, avec un dosage en ciment suffisant et, le cas e´che´ant, en fines inertes [22], et avec une eau de gaˆchage qui ne soit pas en exce`s. Le diame`tre maximal des granulats doit eˆtre compatible avec la dimension du coffrage et l’encombrement des armatures.
La dessiccation peut parfois eˆtre aggrave´e par la succion de l’eau par le coffrage, si celui-ci est poreux et absorbant, et s’il n’a pas e´te´ humidifie´ avant que le be´ton soit coule´. Des coffrages non absorbants constituent une protection efficace contre cet effet.
Dans les cas qui ne´cessitent un fort retard de prise, on pourra eˆtre amene´ a` augmenter le dosage en fines. Enfin, pendant son transport, on veillera a` agiter le be´ton et, lors du coulage, on e´vitera des hauteurs de chute trop importantes.
& La pie`ce est fine Ce type de retrait se manifeste essentiellement sur des pie`ces qui pre´sentent de grandes surfaces d’e´vaporation par rapport a` leur volume (enduit, reveˆtement routier, dalle), donc des pie`ces fines, ou` il peut alors engendrer une fissuration importante. Sur des surfaces horizontales larges, les fissures constituent en ge´ne´ral un maillage, dont la maille varie de quelques centime`tres a` quelques de´cime`tres (figure 4). A` la surface des pie`ces verticales (voiles, poutres, longrines), elles constituent un re´seau de fissures transversales paralle`les n’apparaissant que si les de´formations sont empeˆche´es, soit par une partie de la pie`ce (plus massive ou plus ancienne), soit par des conditions aux limites (cas des reveˆtements routiers ou des enduits de fac¸ade), ou bien si la ge´ome´trie de la pie`ce et sa taille peuvent conduire a` la localisation de l’endommagement en une ou plusieurs fissures principales. Ces fissures n’apparaissent pas dans une chape de´solidarise´e, par exemple.
1.3 Retrait plastique et cure Le retrait plastique est une de´formation qui se produit avant durcissement sous l’effet d’une dessiccation [12]. C’est un me´canisme identique a` celui qui se produit dans les sols fins ou argileux des zones de marnage lorsque l’eau se retire. Il peut en re´sulter une fissuration superficielle de l’ouvrage, parfois tre`s ouverte, mais jamais tre`s profonde. Ce retrait, d’origine exoge`ne, se manifeste tant que le be´ton est plastique, c’est-a`-dire avant et/ou au tout de´but de la prise, et de`s que la surface de la structure n’est plus recouverte d’une pellicule d’eau (c’est-a`-dire de`s qu’elle est en de´se´quilibre hydrodynamique avec le milieu ambiant). Ce retrait est duˆ aux tensions capillaires, de meˆme que le retrait d’autodessiccation [3], a` la diffe´rence pre`s que, dans le cas pre´sent, il ne s’agit plus d’une dessiccation au sein du mate´riau, mais d’un se´chage avec de´part d’eau vers l’exte´rieur. Le retrait plastique est donc principalement limite´ a` la surface du be´ton (quelques centime`tres sur un be´ton a` hautes performances (BHP), 10 a` 20 cm dans un be´ton ordinaire), contrairement au retrait d’autodessiccation qui se manifeste dans l’ensemble de la pie`ce. Le retrait plastique de´pend largement des conditions climatiques et, notamment, de la vitesse de dessiccation au niveau des surfaces non coffre´es de l’ouvrage. Ainsi, par exemple, un be´ton mis en œuvre suivant des proce´dures ade´quates, un jour ou` la vitesse du vent est relativement faible, ne sera pas ou peu affecte´ par ce phe´nome`ne. En revanche, la couche d’eau a` la surface du be´ton s’e´vaporera rapidement par vent fort, et la de´formation pourra commencer a` se manifester quelques minutes apre`s sa mise en place. On peut estimer le taux d’e´vaporation E a` l’aide de la formule suivante [10] : E = 5ð½Tc - 182,5 - r½Ta + 182,5 ÞððV + 4Þ10 - 6 Þ en kg / m2 / h Tc
tempe´rature du be´ton ( C),
Ta
tempe´rature exte´rieure – mesure´e a` l’ombre ( C),
r
humidite´ relative ambiante (%),
V
vitesse moyenne du vent 50 cm au-dessus du be´ton (km/h).
C 2 240v2 – 4
Figure 4 – Vue de fissuration due au retrait plastique d’une paˆte de ciment de rapport E/C = 0,3 et soumise a` des conditions de´favorables (tempe´rature e´leve´e (voisine de 40 C), vent fort simule´ par l’utilisation d’un ventilateur, une e´paisseur faible (quelques millime`tres) et des de´formations geˆne´es par le support) – (Cre´dit Hugues Delahousse – LCPC)
Toute reproduction sans autorisation du Centre franc¸ais d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I.
UX
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRTU
Nouvelle approche de la durabilité du béton. Indicateurs et méthodes par
Véronique BAROGHEL-BOUNY Docteur de l’École nationale des Ponts et Chaussées Ingénieur divisionnaire des Travaux Publics de l’État Chef de la Section « Microstructure et durabilité des bétons » au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)
1. 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
Contexte, intérêt et objectifs d’une approche performantielle .. Constatations vis-à-vis de la corrosion des armatures du béton armé .. Constatations vis-à-vis de l’alcali-réaction ................................................ Situation actuelle. Gestion du parc d’ouvrages ........................................ Situation actuelle. Textes de référence applicables .................................. Évolution des projets d’ouvrages. Intérêt d’une approche performantielle ................................................................. L’approche performantielle. Avantages et contraintes ............................. Nouvelle approche performantielle et prédictive de la durabilité...........
2. 2.1 2.2
— — —
4 5 5
Durée de vie. Définitions ....................................................................... Cas de la corrosion des armatures............................................................. Cas de l’alcali-réaction ................................................................................
— — —
5 5 6
3. 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6
Indicateurs de durabilité et autres paramètres............................... Définition des indicateurs de durabilité..................................................... Indicateurs de durabilité généraux sélectionnés ...................................... Indicateurs de durabilité spécifiques. Sélection et justification .............. Indicateurs de substitution. Fonctions et sélection .................................. Caractéristiques de base. Définition et sélection ...................................... Paramètres complémentaires. Définition ..................................................
— — — — — — —
6 6 6 6 7 7 7
4. 4.1 4.2 4.3
Justification du choix des indicateurs de durabilité généraux .. Importance de la porosité accessible à l’eau ............................................ Importance des propriétés de transport .................................................... Pertinence de la teneur en portlandite Ca(OH)2 ........................................
— — — —
8 8 8 9
5. 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6
Justification du choix des indicateurs de substitution ................ Porosité accessible au mercure.................................................................. Résistivité électrique ................................................................................... Quantité d’électricité selon l’essai AASHTO.............................................. Coefficient de diffusion du CO2 dans les matériaux carbonatés ............. Coefficient de diffusion de l’eau tritiée ...................................................... Coefficient d’absorption capillaire ou sorptivité .......................................
— — — — — — —
10 10 10 10 10 11 11
6. 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6
Méthodes de détermination des indicateurs de durabilité généraux............................................................................ Remarques préliminaires............................................................................ Porosité accessible à l’eau .......................................................................... Coefficients de diffusion des ions chlorure (en conditions saturées)...... Perméabilité aux gaz ................................................................................... Perméabilité à l’eau liquide ........................................................................ Teneur en portlandite Ca(OH)2 ...................................................................
— — — — — — —
11 11 11 11 13 13 14
7.
Conclusion .................................................................................................
—
14
Pour en savoir plus ...........................................................................................
m。ゥ@RPPU
C 2 245 - 2 — 2 — 2 — 4 — 4
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur
UY
Doc. C 2 247
C 2 245 − 1
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRTU NOUVELLE APPROCHE DE LA DURABILITÉ DU BÉTON. INDICATEURS ET MÉTHODES _________________________________________________________________
C
et article présente une approche performantielle, globale et prédictive de la durabilité des structures en béton armé, fondée sur la notion d’indicateurs de durabilité, et combinant mesures en laboratoire et codes de calcul (modèles). Cette approche a été développée pour la prévention de la corrosion des armatures et des dégradations générées par l’alcali-réaction dans le cadre du groupe de travail de l’Association Française de Génie Civil « Conception des bétons pour une durée de vie donnée des ouvrages - Indicateurs de durabilité » et a fait l’objet d’un Guide. Dans cet article, les objectifs de l’approche et les indicateurs de durabilité sélectionnés, paramètres simples mais particulièrement pertinents vis-à-vis des mécanismes physico-chimiques mis en jeu dans un environnement donné, ainsi que les fondements de cette sélection sont tout d’abord présentés. Les méthodes à disposition pour déterminer les indicateurs de durabilité sont également explicitées. L’étude complète du sujet comprend les articles : — [C 2 245] « Nouvelle approche de la durabilité du béton. Indicateurs et méthodes ; — [C 2 246] « Nouvelle approche de la durabilité du béton. Méthodologie et exemples » ; — [Doc. C 2 247] « Nouvelle approche de la durabilité du béton. Pour en savoir plus ».
1. Contexte, intérêt et objectifs d’une approche performantielle
nes de corrosion sur le parement des ouvrages peuvent donc aller de traces ou de coulures de couleur rouille, lorsqu’ils sont encore peu développés, jusqu’à la mise à nu des armatures corrodées (cf. figure 2). De tels désordres sont très fréquents dans le domaine du bâtiment. Dans ces conditions, les mécanismes de corrosion induits par les agents agressifs issus du milieu environnant ne peuvent que s’accélérer. La corrosion commence généralement à se manifester lorsque les ouvrages atteignent un âge compris entre 20 et 50 ans, selon les conditions d’environnement. Le processus peut être relativement rapide en cas de forte porosité du béton, et/ou d’insuffisance d’enrobage des armatures. L’exploitant est très sensible aux fortes dégradations superficielles d’un bâtiment habité, même dans le cas où ces détériorations ne remettent pas en cause la stabilité, car elles détériorent l’aspect (esthétique).
Les opérations de surveillance organisées en France (et en Europe) montrent que de nombreux ouvrages (ponts, bâtiments...) ou éléments d’ouvrages en béton armé présentent des dégradations, dont les deux causes principales sont, tout d’abord la corrosion des armatures, puis l’alcali-réaction.
1.1 Constatations vis-à-vis de la corrosion des armatures du béton armé
1.2 Constatations vis-à-vis de l’alcali-réaction
La base de données IQOA « pathologie » de 1997 indiquait en effet que 28 % de l’échantillon de ponts inspectés était affecté par la corrosion des armatures. La corrosion est induite par la carbonatation du béton, et/ou par la pénétration des chlorures pour les ouvrages en milieu marin (immergés, en zone de marnage, soumis aux éclaboussures ou aux embruns...) ou exposés aux sels de déneigement dans les environnements présentant des risques de gel (contact direct, projections, ruissellement...).
En ce qui concerne les réactions de gonflement interne du béton (alcali-réaction ou attaque sulfatique), celles-ci touchent, à des degrés divers, plus de 400 ouvrages gérés par l’État (ponts essentiellement) de l’ensemble des réseaux routiers français, surtout situés en Bretagne et dans le nord de la France. Les premiers cas de dégradation d’ouvrage par alcali-réaction ne remontent qu’à la fin des années 1970 et ne concernent que des barrages. Il est à noter que les réactions sulfatiques ont souvent pour origine une alcali-réaction et que les dégradations constatées sur les ouvrages ont plutôt été jusqu’à maintenant attribuées à cette dernière. Des gels (figure 3) et des cristaux se forment dans les fissures, dans les pores ou autour des granulats, par alcali-réaction [45]. Ces produits peuvent dans certains cas exercer une pression sur la pâte de ciment qui engendre des désordres dans le matériau à l’échelle locale : réseaux de fissures transgranulaires ou intergranulaires, de microfissures autour des particules réactives ou décollements à l’interface pâte-granulat. Les caractéristiques mécaniques du béton se trouvent altérées. Le gonflement du matériau engendre à son tour des contraintes internes non négligeables au sein de la structure, venant se superposer aux contraintes déjà existantes. Elles
Les phénomènes électrochimiques de corrosion correspondent à la formation d’oxydes et d’hydroxydes dont le volume est supérieur à celui de l’acier sain (figure 1). Ils conduisent donc à une diminution de la section des armatures, homogène dans le cas d’une diminution du pH résultant de la carbonatation, ou par piqûres (profondes) dans le cas d’une attaque par les chlorures (lorsque la concentration en chlorures a dépassé la concentration « critique » initiant la dépassivation [4]. Ces phénomènes conduisent également à des gonflements et à des contraintes de traction dans le béton d’enrobage [66]. Ces contraintes de traction entraînent l’apparition d’une fissuration parallèle aux aciers, qui diminue en outre la qualité de l’adhérence acier/béton, et l’éclatement du béton d’enrobage (formation d’épaufrures sur les ouvrages). Les manifestations des phénomè-
C 2 245 − 2
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur
VP
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRTU ________________________________________________________________
NOUVELLE APPROCHE DE LA DURABILITÉ DU BÉTON. INDICATEURS ET MÉTHODES
Profondeur de pénétration de l'espèce agressive
Produits de corrosion
Fissure longitudinale
Béton
Armature Phase de propagation
Phase d'incubation
Figure 1 – Corrosion des armatures du béton armé. Schématisation de l’évolution des dégradations du béton et de l’acier
a pont en bord de mer 10 μm
Figure 3 – Image obtenue au microscope électronique à balayage (MEB) par électrons secondaires de gel d’alcali-réaction dans un échantillon de béton
b bâtiment en zone urbaine Figure 2 – Exemples de dégradations dues à la corrosion des aciers du béton armé
entraînent des surtensions dans les aciers passifs et actifs. Le gonflement du matériau induit une expansion de la structure, conduisant à des mouvements de crête dans le cas des barrages et à des flèches excessives dans le cas des ponts. Des (macro)fissures apparaissent lorsque l’état de contraintes, résultant des actions permanentes, des surcharges et du gonflement du matériau, dépasse la résistance à la traction. On constate généralement un réseau de fissures à mailles de 50 à 200 mm de côté (faïençage, figure 4), dont la distribution des ouvertures traduit un gonflement plus important à cœur qu’en peau (gradients d’humidité, lessivage possible des alcalins en zone superficielle...) [38]. L’ouverture des fissures est habituellement assez faible (quelques dixièmes de mm). On trouve aussi des fissures unidirectionnelles orientées dans le sens soit des efforts de compression (poteaux, piles, pylônes, poutres ou tabliers précontraints), soit du ferraillage principal en le reproduisant. On observe parfois la formation de « pop-outs » (éclats), et, dans les cas les plus graves, des ruptures
Figure 4 – Exemples de dégradations d’ouvrages dues à l’alcali-réaction
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur
VQ
C 2 245 − 3
VR
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRTV
Nouvelle approche de la durabilité du béton. Méthodologie et exemples par
Véronique BAROGHEL-BOUNY Docteur de l’École nationale des Ponts et Chaussées Ingénieur divisionnaire des Travaux Publics de l’État Chef de la Section « Microstructure et durabilité des bétons » au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)
1. 1.1 1.2 2. 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3.
Classes et spécifications relatives aux indicateurs de durabilité Classes relatives aux indicateurs de durabilité (vis-à-vis de la corrosion des armatures) ............................................................................................. Spécifications en fonction du type d’environnement et de la durée de vie exigée .....................................................................................................
C 2 246 - 2 —
2
—
4
Prédiction de la durée de vie d’un ouvrage neuf ou existant ..... Introduction.................................................................................................. Témoins de durée de vie. Définitions dans le cas de la corrosion des armatures .............................................................................................. Témoins de durée de vie. Méthodes de mesure et exemples dans le cas de la corrosion des armatures ................................................ Modèles prédictifs ....................................................................................... Méthodologie de prédiction de la durée de vie. Exemples dans le cas de la corrosion des armatures ................................................
— —
8 8
—
8
— —
9 10
—
11
Conclusions et applications : « boîte à outils » proposée ...........
—
13
Pour en savoir plus ...........................................................................................
Doc. C 2 247
C
m。ゥ@RPPU
et article avec l’article [C 2 245] décrivent les grandes lignes d’une approche performantielle, globale et prédictive de la durabilité des structures en béton armé, fondée sur la notion d’indicateurs de durabilité, et combinant mesures en laboratoire et codes de calcul (modèles). Cette approche a été développée pour la prévention de la corrosion des armatures et des dégradations générées par l’alcali-réaction dans le cadre du groupe de travail de l’Association Française de Génie Civil « Conception des bétons pour une durée de vie donnée des ouvrages - Indicateurs de durabilité » et a fait l’objet d’un Guide. La méthodologie proposée pour la mise en œuvre de cette nouvelle approche de la durabilité est présentée dans cet article. Elle inclut notamment : — un système de classes (accompagnées de valeurs-seuil) définies pour chaque indicateur de durabilité, afin d’évaluer la durabilité « potentielle » des bétons armés ; — des spécifications relatives aux indicateurs, fonction du type d’environnement et de la durée de vie exigée pour l’ouvrage, en vue de sélectionner ou de qualifier des formules de béton pour cet ouvrage. La démarche proposée pour la prédiction de la durabilité en phase de conception, ou pour le diagnostic et l’évaluation de la durée de vie résiduelle de structures existantes, dégradées ou non, est ensuite présentée. Elle s’articule autour de trois outils essentiels : — un ou des modèles prédictifs de durée de vie ;
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur
VS
C 2 246 − 1
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRTV NOUVELLE APPROCHE DE LA DURABILITÉ DU BÉTON. MÉTHODOLOGIE ET EXEMPLES
_______________________________________________________________
— les indicateurs de durabilité précédemment mentionnés (données d’entrée des modèles) ; — des témoins de durée de vie (sorties des modèles). Les caractéristiques requises pour les modèles sont précisées et des méthodes de mesure des témoins de durée de vie, applicables en laboratoire sur éprouvettes ou sur prélèvements issus d’ouvrages, sont de plus proposées. Des exemples d’application de l’approche sont en outre donnés dans cet article, relativement à la prévention de la corrosion des armatures, induite par la carbonatation ou la pénétration des chlorures dans le béton. Comme il va être illustré dans cet article, cette nouvelle approche offre une « boîte à outils », c’est-à-dire une méthodologie complète pour l’évaluation et la prédiction de la durabilité.
L’étude complète du sujet comprend les articles : — [C 2 245] « Nouvelle approche de la durabilité du béton. Indicateurs et méthodes » ; — [C 2 246] « Nouvelle approche de la durabilité du béton. Méthodologie et exemples » ; — [Doc. C 2 247] « Nouvelle approche de la durabilité du béton. Pour en savoir plus ».
1. Classes et spécifications relatives aux indicateurs de durabilité
valeurs des indicateurs de durabilité obtenues expérimentalement dans le cadre de diverses études et recherches sur une large gamme de matériaux allant des B20 aux BTHP.
1.1.2 Méthodologie d’évaluation de la durabilité « potentielle » d’un béton armé donné
1.1 Classes relatives aux indicateurs de durabilité (vis-à-vis de la corrosion des armatures)
Pour évaluer la durabilité « potentielle » d’un béton armé donné, il s’agira de comparer les valeurs des indicateurs de durabilité qui auront été quantifiés pour ce béton, avec les classes et les valeurs limites proposées dans le tableau 1, tel qu’illustré en figure 1 (processus no 1). La quantification des indicateurs s’effectuera soit expérimentalement, sur des éprouvettes fabriquées en laboratoire et dans les conditions requises par les protocoles d’essai, soit en se reportant à une base de données dans le cas où la formule a déjà fait l’objet d’études. Le lecteur se reportera au tableau 1 de l’article [C 2 245], pour la précision de la mesure relative à chaque méthode d’essai.
1.1.1 Système de classes proposé relativement aux indicateurs de durabilité généraux Pour chaque indicateur de durabilité, des classes de durabilité « potentielle » vis-à-vis de la corrosion des armatures initiée par la carbonatation ou par les chlorures peuvent être définies. Le tableau 1 présente le système de classes (durabilité « potentielle » de très faible à très élevée) établi relativement aux indicateurs de durabilité généraux sur la base des travaux du groupe AFGC [16]. On notera que des classes ont également été proposées relativement aux indicateurs de durabilité de substitution porosité accessible au mercure et résistivité électrique. Celles-ci figurent dans la référence [16].
Ceci constitue une première utilisation très simple des indicateurs de durabilité. Cette évaluation peut permettre au concepteur ou au maître d’œuvre de « dégrossir » un problème et d’évaluer une durabilité a priori ne dépendant que du matériau constitutif de l’ouvrage (béton). Exemple : on pourra ainsi sur la base des classes proposées, comparer la durabilité « potentielle » de différents bétons et classer ces bétons, dans le but de faire une sélection ou d’optimiser la formule selon des critères fixés a priori.
Les bornes des classes relatives à la teneur en portlandite Ca(OH)2 indiquées dans le tableau 1 correspondent à des formules simples. Ces valeurs sont susceptibles de variations notables selon la valeur des autres indicateurs (perméabilité, coefficient de diffusion...).
(0)
1.1.3 Illustrations
Exemple : ainsi, malgré une teneur en portlandite faible, voire très faible, les BHP et BTHP ont généralement une durabilité « potentielle » élevée ou très élevée vis-à-vis de la corrosion des armatures [16].
Afin d’illustrer la pertinence des classes proposées pour les indicateurs porosité accessible à l’eau, coefficient de diffusion apparent des chlorures et perméabilité apparente au gaz, et de mettre en évidence le domaine de valeurs couvert par ces paramètres, les résultats expérimentaux obtenus sur une large gamme de bétons sont présentés respectivement en figures 2, 3 et 4, en fonction de la résistance moyenne à la compression mesurée à 28 jours. Les classes proposées figurent sur les graphiques.
Les classes proposées dans le tableau 1 sont applicables pour des mesures réalisées en laboratoire à T = 20 ± 2 oC, selon les méthodes décrites dans cet article, sur des éprouvettes conservées dans l’eau pendant 90 jours au plus après le coulage et avant le démarrage des essais (moyennes sur au moins 3 éprouvettes). Les valeurs limites figurant dans le tableau 1 sont basées sur les
C 2 246 − 2
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur
VT
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRTV _______________________________________________________________ NOUVELLE APPROCHE DE LA DURABILITÉ DU BÉTON. MÉTHODOLOGIE ET EXEMPLES
Évaluation de la durabilité « potentielle » d'un béton armé donné
Classes proposées
Sélection ou qualification de formules pour un ouvrage
comparaison
comparaison
1
2
Spécifications incluses dans le cahier des charges de l'ouvrage
Indicateurs de durabilité
Figure 1 – Mise en œuvre de l’approche performantielle développée sur la base d’indicateurs de durabilité : – processus no 1 : évaluation de la durabilité « potentielle » d’un béton armé donné ; – processus no 2 : sélection ou qualification de formules de béton pour un ouvrage donné
Mesure en laboratoire ou Base de données - âge - conditions initiales Bien définis et conditions aux limites - mode opératoire
Tableau 1 – Durabilité « potentielle » vis-à-vis de la corrosion des armatures : classes et valeurs limites (indicatives) relatives aux indicateurs de durabilité généraux (1) Classes et valeurs limites Durabilité potentielle
Indicateurs de durabilité généraux
Porosité accessible à l’eau P eau ................................................................. (en %) Coefficient de diffusion effectif des chlorures D eff ................(en
10–12
m2
·
s–1)
Coefficient de diffusion apparent des chlorures (mesuré par essai de migration) D app(mig) .................................................................(en 10–12 m2 · s–1) Coefficient de diffusion apparent des chlorures (mesuré par essai de diffusion) D app(dif) ......................................................................................(en 10–12 m2 · s–1) Perméabilité apparente aux gaz (2) K app(gaz) ................................ (en 10–18 m2)
Très faible
Faible
Moyenne
Élevée
Très élevée
(TF)
(F)
(M)
(E)
(TE)
> 16
14 à 16
12 à 14
9 à 12
6à9
>8
2à8
1à2
0,1 à 1
< 0,1
> 50
10 à 50
5 à 10
1à5
<1
> 1 000
300 à 1 000
100 à 300
30 à 100
< 30
<5
Perméabilité à l’eau liquide (à P max , par mesure directe du flux, après saturation) k liq ................................................................................. (en 10–18 m2)
> 10
1 à 10
0,1 à 1
0,01 à 0,1
< 0,01
Teneur en Ca(OH)2 (3) ...............................(% massique par rapport au ciment)
< 10
10 à 13
13 à 20
20 à 25
25
(1) Les valeurs indiquées correspondent à des mesures réalisées selon les méthodes décrites dans l’article [C 2 245] sur des éprouvettes conservées préalablement dans l’eau. Ces valeurs sont valables pour des bétons âgés de 3 mois au plus. (2) Mesurée avec un perméamètre à charge constante à P entrée = 0,2 MPa et après étuvage à T = 105 oC (taux de saturation s = 0). (3) Pour des formules simples (par exemple sans addition pouzzolanique).
tions) et pour sélectionner une formule devant satisfaire des critères relatifs à la durabilité. Ces résultats illustrent que le classement d’une série de bétons en fonction de la valeur des indicateurs peut être différent de celui fourni par la résistance mécanique à la compression à 28 jours, mettant clairement en évidence la pertinence et l’utilité de l’approche performantielle de la durabilité proposée. Le lecteur pourra se reporter également aux références [13] et [19] où est présentée une analyse plus détaillée des indicateurs en fonction de différents paramètres de formulation. Comme nous venons de le voir, il est possible d’évaluer la durabilité « potentielle », sur la base du tableau 1, selon chaque indicateur de durabilité quantifié. Le tableau 2, rassemblant les résultats
Les valeurs des indicateurs sont plutôt bien corrélées avec la résistance moyenne à la compression. Néanmoins, on constate des écarts par rapport à une simple relation linéaire. Exemple : les bétons ordinaires contenant de fortes quantités de cendres volantes (ici de 20 à 54 %) présentent un très faible coefficient de diffusion par rapport à des formules simples (sans addition minérale) de résistance mécanique similaire et se trouvent ainsi dans la classe de durabilité « potentielle » supérieure. Certains ont des propriétés très proches de celles des BHP (cf. figure 4). Ainsi, la résistance mécanique est insuffisante pour évaluer la durabilité « potentielle » des bétons armés (notamment avec addi-
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur
VU
C 2 246 − 3
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRTV
Porosité accesible à l'eau (%)
NOUVELLE APPROCHE DE LA DURABILITÉ DU BÉTON. MÉTHODOLOGIE ET EXEMPLES
18
F
14
TF
M
12
E
10
1000 F
8
20% de CV
6 4
Perméabilité apparente aux gaz (10-18 m2) 10000
TF
16
_______________________________________________________________
TE
M
BHP 10
30
50
70
90
100
110
CV
130
Résistance moyenne à la compression à 28 jours (MPa) 28 jours 45 jours 56 jours 90 jours CV cendres volantes
E F M TE TF
10
élevée faible moyenne très élevée très faible
E BHP
10
TE
30 50 70 90 110 130 Résistance moyenne à la compression à 28 jours (MPa) 28 jours 90 jours
Figure 4 – Perméabilité apparente aux gaz, mesurée (à P entrée = 0,2 MPa) sur éprouvettes de béton conservées dans l’eau en laboratoire après séchage à T = 105 ± 5 oC selon le protocole AFPC-AFREM [3], en fonction de la résistance moyenne à la compression mesurée à 28 jours
Figure 2 – Classes de durabilité « potentielle » et valeurs expérimentales (moyennes) de porosité accessible à l’eau mesurée par pesée hydrostatique sur éprouvettes de béton conservées dans l’eau en laboratoire, en fonction de la résistance moyenne à la compression mesurée à 28 jours
d’évaluer la durabilité « potentielle » au moyen d’une appréciation globale, résultant de celles relatives à chaque indicateur de durabilité choisi et pondérées en fonction des données du problème (dégradations envisageables, conditions environnementales, ...). Ceci est illustré dans le tableau 2, où une pondération identique a été choisie pour chaque indicateur.
Coefficient de diffusion apparent des chlorures (en10-12m2. s-1) 100,0 F 10,0
M
1.2 Spécifications en fonction du type d’environnement et de la durée de vie exigée
E
1,0 CV 0,1 0
TE
1.2.1 Objectif
BHP 10
Dans le cadre de la sélection ou de la qualification d’une formule de béton pour un ouvrage donné, les critères à prescrire (valeurs limites pour les indicateurs de durabilité) devront dépendre des conditions spécifiques de l’ouvrage (notamment son environnement) et des exigences du binôme concepteur-utilisateur (notamment en termes de performances et de durée de vie). La décision finale sera basée sur un compromis (optimisation) entre la durabilité de l’ouvrage et son coût de réalisation. Pour cette raison, la réalisation d’études de conception spécifiques à l’ouvrage considéré est fortement recommandée.
30 50 70 90 110 130 Résistance moyenne à la compression à 28 jours (MPa) 28 jours 90 jours 180 jours
CV cendres volantes Figure 3 – Classes de durabilité « potentielle » et valeurs expérimentales (moyennes) de coefficient de diffusion apparent des chlorures obtenu à partir d’essais de migration en régime non stationnaire et en conditions saturées (méthode de Tang & Nilsson [73]) sur éprouvettes de béton conservées dans l’eau en laboratoire, en fonction de la résistance moyenne à la compression mesurée à 28 jours
(0) (0)
Afin d’aider le concepteur dans cette démarche, des spécifications types pour le matériau constitutif béton peuvent être proposées pour différents types d’environnement et différentes valeurs de durée de vie visée. Pour les spécifications proposées ici, les types d’environnement choisis sont basés sur les classes d’exposition de la norme NF EN 206-1 et des Eurocodes, avec l’objectif d’être plus synthétique et de ne prendre en compte que ceux concernés par la dégradation considérée (cf. tableau 3, pour la corrosion des armatures, et tableau 4 pour l’alcali-réaction). La correspondance avec les classes de l’EN 206-1 et des Eurocodes figure également dans le tableau 3 (pour les classes autres que XF1 à XF4 et XA1 à XA3, qui ne concernent pas la corrosion des armatures) et dans le tableau 4 (pour les classes autres que XA1 à XA3, qui ne concernent pas l’alcali-réaction), avec ses restrictions. Les durées
obtenus sur une série de bétons testés à l’âge de 90 jours, illustre que dans l’ensemble les qualifications fournies par différents indicateurs sont cohérentes, mais que dans certains cas la qualification peut varier suivant le paramètre considéré, mettant en évidence le caractère complémentaire des indicateurs sélectionnés. Par exemple, la perméabilité et le coefficient de diffusion caractérisent des processus physiques différents. Il est donc également intéressant
C 2 246 − 4
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur
VV
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRWU
Qualité du béton Exigences normatives par
Jean-Marie GEOFFRAY Chargé de mission Centre d’études techniques de l’Équipement (CETE de Lyon) Laboratoire régional des Ponts et Chaussées de Clermont-Ferrand
1.
Qualité d’usage et spécifications ........................................................
2. 2.1
Qualité du béton....................................................................................... Responsabilités............................................................................................ 2.1.1 Responsabilités du prescripteur ........................................................ 2.1.2 Responsabilités du producteur de béton.......................................... 2.1.3 Responsabilités de l’utilisateur du béton.......................................... Spécifications du type de béton ................................................................. 2.2.1 Classes d’exposition........................................................................... 2.2.2 Classes de résistance mécanique du béton ..................................... 2.2.3 Classes de consistance des bétons frais........................................... 2.2.4 Esthétiques des parements................................................................ Plan de contrôle ...........................................................................................
—
Étude des bétons...................................................................................... Bien appréhender le cahier des charges.................................................... Prendre en compte les capacités des outils prévus pour la fabrication... Débit horaire de production et durée pratique d’utilisation .................... Moyens de transport du béton ................................................................... Robustesse du béton................................................................................... Rapport d’études et références................................................................... 3.6.1 Cas du rapport d’étude....................................................................... 3.6.2 Cas du dossier de référence ..............................................................
—
2.2
2.3 3. 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6
Pour en savoir plus ...........................................................................................
C 2 275v2 - 2 — — — — — — — — — — — — — — — — — —
3 3 4 4 5 5 5 6 6 7 10 11 11 13 15 16 16 16 16 17
Doc. C 2 276
a nouvelle norme européenne NF EN 206-1 définit les tâches du prescripteur, du producteur et de l’utilisateur d’un béton ; chacun, ayant son rôle parfaitement encadré, cherche à développer les outils lui permettant d’assurer la satisfaction des exigences essentielles imposées par la Communauté européenne et ses exigences propres. Ainsi le prescripteur (maître d’œuvre) sera responsable de la spécification du béton à utiliser, le producteur (bétonnier) sera responsable de la conformité et du contrôle de production du béton, alors que l’utilisateur (entreprise de mise en œuvre) sera responsable de la mise en place du matériau dans la structure. Chaque intervenant est responsable de la transmission de ses exigences au maillon suivant de la chaîne, et la compilation finale de ces exigences aboutit à la spécification. Par ailleurs, cette nouvelle norme relative au « béton » spécifie les exigences générales applicables aux constituants du béton, aux caractéristiques rhéologiques du béton frais, aux caractéristiques mécaniques et de durabilité du béton durci, en passant par la formulation du mélange et sa convenance aux conditions de mise en œuvre, d’une part, et en définissant les conditions d’évaluation de la conformité, d’autre part. Le présent texte a pour objet de clarifier toutes ces exigences en fonction des conditions pratiques du chantier.
m。ゥ@RPPV
L
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. ©Techniques de l’Ingénieur
VW
C 2 275v2 − 1
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRWU
QUALITÉ DU BÉTON
____________________________________________________________________________________________________________________
1. Qualité d’usage et spécifications
Notations et symboles Désignation
Symbole A, A′
quantité d’adjuvant
Abg
teneur en eau absorbée
C
quantité de ciment
C
cheminement
Cmin CE Dmax
béton prêt à l’emploi
diamètre maximal des granulats
fCE
résistance à la compression à 28 jours d’âge
M
résistance à la traction par fendage
facteurs correctifs coefficients masse de béton
Rci
résistance mécanique de l’éprouvette la plus faible
Rc
résistance mécanique caractéristique
S
estimateur
xt
extrait sec
X
consistance du béton
W
teneur en eau totale
λ
facteur correctif
efficace
g
granulat
i
numéro de la gâchée
j
j jours d’âge
NT
non traité
ref
référence
T
éprouvettes traitées thermiquement 28 jours d’âge
C 2 275v2 − 2
cahier des clauses techniques particulières
CIB
Conseils, Infos, Bâtiment
DTU
document technique unifié Fédération de l’industrie du béton
Le concept de conformité (figure 1) revêt la notion de satisfaction d’une exigence et celle de non-conformité s’appliquera à la non-satisfaction de cette même exigence. La non-conformité doit être distinguée du défaut qui s’applique à une exigence propre à une utilisation prévue ou spécifiée. Cette notion de défaut débouche sur celle de responsabilité avec une certaine connotation juridique. La classe est la catégorie ou le rang donné aux différentes exigences pour la qualité d’un produit ; lors de l’établissement d’une exigence pour la qualité, la classe est généralement spécifiée. La satisfaction du client est avant tout la perception qu’il acquiert sur le niveau de respect de ses exigences. Toutes les opérations de contrôle doivent donc concourir à accroître la confiance que peut avoir le gestionnaire dans le futur ouvrage à construire. Cette confiance est d’autant plus forte que tous les intervenants, sous-traitants compris, s’impliquent dans la démarche générale de qualité et sont capables d’émettre les déclarations de conformité requises (NF EN 45014). Le plan Qualité s’impose donc comme une garantie générale de la bonne réalisation de l’ouvrage, et ne doit pas être compris comme une simple formalisation réglementaire.
sable
28
CCTP
Selon la normalisation en cours (NF EN ISO 9000), la qualité (ou qualité d’usage) est reconnue comme l’aptitude d’un ensemble de caractéristiques intrinsèques à satisfaire des exigences : • le terme « intrinsèque » signifiant alors « compris dans », les caractéristiques intrinsèques d’un produit seront donc ses caractéristiques permanentes ; • et le terme « exigence » équivalant à des besoins ou des attentes formulés, habituellement implicites ou imposés.
Indices eff
cahier des clauses techniques générales
Le maître d’ouvrage est intéressé par la qualité d’usage, et le maître d’œuvre décline celle-ci sous la forme de qualité requise. Face à cette qualité requise, traduite en spécifications de résultats et prescriptions de moyens, l’entrepreneur doit présenter des ressources en personnel, méthodes, matériels et matériaux avec la garantie de son plan Qualité. La qualité requise sera donc validée au cours du chantier par un plan de contrôle décliné en contrôle intérieur à l’entreprise, d’une part, et en contrôle extérieur à l’entreprise et relevant généralement du maître d’œuvre ou d’ouvrage, d’autre part. Le plan Qualité discuté en amont du chantier doit pouvoir créer un climat de confiance validé.
intervalle d’écoulement
résistance mécanique moyenne d’au moins 3 éprouvettes
béton hautes performances
CCTG
FIB
quantité de gravillon
Rcm
s
béton à composition prescrite par une norme
béton à propriétés spécifiques
résistance caractéristique spécifique
K1 , K 2
BCPN
BPS
fck
I
béton à composition prescrite
résistance à la compression à 28 jours du ciment utilisé
quantité d’eau totale
k1 , k 2
béton autoplaçant
BCP
BPE
ET
f tk
BAP
BHP
quantité d’eau efficace
G, G′
Abréviations et sigles
valeur minimale garantie de la résistance à la compression pour le ciment à 28 jours
Eeff
(0)
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. ©Techniques de l’Ingénieur
VX
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRWU
____________________________________________________________________________________________________________________ QUALITÉ DU BÉTON
EXIGENCE
Non satisfaite
Satisfaite
Si exigence relative à une utilisation prévue ou spécifiée
Exigence normale
CONFORMITÉ
DÉFAUT
NON-CONFORMITÉ
LIBÉRATION Autorisation pour passer à l'étape suivante
ACTION PRÉVENTIVE pour éliminer la cause de la non-conformité ou autre situation indésirable potentielle
DÉROGATION après production autorisation d'emploi ou libération d'un produit non conforme aux exigences spécifiées
ACTION CORRECTIVE pour éliminer la cause de la non-conformité ou autre situation indésirable détectée
REBUT pour empêcher l'usage tel que prévu à l'origine d'un produit non conforme
CORRECTION pour éliminer une non-conformité détectée
REPRISE pour rendre le produit conforme aux exigences
DÉROGATION avant production autorisation de s'écarter des exigences spécifiées à l'origine pour un produit à réaliser
RECLASSEMENT modification de la classe pour rendre le produit conforme à des exigences différentes des exigences initiales
RÉPARATION pour rendre le produit acceptable pour l'utilisation prévue
Figure 1 – Concepts relatifs à la conformité
2. Qualité du béton
La qualité requise finale est la traduction de tous ces besoins (qualité d’usage) sous forme d’exigences techniques contractuelles ou complémentaires, ces dernières pouvant être exprimées en exigences de résultats (spécifications) ou en exigence de moyens (prescriptions) ; l’ensemble des spécifications et des prescriptions constitue les stipulations du marché. (0)
Le béton, résultat d’un processus de fabrication et de mise en œuvre, apparaît au sens de la norme (cf. Normalisation en [Doc. C 2 276]) comme un produit issu de processus à caractère continu. Ses caractéristiques sont considérées comme intrinsèques tant du point de vue qualitatif que quantitatif. La qualité du béton est comprise comme l’aptitude de ce matériau à satisfaire les besoins exprimés ou implicites de chaque intervenant, que ceux-ci soient d’ordres techniques, économiques, esthétiques ou écologiques. Dans un contexte contractuel, ces besoins sont spécifiés et débouchent sur la notion de qualité requise.
2.1 Responsabilités Auparavant, les producteurs de béton étaient souvent favorables à ce que la qualité requise ne soit définie qu’à travers un ensemble
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. ©Techniques de l’Ingénieur
VY
C 2 275v2 − 3
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRWU
QUALITÉ DU BÉTON
____________________________________________________________________________________________________________________
Tableau 1 – Définition des rôles des intervenants suivant les types de bétons Intervenants Types normalisés de bétons Prescripteur
Producteur
Utilisateur
Béton à propriétés spécifiées BPS
Définition des spécifications propres à l’ouvrage
Contrôle de conformité à toutes les spécifications et contrôle de production
Définition des spécifications particulières à la mise en œuvre et à la maturité
Béton à composition prescrite BCP
Définition des données de base suivant la norme européenne NF EN 206-1 et des données complémentaires
Contrôle de conformité de la composition prescrite du béton
Si analyse de béton frais prévue sur chantier : un accord préalable entre producteur et utilisateur est nécessaire
Béton à composition prescrite par une norme BCPN
Définition de la désignation du béton suivant la norme NF P 18201/A2
de spécifications et, de ce fait, ils conservaient la liberté de définir les moyens leur permettant d’assurer le respect des spécifications. Cette situation posait parfois des problèmes techniques ou économiques : — impossibilité de traduire une exigence fonctionnelle en niveau de performance avant la réception des travaux, notamment en matière d’esthétique ou de durabilité ; — absence de méthode d’essai ou incertitude trop forte dans l’appréciation du niveau de performance ; — coût inadapté des procédures de contrôle a posteriori. De ce fait, le maître d’œuvre était conduit à définir certaines prescriptions complémentaires de moyens ; ces prescriptions lui permettaient ainsi d’accroître l’assurance d’une satisfaction à toutes ses exigences. Pour les mêmes raisons, il était nécessaire d’organiser le contrôle de la qualité comme un ensemble de dispositions regroupant des opérations de contrôle de production et de contrôle de conformité. Au plan contractuel, cette imbrication conduisait au développement des procédures d’assurance qualité à charge du producteur de béton, le client pouvant alors vérifier la pertinence de ces dispositions et leur application effective, quitte à compléter le dispositif par des opérations de contrôle extérieur. Avec la nouvelle normalisation européenne (cf. [Doc. C 2 276]), tous les bétons destinés aux structures coulées en place, aux structures préfabriquées ou aux éléments de structure préfabriqués pour bâtiment et structures de génie civil, sont soumis au contrôle de production sous la responsabilité du producteur, et ce, quel que soit le mode de fabrication. Les bétons particuliers (bétons aérés, de mousse, caverneux, réfractaires ou très légers) sont exclus du champ d’application de cette norme européenne NF EN 206-1 et doivent donc faire l’objet de dispositions particulières à préciser au cas par cas. La norme européenne NF EN 206-1 relative au béton définit les tâches de chaque intervenant. Mais, à ce niveau de définition des responsabilités, elle retient en préalable trois types de bétons : — les bétons à propriétés spécifiées (BPS) ; — les bétons à composition prescrite (BCP) ; — les bétons à composition prescrite par une norme (BCPN). Et pour chacun de ces types, les responsabilités générales sont modulées suivant l’intervenant (tableau 1).
compte dans sa commande les stipulations amont du maître d’œuvre. Les prescriptions finales devront donc satisfaire les besoins du maître d’ouvrage, du maître d’œuvre et de l’entreprise, c’est-à-dire ceux propres : — à l’utilisation du béton frais et du béton durci ; — aux conditions de cure des surfaces non coffrées et des surfaces après décoffrage ; — au développement de chaleur en fonction des dimensions de la structure ; — aux agressions environnementales potentielles auxquelles la structure pourra être exposée ; — à la finition de surface des parements et, si besoin, à toutes les exigences spécifiques pour les granulats apparents ; — à toutes les exigences liées aux épaisseurs d’enrobage ou aux épaisseurs minimales des sections ; — à toutes les restrictions d’emploi des constituants avec une aptitude à l’emploi, par exemple en fonction de la classe d’agression environnementale. En outre, il faut retenir que, pour un béton à composition prescrite par le prescripteur, c’est à ce dernier qu’il appartient de vérifier que les prescriptions sont conformes aux exigences de la norme NF EN 206-1 et que cette composition permet bien d’atteindre les performances attendues, aussi bien à l’état frais qu’à l’état durci. Il faut cependant noter que, dans le cas d’un béton à composition prescrite par une norme, ces tâches sont du ressort de l’organisme de normalisation.
2.1.2 Responsabilités du producteur de béton Le producteur de béton est responsable de la conformité du produit et du contrôle de sa production. Le contrôle de conformité est un ensemble d’actions (enregistrement de paramètres de fabrication, échantillonnage et essais) et de décisions à prendre en fonction de règles de reconnaissance de conformité préadoptées ; le contrôle de conformité fait partie intégrante du contrôle de production.
2.1.1 Responsabilités du prescripteur
Dans ce contexte, le producteur doit définir : — les plans et lieux d’échantillonnage pour que le matériau ne subisse pas de modification significative ; — ses familles de bétons ; — la nature et la fréquence des essais établissant la conformité.
Jusqu’à présent, le prescripteur était généralement compris comme le maître d’œuvre et, à ce titre, il apparaissait comme le seul prescripteur. C’était oublier, un peu rapidement, que l’entreprise chargée de l’utilisation du béton pouvait également avoir des besoins particuliers. La nouvelle normalisation a pris en compte cette situation et, désormais, le vrai prescripteur est l’entreprise qui achète le béton au producteur, à charge pour elle de prendre en
En cas de non-conformité, le producteur doit être capable de prendre les mesures nécessaires suivantes : — élimination des causes d’erreur ; — mise en place des actions correctives ; — information du prescripteur et de l’utilisateur pour éviter les dommages ou limiter leurs conséquences ; — assurer la traçabilité de toutes ces opérations.
C 2 275v2 − 4
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. ©Techniques de l’Ingénieur
WP
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRWV
Qualité du béton Essais, contrôles et vérifications par
Jean-Marie GEOFFRAY Chargé de mission Centre d’études techniques de l’Équipement (CETE de Lyon) Laboratoire régional des Ponts et Chaussées de Clermont-Ferrand
1.4
Essais initiaux ........................................................................................... Responsabilités............................................................................................ Vérification des matériels de fabrication ................................................... Conditions d’essais...................................................................................... 1.3.1 Ajustement du rendement volumique du béton.............................. 1.3.2 Réalisation des trois gâchées d’essais des bétons réajustés en centrale........................................................................................... 1.3.3 Caractérisation des bétons fabriqués en centrale et utilisés dans les conditions de chantier ......................................................... Critères d’adoption des essais initiaux ......................................................
2. 2.1 2.2
Contrôle de fabrication .......................................................................... Vérification des constituants ...................................................................... Contrôle du processus de fabrication et de transport sur chantier .........
— — —
6 6 7
3. 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5
Contrôle à la mise en œuvre................................................................. Contrôle sur site avant mise en œuvre du béton...................................... Contrôle de réception du béton frais sur chantier .................................... Suivi du bétonnage ..................................................................................... Suivi du durcissement du béton et décoffrage ......................................... Contrôles spécifiques à la préfabrication en usine...................................
— — — — — —
8 8 8 9 9 9
4. 4.1 4.2 4.3
Vérification du béton durci ................................................................... Vérification des caractéristiques mécaniques du béton durci ................. Contrôle d’aspect des parements en béton............................................... Contrôle d’intégrité du béton de fondations profondes...........................
— — — —
9 9 11 12
1. 1.1 1.2 1.3
Pour en savoir plus ...........................................................................................
C 2 276 - 2 — 2 — 2 — 2 — 3 —
4
— —
4 5
Doc. C 2 276
i la phase étude de formulation de béton en laboratoire se doit de déboucher sur un matériau satisfaisant l’ensemble des spécifications du cahier des charges, il n’en demeure pas moins que cette vérification doive intégrer les contraintes concrètes de l’usine de fabrication (efficacité de malaxage, temps de fabrication de chaque charge...) et celles induites par les délais de livraison, les temps d’attente incontournables sur chantier et les conditions ambiantes au coulage. Les compositions « robustes », définies en laboratoire, sont alors testées in situ dans le cadre d’essais initiaux qui s’avèrent en fait être des essais de faisabilité qui vont en outre permettre : — d’ajuster avec précision la composition avec les moyens réels de fabrication et de transport ; — de prendre en compte les effets d’échelle ; — de corriger éventuellement le rendement volumique. Une fois ces opérations réalisées, les caractéristiques physiques (consistance, teneur en air, masse volumique réelle, maturité...) et mécaniques (résistances à la rupture aux échéances sensibles) peuvent être précisées. Il peut également s’avérer judicieux d’estimer l’influence des variations de dosages (à l’intérieur
m。ゥ@RPPV
S
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. ©Techniques de l’Ingénieur
WQ
C 2 276 − 1
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRWV
QUALITÉ DU BÉTON
____________________________________________________________________________________________________________________
des tolérances définies précédemment) sur le développement des caractéristiques mécaniques, du fait que ces variations peuvent être de nature à perturber la mise en place du matériau et donc ses caractéristiques finales. En phase de production courante, le plan de contrôle apporte les garanties nécessaires au bon comportement du béton durci, en s’appuyant sur toute une série d’opérations de contrôle couvrant toute la chaîne de fabrication et de mise en œuvre : — contrôle de fabrication en usine de béton prêt à l’emploi ou en usine de préfabrication ; — contrôle du processus de fabrication et de transport ; — contrôles à la mise en œuvre avant, pendant et après bétonnage ; — contrôle du béton durci ; — contrôle d’aspect des parements. Ce dossier fait suite au fascicule [C 2 275v2] auquel le lecteur pourra se reporter lorsque cela sera nécessaire et pour consulter le tableau des notations et symboles utilisés.
1. Essais initiaux
1.3 Conditions d’essais Les potentialités de la centrale de fabrication ayant été vérifiées, l’étude peut se poursuivre par la fabrication du béton en conditions réelles. L’objectif de ces essais de faisabilité est d’intégrer à échelle 1 le rôle des gravillons et les capacités réelles du malaxeur de la centrale avec prise en compte des phases réelles de dosage des constituants.
1.1 Responsabilités Dans le cas de bétons à propriétés spécifiées (BPS), les essais initiaux relèvent de la responsabilité seule du producteur de béton. Dans le cas de bétons à composition prescrite (BCP), les essais initiaux relèvent de la responsabilité du prescripteur dans la mesure où le producteur de béton peut démontrer qu’il respecte la composition prescrite.
La composition du béton formulé en laboratoire est saisie sur le programmateur de la centrale en prenant en compte toutes les capacités ou insuffisances constatées de celui-ci. Une gâchée est fabriquée et subit un temps d’attente équivalent à celui prévu pour le chantier avant de réaliser les essais rhéologiques sur béton frais.
Dans le cas de bétons à composition prescrite par une norme (BCPN), la responsabilité relève de l’organisme de normalisation dans la mesure où le producteur de béton peut démontrer qu’il respecte la composition prescrite.
Si les caractéristiques rhéologiques du béton doivent être ajustées, plusieurs solutions sont envisageables en fonction des écarts constatés : — lorsqu’aucun phénomène de ressuage ou de ségrégation ne se manifeste, il convient d’éviter toute modification sensible de la phase mortier, et les ajustements sont généralement limités à la modification du rapport gravillon-mortier. Dans certains cas de bétons fortement adjuvantés, il reste possible d’ajuster la teneur en superplastifiant de ± 20 % (variations relatives au dosage initial) sans changer le rapport E eff/liant . En cas d’emploi d’adjuvants multifonctions, les variations doivent être effectuées avec une grande prudence pour éviter l’apparition d’autres types de déboires ; — dans le cas où seuls des phénomènes de ressuage se manifestent, une légère baisse de la teneur en eau peut être envisagée, parfois accompagnée de celle de l’adjuvant (baisse limitée au maximum de 20 %) ; — dans le cas de ségrégation, seule une baisse d’adjuvantation reste possible (baisse limitée au maximum de 20 %) ; — dans le cas de bétons autoplaçants, les phénomènes couplés de ressuage et de ségrégation peuvent également être réduits par incorporation ou augmentation du dosage d’agent de viscosité, si celui-ci a été testé au préalable sur la phase mortier.
1.2 Vérification des matériels de fabrication Avant d’effectuer les essais initiaux du béton, il convient de s’assurer que la centrale de fabrication dispose bien des équipements corrects permettant d’atteindre les performances spécifiées au cahier des charges de l’entreprise. La vérification réalisée à cet effet doit permettre de constater que tous les équipements nécessaires sont en état correct de fonctionnement (trémies, silos, bascules, malaxeur...) d’une part, et de préciser les niveaux d’incertitude à prévoir concernant les dosages et les conditions de malaxage (durée et indications wattmétriques), d’autre part. Par ailleurs, il est utile d’apprécier les process habituels de programmation et les conditions réelles de prise en compte des différentes caractéristiques des constituants : — teneur en eau des granulats et des additions humides ; — taux d’absorption d’eau des granulats ; — extrait sec et densité des adjuvants ; — teneur en matières en suspension des éventuelles eaux de recyclage.
Dans le cas d’autoplaçance insuffisante ou trop lente, l’expérience a montré l’utilité, dans certains cas, d’incorporer à faible dosage un entraîneur d’air.
Pour réaliser un béton dans des conditions correctes, certains points spécifiques resteront cependant à vérifier de façon périodique pendant la durée du chantier (tableau 1). (0)
Il est cependant recommandé de n’effectuer ces corrections que dans la mesure où elles s’appuient sur des abaques établis lors des phases d’étude propres à l’adjuvantation et à l’influence de l’eau. Il reste fortement déconseillé d’incorporer des adjuvants ou autres constituants non testés dans les études de laboratoire car, si l’ajout
Il est également utile de vérifier que la centrale dispose du parc prévu de camions porteurs pour limiter l’impact des arrêts de bétonnage.
C 2 276 − 2
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. ©Techniques de l’Ingénieur
WR
r←ヲ←イ・ョ」・@iョエ・イョ・エ cRRWV
____________________________________________________________________________________________________________________ QUALITÉ DU BÉTON
Tableau 1 – Vérification des potentialités de la centrale de fabrication du béton Paramètres
Vérifications
Prise en compte des teneurs en eau des sables telles que résultant du dispositif de mesure en continu
Vérifier le calcul réalisé par l’automate Vérifier l’étalonnage de l’humidimètre
Prise en compte des teneurs en eau des gravillons telles que saisies manuellement sur la centrale
Vérifier le calcul réalisé par l’automate
Prise en compte du temps de malaxage préaffiché pour chaque composition
Contrôler l’état du malaxeur et vérifier le cycle programmé
Optimisation de volume des gâchées
Indispensable pour un malaxage homogène des gâchées Vérifier la possibilité de produire la charge type prévue en moins de 15 min
Possibilité de stockage des granulats sursaturés sous abri pour limiter Indispensable pour sable concassé l’évaporation et les gradients de teneurs en eau Bâchage fortement recommandé pour gravillons (à la rigueur) Prise en compte de l’absorption de chaque classe granulaire
Vérifier le calcul réalisé par l’automate
Prise en compte de la densité des adjuvants
Vérifier le calcul réalisé par l’automate
Prise en compte de l’extrait sec des adjuvants
Indispensable
Intégrité des circuits d’adjuvants
Vérifier l’intégrité des circuits et les stocks
Prise en compte du coefficient d’activité des additions normalisées
Dispositions pouvant s’avérer dangereuses dans le cas où les additions participent au liant équivalent et à la correction granulaire : Prise en compte de la teneur en eau des additions humides telles que programmation spécifique à adopter résultant du dispositif de mesure Régulation de la constance de la teneur en eau efficace
Vérifier le calcul réalisé par l’automate
Affichage des ajouts postérieurs à la sélection de la composition nominale
S’assurer que les précisions requises par l’étude sont affichables sur la chaîne de pesées
Pesées individuelles successives des constituants
Avec précision de ± 5 kg sur l’eau d’ajout
Dosages individuels des adjuvants
Avec précision relative de 5 %
Tolérances de pesées affichables individuellement sur chaque constituant
Être particulièrement vigilant sur les constituants du mortier
d’un produit « miracle » peut régler ponctuellement un problème, celui-ci se manifestera de façon beaucoup plus grave aux moindres variations hydriques ou thermiques. En tout état de cause, il est recommandé de ne pas intervenir sur une gâchée fabriquée et présentant des écarts, mais de fabriquer une nouvelle gâchée modifiée. De même, il reste hasardeux de corriger une gâchée ou une charge non satisfaisante pour la rendre « utilisable ».
■ Cas 1 La rectification se fera de façon pondérale si : — les granulats ont des masses volumiques distinctes ; — les absorptions capillaires des granulats sont prises en compte ; — le rapport E/C + kA′ est maintenu constant. ■ Cas 2
Lorsque les caractéristiques rhéologiques du béton conviennent, une série d’éprouvettes peut être confectionnée pour déterminer le rendement volumique du béton au moment prévu pour son emploi (avec simulation du temps de transport).
La rectification pourra être effectuée de façon pondérale simplifiée si : — les granulats ont des masses volumiques quasi identiques ; — les absorptions capillaires des granulats sont faibles et très proches les unes des autres ; — le rapport E/C + kA′ est suffisamment élevé pour négliger l’influence d’une légère modification de la quantité d’eau liée aux granulats (<< 1 L).
1.3.1 Ajustement du rendement volumique du béton Après fabrication d’une gâchée satisfaisante au niveau des caractéristiques rhéologiques, il est nécessaire de vérifier le nouveau rendement volumique et de le corriger suivant un processus adapté au type de béton : — la correction de rendement volumique est prioritairement effectuée par modification du dosage en gravillons, afin de ne pas modifier la composition relative de la phase mortier ; — dans le cas d’emploi de plusieurs granularités de gravillons, la correction est réalisée en respectant les proportions relatives entre les différentes coupures granulaires ; — dans le cas où le dosage en ciment est supérieur à la valeur minimale exigée, la correction reste possible sur l’ensemble des constituants, ce qui a pour avantage de ne pas modifier la composition relative du béton. La correction du rendement est effectuée pondéralement de deux façons possibles suivant les cas suivants.
Les symboles utilisés dans ces procédures sont résumés dans le tableau 2. À titre de rappel, les corrections pondérales ne portent généralement que sur les granulats et l’eau totale (l’eau efficace devant rester constante) (tableau 3). La méthode simplifiée peut être appliquée lorsque le béton présente un rapport « normal E/C » supérieur à 0,35 et lorsque l’absorption capillaire de tous les granulats est inférieure à 2,5 % (tableau 4). L’incertitude relative liée à la mesure du rendement du béton est de l’ordre de 2 % dans les meilleures conditions. En dehors des phases d’étude en laboratoire et de faisabilité en centrale, il est recommandé de ne pas effectuer de corrections de rendement volumique si les valeurs calculées de ce rendement se trouvent (0) dans l’intervalle 0,98 à 1,02.
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. ©Techniques de l’Ingénieur
WS
C 2 276 − 3
Cet extrait vous a plu ? Pour consulter les articles dans leur intégralité…
Techniques de l'Ingénieur
SOUSCRIVEZ
aux Techniques de l’Ingénieur
3 BONNES RAISONS DE CHOISIR TECHNIQUES DE L’INGÉNIEUR • Une actualisation permanente du fonds documentaire • Un comité d’experts scientifiques et techniques reconnus • Une collection scientifique et technique incontournable sur le marché français
Actualisées en permanence, les ressources documentaires proitent aujourd’hui à plus de 300 000 utilisateurs et sont la référence pour tout ingénieur, bureau d’études, direction technique et centre de documentation. En souscrivant à l’une de nos offres pack, vous bénéficiez d’un droit d’accès à tous les articles du pack ainsi qu’à un bouquet de services associés. Pour encore plus d’avantages, vous pouvez également obtenir un droit d’accès pluriannuel. Pour cela, il vous suffit de demander un devis en remplissant le formulaire sur notre site. Vous serez alors contacté par l’un de nos chargés d’affaire qui vous présentera les avantages associés à cette offre.
LES SERVICES ASSOCIÉS AUX PACKS Service Questions-Réponses Besoin de complément d’information ou de validation pour mieux prendre vos décisions ? Posez des questions techniques, scientifiques, réglementaires aux plus grands spécialistes des domaines couverts par vos bases documentaires.
Les articles Découverte Accédez gratuitement à des articles Techniques de l’Ingénieur hors de votre abonnement dans l’ensemble de notre ressource documentaire.
Le dictionnaire technique multilingue 60 000 termes scientifiques et techniques en français, anglais, allemand et espagnol.
Les archives Accédez aux versions antérieures de vos articles, comme à ceux qui traitent des technologies plus anciennes.
Pour disposer d’un panorama complet sur une thématique donnée
Techniques de l'Ingénieur
DECOUVREZ
nos offres de packs ! LES + DES OFFRES PACK • Un large choix de + de 60 thématiques pour des besoins de contenu plus larges • Des tarifs préférentiels sur mesure adaptés à vos besoins
NOS UNIVERS DOCUMENTAIRES • Plus de 425 bases documentaires et plus de 8 000 articles en 14 univers
POUR EN SAVOIR PLUS SUR NOS OFFRES PACKS... ... contactez notre service Relation clientèle qui se chargera de vous rediriger vers un chargé d’affaire :
Tél : +33 (0)1 53 35 20 20 Email :
[email protected] www.techniques-ingenieur.fr