travaux pratiques de materiaux de constructions.docx

UNIVERSITE LARBI BEN MHIDI FACULTE SCIENCES ET TECHNOLOGIE DEPARTEMENT GENIE CIVIL

Fascicule préparé par : Samia Hannachi

201O-2011

Sommaire

Section 1 : ciments - mortiers Masse volumique apparente d’un ciment…………………………………………………2 Masse volumique absolue d’un ciment mesurée au volumenomètre...……………….. volumenomètre...………………..3 3 Temps de début de prise d’u d’un ciment……………………………………………………..4 ciment…………………………………………………….. 4 Essai de consistance sur pate de ciment………………………………………………....5 ciment……………………………………………….... 5 Masse volumique d’un ciment mesurée au pycnomètre……………………………… pycnomètre………………………………… …6 Fabrication des éprouvettes de mortier…………………………………………………..... m ortier…………………………………………………..... 7 Résistance à la flexion des éprouvettes éprouvet tes de mortier……………………………………….8 mortier………………………………………. 8 Résistance à la compression des épr ouvettes ouvettes de mortier………………………………..9 mortier……………………………….. 9 Détermination de la stabilité………………………………………………………………. stabilité………………………………………………………………. .10 Finesse de mouture- perméabilimètre perméabilimètre de Blaine…………………………………………12 Blaine………………………………………… 12

Section 2 : granulats Masse volumique des gr anulats…………………………………………………………… anulats…………………………………………………………… 14 Analyse granulométrique d’un sable et d’un gravier………………………… gravier……………………………………... …………...17 17 Equivalent de sable……………………………………………………………………….... ..21 Coefficient d’aplatissement des granulats……………………… granulats……………………………………… …………………………22 …………22

Formulation des bétons (méthode Dreux-Gorisse)………………………………………2 Dreux-Gorisse)………………………………………23 3 Références…………………………………………………………………………………….4 0

1 Samia Hannachi – Hannachi – université Elarbi Ben Mhidi

MASSE VOLUMIQUE APPARENTE D’UN CIMENT

MATERIEL NECESSAIRE

Araser et peser (M1) La masse de ciment est: M1 - M0

RESULTATS Connaissant la masse de ciment et le volume du récipient calibré, on peut calculer la masse volumique apparente du ciment.

-

un entonnoir monté sur trépied un récipient calibré une règle à araser une balance

Masse volumique apparente du ciment : Ρapp

=  V

MODE OPERATOIRE 3‘

Peser une mesure de 1 dm vide (M0) Verser ciment au travers de de l’entonnoir jusqu’à l’entonnoir jusqu’à refus


MASSE VOLUMIQUE ABSOLUE D’ D’UN CIMENT MESUREE AU VOLUMENOMETRE VOLUMENOM ETRE

MATERIEL NECESSAIRE • Un voluménomètre voluménomètre Le Chatelier • Un liquide liqu ide inerte vis-à-vis du ciment (alcool à brûler de préférence, à défaut eau). • Une balance. • Un entonnoir entonnoir à long col. • Une Une tige métallique. • Une spatule.

MODE OPERATOIRE La détermination de la masse volumique absolue est réalisée à partir de deux mesures. • R emplir emplir le voluménomètre voluménomètre d’alcool à brûler jusqu'à ce que le niveau du liquide parvienne entre les graduations 0 et 1 (voir figure 1). Utiliser à cet effet l'entonnoir à long col pour éviter de mouiller les parois intérieures du voluménomètre. Noter alors le niveau initial : N0. • Introduire Introduire à l'aide de la spatule 64 g de ciment, en évitant de laisser le ciment se déposer sur les parois. • Si des amas de ciment se forment, désobstruer l'intérieur du voluménomètre à l'aide de la tige métallique . • Une Une fois la totalité du ci ment introduite, boucher le voluménomètre. • Incliner Incliner le voluménomètre à 45° par rapport au plan de travail. • Faire rouler le voluménomètre par un mouvement de va-et-vient pour chasser l'air. Laisser reposer verticalement. Noter alors le niveau final N1. • Effectuer Effectuer une nouvelle fois l'ensemble du mode opératoire pour réaliser la deuxième mesure.

RESULTATS Connaissant la masse de ciment introduite dans le voluménomètre, le volume initial N0 et le volumefinal N1, on peut calculer la masse volumique absolue.

Le résultat de la mesure mesure est vérifié par deux déterminations dont la moyenne est considérée comme la masse volumique . Valeurs courantes Selon leur nature, la masse volumique absolue 3 des ciments est comprise entre 2,90 et 3,15 g/cm .


TEMPS DE DEBUT DE PRISE D’UN CIMENT Selon NF EN 196-3

DEFINITION Déterminer le temps de prise d'un ciment, c'est mesurer le temps qui s'écoule entre l'instant où le mélange liant eau a été réalisé et le début de prise - temps 0 : début de la mise en contact de l'eau et du ciment ; - temps 1 : changement de consistance de la pâte, c'est le début de la prise ; - temps 2 : la pâte devient dure, c'est la fin de la prise. PRINCIPE DE LA METHODE Le temps de prise est déterminé par le suivi de la pénétration d'une aiguille normalisée dans une une pâte de ciment de consistance normalisée jusqu'au normalisée jusqu'au moment où l'aiguille atteint une profondeur de pénétration spécifiée (entre 3 et 5 mm). La quantité d'eau nécessaire à l'obtention de cette pâte est déterminée par des essais de consistance. MATERIEL NECESSAIRE • Une balance, permettant de peser à 1 g près. • Une éprouvette graduée de 250 ml. • Un malaxeur à mortier de 5 litres environ. • Une règle à araser, une truelle (langue de chat). • Un chronomètre au dixième de seconde. • Un appareil de Vicat et ses accessoires décrits à la figure 3, équipé d’une aiguille de Vicat. • Un moule tronconique (anneau), ( anneau), reposant sur une plaque support. COMPOSITION DE L’APPAREIL DE VICAT • Un piston vertical 1 mobile, muni à son sommet d'un plateau 2 destiné à recevoir une surcharge amovible 3 et, sur sa partie antérieure, d'une plaque graduée 4 devant laquelle se déplace un index 5. A sa partie inférieure, le piston peut recevoir soit une sonde de consistance 6, soit une aiguille de Vicat 7 avec porte-aiguille 8 ayant à eux deux la même masse que la sonde de consistance. La partie mobile avec la sonde ou l'aiguille et le porte-aiguille, pèse, plateau nu 300 g ± 1 g et avec avec surcharge 1 000 g ± 2 g.

DETERMINATION DU TEMPS DE DEBUT DE PRISE • Réaliser Réaliser une pâte de consistance normale • Noter le temps zéro. zéro . • Equiper l'appareil de Vicat de l’aiguille, et régler l'appareil par abaissement de l'aiguille jusqu'à la plaque de base et ajustement du repère au zéro de l'échelle de la plaque graduée. • Introduire immédiatement la pâte dans le moule et l'araser. • Placer le moule rempli sous l'appareil de Vicat.

• Abaisser l'aiguille jusqu'au contact de la pâte. • Observer une pause de 1 à 2 secondes à cette position, de manière à éviter une vitesse initiale des parties mobiles. • Lâcher alors rapidement les parties mobiles et laisser pénétrer verticalement dans la pâte. • Effectuer la lecture de l'échelle à la fin de la pénétration ou 30 secondes après la libération de l'aiguille. • Noter la lecture de l'échelle qui indi que la distance entre l'extrémité de l'aiguille et la plaque de base. • Répéter l'essai de pénétration sur la même pâte à des positions espacées de plus plus de 10 mm des bords du moule, à des intervalles de temps réguliers de 10 à 15 minutes (nettoyer l'aiguille de Vicat aussitôt après chaque essai ). • Noter, à 5 minutes près, le temps écoulé entre l'instant Zéro et l’instant 1, au bout duquel la distance entre l'aiguille et la plaque de base est de mm . 4 mm ± 1 mm. Tableau de mesures

Essai n° Temps (min) d (mm)


ESSAI DE CONSISTANCE CONSISTANCE SUR PATE DE CIMENT CIMENT Selon NF EN 196

DETERMINATION DE LA CONSISTANCE NORMALISEE Malaxage de la pâte de ciment ‚Procéder à l’introduction des matériaux et au Malaxage comme le décrit le paragraphe 5.2.1 de la norme EN 196-3. Remplissage du moule ‚L’opération est décrite au paragraphe 5.2.2 de la norme EN 196-3. Essai de pénétration xL’appareil de Vicat sera utilisé sans surcharge. xL’essai

de pénétration de la sonde estt décrit au Paragraphe 5.2.3 de la norme EN 196-3.

xLe

paragraphe 5.2.3 de cette norme précise qu’il faut répéter l'essai avec des pâtes ayant des teneurs en eau différentes jusqu'à ce qu'il s'en trouve une donnant une distance de 6 mm ± 1 mm entre la sonde et la plaque de base, mais on admettra que la pâte à consistance normale puisse être trouvée graphiquement. xNoter la teneur en eau de cette pâte. MATERIEL NECESSAIRE • Une balance, permettant de peser à 1 g près. • Une éprouvette graduée de 250 ml. • Un malaxeur à mortier de 5 litres environ. • Une Une règle à araser, une truelle (langue de chat). • Un chronomètre au dixième de seconde. • Un appareil de Vicat et ses accessoires décrits à la figure 3, équipé d’une sonde de consistance : tige de 10 mm de diamètre. • Un moule tronconique (anneau ), reposant sur une plaque support.

xExemple

de tableau de mesures Tableau de mesures

Essai n° E/C (%) d (mm)

COMPOSITION DE L’APPAREIL DE VICAT • Un piston vertical 1 mobile, muni à son sommet d'un plateau 2 destiné à recevoir une surcharge amovible 3 et, sur sa partie antérieure, d'une plaque graduée 4 devant laquelle se déplace un index 5. A sa partie inférieure, le piston peut recevoir soit une sonde de consistance 6, soit une aiguille de Vicat 7 avec porte-aiguille 8. La partie mobile avec la sonde ou l'aiguille et le porte-aiguille, pèse, plateau nu 300 g ± 1 g et avec surcharge 1 000 g ± 2 g.


MASSE VOLUMIQUE ABSOLUE D’ D’UN CIMENT MESUREE MESUREE AU AU PYCNOMETRE PYCNOMETRE

MATERIEL NECESSAIRE • Un pycnomètre pycnomètre • Un liquide inerte inerte vis-à-vis du ciment (de l’alcool l’alcool à brûler de préférence, à défaut de l’eau). Une spatule • Une balance. balance.

• Finir de remplir remplir le pycnomètre • Peser cet ensemble ensemble M2.

Si l’essai est réalisé avec avec de l’alcool à brûler, il est nécessaire de connaître sa masse volumique. Masse volumique volumique de l’alcool l’alcool à brûler : alcool = 0,9 kg/dm3

MODE OPERATOIRE La détermination de la masse volumique absolue est réalisée à partir de deux mesures.

• Effectuer une une nouvelle fois l'ensemble du mode opératoire pour réaliser la deuxième mesure.

- Remplir le pycnomètre d’ d ’alcool (ou d’e d’eau) au) et peser cet ensemble M 0 RESULTATS La masse volumique absolue du ciment est donnée par la formule :

c 

- Vider le pycnomètre • Introduire à l'aide de la spatule environ 70 g de ciment dans le pycnomètre, noter cette masse M1.

.M 1  alcool M M 0  M 1  M 2

Valeurs courantes Selon leur nature, la masse volumique absolue des ciments est comprise entre 2,90 et 3,15 3 g/cm .

• Remplir ensuite le pycnomètre à moitié, moit ié, chasser les bulles d’ d ’air

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FABRICATION DES EPROUVETTES DE MORTIER Selon NF EN 196-1

MATERIEL NECESSAIRE • Un malaxeur à mortier • Un moule pour éprouvettes 4x4x16 , hausse et raclette  Une machine à chocs  Un chronomètre

 Etaler la couche uniformément en utilisant le grand coté de la raclette.  Mettre en route la machine à chocs (60 chocs)

 Introduire ensuite de la même manière deuxième couche de mortier dans chaque compartiment du moule.  Etaler la couche uniformément en utilisant le petit coté de la raclette.  Mettre en route la machine à chocs (60 chocs)

 Retirer le moule de la table à chocs  Oter la hausse  Enlever l’excès de mortier avec une règle à araser, lisser la surface des éprouvettes, et couvrir le moule d’une plaque de verre.

MODE OPERATOIRE

 Verser l’eau (225g) dans le bol d u malaxeur puis introduire le ciment (450 g)  Mettre le malaxeur en marche à petite vitesse pour 1 minute. Après 30 secondes introduire le sable (1350 g), cette opération doit être terminée avant la fin de la minute.  Mettre le malaxeur à grande vitesse pendant 30 secondes.  Arrêter le malaxeur pendant 1 minute et 30 secondes pour ramener manuellement les parties de mortier adhérentes au bol et au batteur au centre du bol.  Reprendre le malaxage à grande vitesse pendant 60 secondes.

 Le moule et les éprouvettes fr aîchement réalisées seront rangés dans une armoire humide.  Le démoulage a lieu 24 h après fabrication, la conservation des éprouvettes se fait aussi dans l’armoire humide ou à défaut dans l’eau.

 Le moule et la hausse sont fer mement fixés sur la table à chocs.  Introduire en plusieurs fois la première couche de mortier dans chaque compartiment du moule directement à partir du bol du malaxeur.


RESISTANCE A LA FLEXION DES EPROUVETTES DE MORTIER Selon NF EN 196-1

MATERIEL NECESSAIRE • Une presse • Un bâti de flexion.

 Tournez la vanne de vitesse de mise en charge au minimum (-)   Mettre la pompe en route

 Choisissez la voie V2 en appuyant sur la touche V  Mettez les valeurs à 0 en appuyant sur la touche R et/ou T

MODE OPERATOIRE

 Placez l’éprouvette dans le dispositif de flexion avec une face latérale de moulage sur les rouleaux d’appui comme l’indique la figure.

 Abaissez manuellement la grosse vis jusqu’au contact du plateau supérieur avec le bâti de flexion   Fermez la porte de sécurité

 Appliquez la charge en tournant la vanne de vitesse de mise en charge de 10 tours environ (+)  Laissez ainsi jusqu’à rupture relevez la valeur de la charge maxi Ff .   Dès l’éprouvette rompue, tournez la vanne de mise en charge au minimum (-)  Ouvrir la vanne d’évacuation  Arrêter la pompe  Relever la grosse vis et nettoyer la presse

RESULTAT donnée par  La résistance en flexion Rf en Mpa est donnée la formule: Rf = 1,5.Ff.l / b 3 Ff est Ff est la charge appliquée au milieu de l’éprouvette à la rupture en N b est le coté de la section carrée de l’éprouvette en mm l est la distance entre les appuis en mm

 Fermez la vanne d’évacuation  Ouvrir la vanne 600 kN  Fermez les 2 autres vannes

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RESISTANCE A LA COMPRESSION DES EPROUVETTES DE MORTIER Selon NF EN 196-1 MATERIEL NECESSAIRE • Une presse • Un bâti de compression

 Tournez la vanne de vitesse de mise en charge au minimum (-)  Mettre la pompe en route

 Choisissez la voie V2 en appuyant sur la touche V  Mettez les valeurs à 0 en appuyant sur la touche R et/ou T

 Placez l’éprouvette dans le dispositif de compression avec une face latérale de moulage sur chaque enclume d’appui comme l’indique la figure.

 Appliquez la charge en tournant la vanne de vitesse de mise en charge de 10 tours environ (+)  Laissez ainsi jusqu’à rupture relevez la valeur de la charge maxi Fc. Fc .



 Dès l’éprouvette rompue, tournez la vanne de mise en charge au minimum (-)  Ouvrir la vanne d’évacuation  Arrêter la pompe  Relever la grosse vis et nettoyer la presse

MODE OPERATOIRE

 Abaissez manuellement la grosse vis jusqu’au contact du plateau supérieur avec le bâti de compression   Fermez la porte de sécurité RESULTAT donnée par  La résistance en flexion Rc en Mpa est donnée la formule: Rc = Fc/1600

 Fermez la vanne d’évacuation  Ouvrir la vanne 600 kN

Fc est la charge appliquée sur l’éprouvette à la rupture en N 1600 = 40 mm x 40 mm surface comprimée

 Fermez les 2 autres vannes


DÉTERMINATION DE LA STABILITÉ Selon NF-EN 196-3

Objectif de l’essai Il s’agit d’apprécier l’augmentation de volume que seraient susceptible de provoquer, au cours de la réaction d’hydratation, les oxydes de calcium ou de magnésium contenus dans le ciment.

Principe de l’essai La réaction d’hydratation est accélérée par un traitement thermique de la pâte, de façon à pouvoir constater l’expansion éventuelle du ciment dans un délai très court.

Équipement nécessaire - Un malaxeur normalisé. - Deux moules en laiton élastique, appelés «appareil le Chatelier». Ces moules sont fendus de façon à pouvoir s’ouvrir en cas d’augmentation de volume de la pâte. - Un bain d’eau muni d’un moyen de chauffage, dans lequel il est possible d’immerger les éprouvettes et de porter la température de l’eau de 20°C ± 2°C jusqu’à ébullition en 30 min ± 5 min. - Une salle ou une armoire humide maintenue à une température de 20°C ± 1°C et à au moins 98% d’humidité relative.

10 Samia Hannachi – Hannachi – université Larbi Ben Mhidi

Fig.: Essai de stabilité avec l’appareil le chatelier

Conduite de l'essai Le mode opératoire est décrit par la norme EN 196- 3. Il faut confectionner une pâte de consistance normalisée, qui sera introduite dans deux moules. Après remplissage les moules sont conservés 24 h dans la salle ou l’armoire humide. Au bout de ce temps il convient de mesurer à 0,5 mm près l’écartement A entre les pointes des aiguilles. Le moule est alors entreposé dans le bain d’eau à 20°C qui doit être porté à ébullition pendant 3 h ± 5 min. Soit B l’écartement entre les points des aiguilles au bout de ce temps. Soit C l’écartement lorsque le moule, après refroidissement, est revenu à la température de 20 °C. La stabilité est caractérisée par la valeur C-A exprimée en mm à 0.5 mm près :

Stabilité = C-A


Finesse de Mouture du ciment - Pérmeabilimètre de Blaine. Selon NF EN 196-6

Définition.

La notion de finesse de mouture est liée à la notion de ‘’surface spécifique’ qui désigne le total des aires de tous les grains contenus dans une quantité quantité unité. Exemple : Ssp. ciment = 3200 cm2/g Cette aire est d’autant plus gr ande que les grains sont plus petits, donc que la finesse de mouture est grande. Il est connu, par ailleurs, que la vitesse d’écoulement d’un fluide à travers un corps granulaire est d’autant plus faible que les grains qui composent ce corps sont plus fins : cette vitesse décroît donc quand la finesse de mouture augmente. Surface spécifique et vitesse d’écoulement sont liées à un même facteur : la finesse de mouture. On a cherché une relation entre ces trois grandeurs. Il est possible de déterminer la s urface spécifique d’un corps granulaire en mesurant la vitesse d’écoulement de l’air à travers ce corps; et cette surface massique massique caractérise caractérise la finesse de mouture. Principe.

- Faire passer, dans des conditions bien définies, une certaine quantité de ciment -Mesurer le temps de passage, passage, et en déduire la surface spécifique spécifique par application application d’une formule empirique. Matériel utilisé.

-

Perméabilimètre ou appareil de Blaine

-

Chronomètre

-

Balance

-

Disques de papier filtre

Matériaux utilisés.

- ciment - mercure


Mode operatoire 1. Placer grille + papier filtre + ciment (quantité calculée) + papier filtre, 2. Tasser et ôter le piston, 3. Vérifier le niveau du liquide : il doit arriver au trait inférieur (4);

si nécessaire, parfaire ce

niveau, 4. Placer la cellule sur l’ajutage. La jonction doit être étanche (très mince couche de vaseline). s’assurer de l’étanchéité de l’ensemble (boucher la cellule avec le pouce, aspirer avec la poire pour faire monter le liquide aux environs du trait supérieur supérieur (1), si on ferme le robinet, le niveau doit rester constant). 5. L’étanchéité étant réalisée, aspirer le liquide jusqu’à ce qu’il atteigne atte igne le trait supérieur supérieur (1), et fermer le robinet. 6. L’air traverse le ciment, et le niveau du liquide baisse : chronométrer chro nométrer le temps que met le liquide à passer passer du 2e trait au au 3e trait; soit soit t (en secondes) la la moyenne des temps résultant des 3 mesures consécutives. 7. Noter la température, 8. En déduire la surface spécifique :

Ssp = K. √e3. √t / M vabs.(1-n). √η


avec : K : constante de l’appareil, n : porosité(en général : 0,50), Mvabs : masse volumique absolue du ciment, η : viscosité dynamique de l’air, à la température de l’essai.


MASSE VOLUMIQUES DES GRANULATS

1 –1 Masse volumique apparente

Procédure d’essai :

• •

•

Mesurer le volume V. Remplir la mesure de matériau (Placer les 2 mains à 10 cm environ au-dessus de la mesure et laisser tomber le matériau ni trop vite, ni trop lentement), araser celle-ci. Peser l’ensemble, en déduire la masse du matériau m.

V

Etalonnage avec de l ’eau

m

Aras er er

La masse volumique apparente est alors : ρ a p p

=

m V

1 - 2 Masse volumique volumique absolue absolue 1 – 2.1 Méthode de l’éprouvette graduée :

Cette méthode est très simple et très rapide et elle utilise du matériel très courant de laboratoire. Toutefois sa précision est faible. Procédure d’essai : Remplir une éprouvette graduée avec un volume V1 d’eau. Peser un échantillon sec m de granulats (environ 300 g) et l’introduire dans l’éprouvette en prenant soin d’éliminer d’éliminer toutes les bulles d’air. d’air. Le liquide monte dans l’éprouvette. Lire le nouveau volume V2. La masse volumique absolue est alors :

ρa

=

m

V2 − V1

Remarque : La lecture des volumes V 1 et V 2 se fait dans le bas du ménisque. 15 Samia Hannachi – Hannachi – université Larbi Ben Mhidi

1 – 2.2 Méthode du pycnomètre (dite (dite du ballon) :

Cette méthode de détermination des masses volumiques est plus précise à condition de prendre un certain nombre de précautions.

Procédure d’essai : Déterminer avec précision la masse m1 du ballon rempli d’eau. Déterminer avec précision la masse m2 d’un échantillon de matériau sec (environ 500 g). Introduire la totalité du matériau dans le ballon, remplir d’eau. Vérif ier ier qu’il n’y a aucune bulle d’air. Peser alors avec précision le ballon, soit m3.

M1

M2

M3

La masse volumique absolue est alors : m2 (m1+m2 ) −m3

ρabs =

Nous avons : m 3 = (m1 + m2) - me Or : ρw = me Ve 3 avec ρw = 1 g/cm Il vient donc : m 3 = (m1 + m2) - Ve

me = masse d’eau chassée me = Ve ρw

Or le volume d’eau chassée Ve est :

Ve = m2

me = Ve

ρabs

Il vient : m3 = (m1 + m2 ) − m 2

ρabs

D’où la formule ci-dessus : ρabs=

m2 (m1+m2)−m3

1 – 3 Indice des vides L’indice des vides (i) est le rapport du volume des vides (V v) sur le volume de solide (V s). i = Vv Vs

Avec : Vs pouvant être déterminé à partir de la masse volumique absolue du matériau (ρads). V = Vs + Vv pouvant être déterminé à partir de la masse volumique apparente (ρapp). D’où l’expression ci-dessus peut s’écrire s’écrire :

i=

V − Vs V = −1 Vs Vs


Analyse granulométrique d’un sable et d’un gravier (NF EN 933-1)

Principe L’analyse L’analyse granulométrique a trois buts : - Déterminer les dimensions des grains. - Déterminer les proportions de grains de même dimension (% pondéral). - En déduire le Module de finesse (Mf). Les granulats utilisés dans le domaine du bâtiment et du génie civil sont des matériaux roulés ou concassés d’origine d’origine naturelle ou artificielle, de dimensions comprises entre 0 et 80 mm. Ils ne sont généralement pas constitués par des éléments de tailles égales mais par un ensemble de grains dont les tailles variées se répartissent entre deux limites: la plus petite (d) et la plus grande (D) dimension en mm. La granulométrie ou analyse granulométrique granulométrique s’intéresse à la détermination de la dimension des grains et la granularité concerne la distribution dimensionnelle des grains d’un granulat. La granulométrie granulométrie ou analyse granulométrique consiste donc à fractionner des granulats au moyen moyen d’une colonne colo nne de tamis dont les dimensions des mailles sont normalisées et décroissantes du haut vers le bas entre 80 mm et 0,063 mm. On appelle tamisat tamisat ou passant l’ensemble des grains qui passent pa ssent à travers le tamis, et refus l’ensemble des grains qui sont retenus sur l e tamis. tamis. Intérêt en Génie Civil L’analyse granulométrique (XP P 18-540) permet de distinguer les granulats suivant des classes granulaires qui sont commercialisées par les fabricants. L’élabor L’élabor ation ation d’une composition composition de béton nécessite une connaissance parfaite de la granulométrie et de la granularité, car la résistance et l’ouvrabilité du béton dépendent essentiellement du granulat. Par ailleurs, la dimension D du granulat se trouve limitée par différentes considérations concernant l’ouvrage à bétonner : bétonner : épaisseur de la pièce, espacement des armatures, densité du ferraillage, complexité du coffrage, risque de ségrégation… Dans le domaine des travaux publics, public s, l’analyse granulométrique permet aussi de répertorier les granulats et les sols notamment au niveau des classements LCPC.

Le module de finesse Mf est Mf est une caractéristique importante surtout en ce qui concerne les sables. Un bon sable à béton doit avoir un module de finesse Mf compris entre 2,2 et 2,8 ; au-dessous, le sable a une majorité m ajorité d’éléments d’éléments fins et très fins, ce qui nécessite une augmentation du dosage en eau ; au- dessus, le s able manque de fines et le béton y perd en ouvrabilité. Pour 1,8
élevées au détriment détriment de l’ouvrabilité et avec des risques de ségrégation. Pour Mf Pour Mf >3,2 le sable est à rejeter.

La correction granulat d’un est nécessaire lorsque sa courbe granulométrique présente une discontinuité ou lorsqu’il y a un manque ou un excès de grains dans une zone de tamis. La correction consiste à compenser ces écarts par un apport d’un autre granulat jusqu’à obtention d’un mélange présentant les qualités recherchées. Cette pratique est habituelle pour modifier le module de finesse Mf des sables de bétons hydrauliques. Matériel nécessaire : - une machine à tamiser - une série de tamis conformes à la Norme Norme NF X 11-501 11-501 et NF X 11-504 - un couvercle qui qui évite évite la perte de de matériau pendant pendant le tamisage et un réceptacle de fond pour recueillir le dernier tamisat - des récipients en plastique - une main écope pour le remplissage - une balance de portée 5 kg, précision 1 g

Matériaaux utilisés - un échantillon de sable - un échantillon de gravillon Utiliser des échantillons préparés suivant la Norme P 18-553, de masse déterminée déterminée suivant la Norme NF EN 933-1 et préalablement préalablement séchés à l’étuve.

20 Samia Hannachi – Hannachi – université université Larbi Ben Mhidi

Mode Opératoire monter la colonne de tamis dans l’ordre l’ordre décroissant de l’ouverture l’ouverture des mailles en ajoutant le couvercle et le fond verser le matériau sec dans la colonne de tamis agiter mécaniquement cette colonne reprendre un à un les tamis en commençant par celui qui a la plus grande ouverture, en adaptant un fond et un couvercle agiter manuellement chaque tamis jusqu’à tamis jusqu’à ce que le refus du tamis ne varie pas de plus de

•

•

•

•

•

1%

•

•

•

•

en masse par minute de tamisage verser le tamisat recueilli dans le fond sur le tamis immédiatement inférieur déterminer ainsi la masse du refus de chaque tamis poursuivre l’opération jusqu’à l’opération jusqu’à déterminer la masse du refus contenu dans le fond de la colonne de tamis vérifier la validité de l’analyse l’analyse granulométrique imposée par la Norme NF EN 933-1 (différence entre la somme des masses de refus et de tamisats et de la masse initiale… initiale…)

Remarque : La classe des granulats est définie par tamisage au travers d’une série de tamis dont les mailles ont les dimensions suivantes en mm : 0,063 - 0,08 - 0,10 - 0,125 - 0,16 - 0,20 - 0,25 - 0,315 - 0,40 - 0,50 - 0,63 - 0,80 - 1 1,25 - 1,60 - 2 - 3,15 - 4 – 5 – 5 - 6,30 - 8 – 10 – 10 - 12,50 – 12,50 – 14 14 - 16 – 16 – 20 20 – – 25 25 - 31,50 – 31,50 – 40 40 – – 50 50 63 – 63 – 80 80 – – 100 100 – – 125 125 Les tamis dont les dimensions sont soulignées et notées en gras correspondent à la série de base préconisée par la Norme NF EN 933-2 ; de ce fait, lors de l’étude granulométrique, utiliser prioritairement ces tamis. Résultats - Peser le refus du du tamis ayant ayant la plus grande grande maille : soit R1 la masse de ce refus. - Ajouter le refus obtenu sur le tamis immédiatement inférieur. inférieur. Soit Soit R2 la masse du refus cumulé. - Poursuivre la même opération avec tous les tamis de la colonne colonne pour pour obtenir les masses des différents refus cumulés … - Peser le tamisât sur le fond. Soit P sa masse. - Les masses des différents refus cumulés Ri sont rapportées à la masse totale de l'échantillon pour essai sec M1. - Les pourcentages de refus cumulés ainsi obtenus, sont inscrits sur la feuille d'essai. - Validité de l'analyse : La somme des des masses Ri et P ne doit pas pas différer de plus plus de 1 %de la masse M2.


Tracé de la courbe granulométrique : • Il suffit de porter les divers pourcentages des tamisât ou des différents refus cumulés sur une feuille semi-logarithmique : - en abscisse : les dimensions des mailles, mai lles, échelle logarithmique - en ordonnée : les pourcentages sur une échelle arithmétique. • La courbe doit être tracée de manière continue et peut ne pas passer par tous les points Interprétation des courbes La forme de la courbe granulométrique obtenue apporte les renseignements suivants : - Les dimensions d et D du granulat, - La plus ou moins grande proportion d'éléments fins, - La continuité ou la discontinuité de la granularité.

Module de finesse d’un granulat Définition du Module de Finesse : M f Le module de finesse (Mf ) d’un granulat est égal au 1/100 de la somme des refus cumulés (exprimée en pourcentage) des fraction granulaires obtenues sur les tamis de modules modules : 23 - 26 - 29 - 32 - 35 35 - 38 - 41 - 44 - 47 - 50 (respectivement des tamis de la série 0,16 mm - 0,315 mm - 0,63 mm - 1,25 mm - 2,5 mm - 5 mm 10 mm - 20 mm - 40 mm et 80 mm).

Exemple 1 : M f = (87 + 79 + 66 + 48 + 27 + 5 + 0 + 0 + 0 + 0)/ 100 = 3,12 Le module de finesse est un nombre compris entre 0 et 10 qui caractéristique la finesse des granulats du matériau. Un matériau grossier à un module de finesse qui se rapproche de 10, un matériau fin à un module de finesse qui tend vers zéro


.

EQUIVALENT SABLE But de l’essai Essai utilisé de manière courante pour évaluer la propreté des sables entrant dans la composition des bétons. Il consiste à séparer les particules fines contenues dans les éléments sableux plus grossiers. Une procédure normalisée permet de déterminer un coefficient d’équivalence de sable qui quantifie la propreté de celui-ci. Principe de l’essai l’essai L’essai est effectué sur la fraction 0/5 mm du matériau à étudier. Le tamisage se fait par voie humide afin de ne pas perdre d’éléments fins. On lave l’échantillon, selon un processus normalisé. Pour cela on utilise une solution dite « lavante », elle permet de séparer les éléments fins argileux et provoque la floculation. Après décantation, on mesure la hauteur des fines floculées (sable propre + éléments fins = h 1) et la hauteur de sable propre (h 2 si c’est au piston ou h’ h ’2 si c’est au réglet. Procédure de l’essai

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Remplissage de la solution lavante jusqu’au jusq u’au premier premier trait. Masse du matériau mh = 120 (1 + w) est introdu ite dans dans l’éprouvette. l’éprouvette. Imbibition du sable pendant 10 min dans la la solution solution lavante. Eprouvette secouée (60 cycles en 30 s), lavage du sable avec la solution solution lavante, et et remplissage jusqu’au jusqu’au deuxième trait. Début de la décantation, durée 20 min. Mesure de la hauteur de sable h1 de l ‘ensemble ‘ensemble sable plus floculat. Mesure de la hauteur du sable h2 au piston.

Expression des résultats : On calcule, pour chaque éprouvette, SE avec une précision décimale et on retient les moyennes arithmétiques, arrondies chacunes à l’entier le l’entier le plus proche. Valeur de l’équivalent sable:

SE = 23

Samia Hannachi – Hannachi – université université Larbi Ben Mhidi

h2 100 h1

COEFFICIENT D’APLATISSEMENT DES GRANULATS

- La mesure du coefficient d’aplatissement (CA) caractérise la forme plus ou moins massive des granulats. - Le CA s’obtient en faisant une double analyse granulométrique, en utilisant successivement, successivement, et pour le même échantillon de granulats : - une série de tamis normalisés à mailles carrées - une série de tamis à fentes de largeurs normalisées - Procédure d’essai : L’essai consiste en un double tamisage : 1. Tamisage classique sur une colonne de tamis à mailles carrées, afin d’isoler d’isoler les classes granulaires d i/Di. 2. Les différentes différentes classes granulaires di/Di ainsi isolées sont tamisées une à une sur les grilles à fentes parallèles d’éc d ’écartement artement E = Di/2 (ex : D = 20 il vient E = 20 / 2 = 10). On peut donc associer à chaque classe granulaire d i/Di un tamis à fente correspondant de largeur E (ex : 20/25 correspond à une grille 12,5), ce qui permet de déterminer des coefficients d’aplatissement Ai partiels. Il est possible de définir un coefficient d’aplatissement global. Méthodologie : -

Tamiser l’échantillon Tamiser l’échantillon sur les tamis spécifié au paragraphe 5.1 de la norme 933-3 Peser et éliminer tous les grains passant au tamis de 4 mm et retenus sur celui de 80 Peser et retenir séparément tous les grains de fraction d i/Di comprise entre 4 mm et 80 mm est pesé. Puis le refus de chaque classe granulaire est tamisé sur le tamis à fente d’écartement E correspondant. Le passant à travers chaque grille est pesé.

Expression du coefficient d’aplatissement : Pour un classe granulaire d i/Di donnée, on peut définir un coefficient d’aplatissement d’aplatissement partiel :

A avec

=

mi x100 i Ri

Ri = masse de chaque classe granulaire d i/Di. mi = masse passant à travers le tamis à fente d’écartement E

Le coefficient d’aplatissement global A s’exprime en intégrant les valeurs partielles déterminées sur chaque classe granulaire :

      

24 Samia Hannachi - université Larbi Ben Mhidi

FORMULATION DES BETONS : METHODE DE DREUX-GORISSE

I Objectif Déterminer en fonction des critères de maniabilité et de résistance définis par le cahier des charges, la nature et les quantités de matériaux nécessaires à la co nfection d’un mètre cube de béton (eau E, ciment 3

C, sable S, gravillon g et gravier G en kg/m ).

II Définition du cahier des charges Il s'agit de définir, en fonction du type d'ouvrage à réaliser, les paramètres nécessaires à la mise en oeuvre du béton et à la stabilité à court et long terme de l'ouvrage. Les paramètres principaux devant être définis sont : la maniabilité et la résistance du béton, la nature nature du ciment et le type de de granulats.

Critère de maniabilité : La maniabilité est caractérisée, entre autre, par la valeur de l’affaissement au cône d’Abrams (Aff.). Elle est choisie en fonction du type t ype d’ouvrage à réaliser, du mode de réalisation et des moyens de vibration disponibles sur chantier (Tab.1). Tableau 1 : Affaissement au cône conseillé en fonction du type d’ouvrage à réaliser. Affaissement

Plasticité

Désignation

en cm 0à4

Vibration

Usages fréquents

conseillée Ferme

F

Puissante

Bétons extrudés Bétons de VRD Génie civil

5à9

Plastique

P

Normale

Ouvrages d’art Bétons de masse

10 à 15

Très

TP

Faible

Ouvrages courants

plastique  16

Fluide

Fl

Léger piquage Fondations profondes Dalles et voiles minces


Critère de résistance : Le béton doit être formulé pour qu'à 28 jours sa résistance moyenne en compression atteigne la valeur caractéristique ’28. Cette valeur doit, par mesure de sécurité, être supérieure de 15 % à la résistance minimale en compression f c28 l'o uvrage. c28 nécessaire à la stabilité de l'ouvrage.

'28 = 1,15 x f c28 c28 Choix du ciment : Le choix du type de ciment est fonction de la valeur de sa classe vraie ’c et des critères de mise en œuvre (vitesse de prise et de durcissement, chaleur d’hydratation, etc…). La classe vraie du ciment est la résistance moyenne en compression obtenue à 28 jours sur des éprouvettes de mortier normalisé. Le cimentier garantie une valeur minimale atteinte par au moins 95 % des échantillons (dénomination normalisée spécifiée sur le sac de ciment). La correspondance entre classe vraie du liant et valeur minimale garantie par le fabriquant est donnée dans le tableau 2. Tableau 2 : Correspondance entre classe vraie et dénomination normalisée des ciments. Dénomination

32,5

normalisée

MPa

Classe vraie

45

 ’c

MPa

42,5 MPa

52,5 MPa

55 MPa

> 60 MPa

Exemple : la classe vraie du ciment CEM CEM II/B-S 32.5 R est de 45 MPa.

Choix des granulats : Les granulats à utiliser dans la fabrication du béton doivent permettre la réalisation d'un squelette granulaire à minimum de vides. Il faut en conséquence utiliser des granulats de toutes tailles pour que les plus petits éléments viennent combler les vides laissés par les plus gros. Pour permettre une mise en œuvre correcte du béton, il est important que la taille des plus gros granulats Dmax ne s'oppose pas au déplacement des grains entre les armatures métalliques du ferraillage. Le tableau 3 donne une borne supérieure de D max à respecter en fonction de la densité du ferraillage, des dimensions de la pièce à réaliser, et de la valeur de l'enrobage l 'enrobage des armatures. D max est le diamètre des plus gros granulats entrant dans la composition du béton. Sa valeur peut être lue sur la feuille d'analyse granulométrique des granulats correspondants. 26 Samia Hannachi - université Larbi Ben Mhidi

Tableau 3 : Détermination de Dmax en fonction du ferraillage et de l’enrobage. Caractéristiques de la pièce à bétonner eh Espacement horizontal entre armatures horizontales

D max  eh / 1,5

ev Espacement vertical entre lits d’armatures hori zontales  ev

Enrobages des armatures : d

Ambiance très agressive  5 cm Ambiance moyennement agressive  3 cm Ambiance peu agressive  3 cm Ambiance non agressive  1 cm Rayon moyen du ferraillage

r

 1,4 r  1,2 r

 hm / 5

hm Hauteur ou épaisseur minimale


Exemple : Pour des valeurs de C / E de 1,9 et un affaissement au cône de 8 cm, la quantité optimale de ciment nécessaire à la confection d’un mètre cube de béton est de 385 kg. Le dosage effectif de ciment C à retenir doit être supérieur ou égal à C opt., et aux valeurs minimales C min données par les formules 1 à 3 pour les bétons non normalisés ( formule 1 lorsque le béton est en milieu non exposé, formule 2 pour un milieu exposé sans agressivité particulière et formule 3 pour un milieu agressif).

(1) : Milieu non exposé Avec :  ’ ’28 8 en MPa et Dmax en mm. 2

(2) : Milieu exposé sans agressivité particulière


(3) : Milieu agressif

Détermination de E La quantité d’eau E nécessaire à la l a confection du béton se calcule calc ule grâce aux valeurs de C/E et de C.

Corrections sur le dosage en ciment C et le dosage en eau E Lorsque la dimension maximale des granulats D max est différente de 20 mm, une correction co rrection sur la quantité de pâte est nécessaire à l’obtention de la maniabilité souhaitée. Les corrections (Tab.5) sont à apporter sur les quantités d’eau et de ciment (le rapport C/E reste inchangé). Tableau 5 : Correction sur le dosage de pâte en fonction de D max . Dimension maximale des granulats (Dmax en mm)

5

8

12,5

20

31,5

50

80

+

+

+4

0

-4

-

-

15

9

8

12

Correction sur le dosage de pâte (en %)

Détermination du mélange optimal à minimum de vides Il s'agit de déterminer les pourcentages de sable, de gravillons et de cailloux qui vont permettre la réalisation d'un squelette granulaire à minimum de vides. Les quantités des matériaux de chaque classe granulaire doivent être judicieuses pour que les plus petits éléments viennent combler les vides laissés par les plus gros. La courbe granulométrique théorique d'un matériau à minimum de vides peut être schématisée par une droite brisée. La démarche proposée par Dreux pour déterminer le mélange optimum à minimum de vides est la suivante : Tracé de la droite brisée de référence Détermination des pourcentages en volumes absolus de matériaux


Tracé de la droite de référence de Dreux : La droite de référence de Dreux représente la courbe idéale d’un matériau à minimum de vides. C’est une droite brisée dont le point de brisure est défini par son abscisse X et son ordonnée Y : En abscisse : Si Dmax  20 mm Si Dmax > 20 mm

X = Dmax / 2 Module(X) = (Module(Dmax)+38) / 2

En ordonnée :

Y est donné en pourcentage de passants cumulés K est un coefficient donné par le tableau 6, Ks et Kp étant des coefficients correctifs définis par : Ks (correction supplémentaire fonction de la granularité du sable) : Ks = (6 Mfs – 15) avec Mfs le module de finesse du sable. Kp (correction supplémentaire si le béton est pompable) : Kp = +5 à +10 selon le degré de plasticité désiré. Tableau 6 : K, fonction de la forme des granulats, du mode de vibration et du dosage en ciment.

Vibration

Faible

Forme des granulats

Roulé

Normale

Concassé

Roulé

Puissante

Concassé

Roulé

Concassé

(du sable en particulier)

Dosage

400 +

-2

0

-4

-2

-6

-4

400

0

+2

-2

0

-4

-2

350

+2

+4

0

+2

-2

0

300

+4

+6

+2

+4

0

+2

250

+6

+8

+4

+6

+2

+4

200

+8

+ 10

+6

+8

+4

+6

Fluide en Ciment


La droite de Dreux a pour origine les point 0 origines du graphe et pour extrémité le point D max caractéristique des plus gros granulats.

Détermination des pourcentages en volumes absolus de matériaux : Pour déterminer les pourcentages en volumes absolus de granulats permettant la confection d’un mélange à minimum de vide il est nécessaire de tracer comme indiqué sur la figure 3 des droites reliant deux à deux les courbes granulométriques des matériaux du mélange. Ces droites sont définies par 5 % de refus pour le matériau à faible granularité et par 5 % de passant pour le matériau à forte granularité. L’intersection des droites ainsi tracées avec la droite brisée de D reux permet, par prolongement sur l’axe des ordonnées, de déterminer les pourcentages en volumes absolus de chaque matériau. Ces pourcentages doivent permettre l’obtention d’un mélange dont la courbe granulométrique est proche de la droite brisée de D reux. Si la courbe du mélange obtenue est trop éloignée de la courbe de Dreux, un ajustement de ces pourcentages peut s’avérer nécessaire.

Figure 3 : Détermination des pourcentages en volumes absolus de matériau.

Détermination de la compacité du béton 31 Samia Hannachi - université Larbi Ben Mhidi

Pour déterminer les masses de granulats entrant dans la composition de béton, il est nécessaire de 3

déterminer la compacité du béton qui co rrespond au volume absolu en m de solide contenu dans un mètre cube de béton (volumes absolus de ciment, de sable, de gravette et de gravier). Sa valeur de base c 0 est fonction de la taille des granulats, de la consistance co nsistance du mélange et des moyens de vibration mis en œuvre (Tab. 7). Des corrections (c 1, c2 et c3) fonctions de la forme des granulats, de la masse volumique des granulats et du dosage en ciment, doivent être apportées (Tab.7) : c = c0+ c1 + c2 + c3. La valeur de la compacité c du béton permet de déterminer le volume total absolu V de granulats intervenant dans la formulation du béton : V = (c – (c – Vc) où Vc est le volume de ciment défini par V c = C / s(c) où s(c) est la masse volumique absolue du ciment utilisé.

Tableau 7 : Compacité du béton en fonction de D max , de la consistance et du serrage.

Consistance

compacité (c0)

Serrage

Piquage

Dmax= 5

Dmax = 8

Dmax =12,5

Dmax = 20

Dmax =31,5

Dmax = 50

Dmax = 80

0,750

0,780

0,795

0,805

0,810

0,815

0,820

0,755

0,785

0,800

0,810

0,815

0,820

0,825

0,760

0,790

0,805

0,815

0,820

0,825

0,830

0,760

0,790

0,805

0,815

0,820

0,825

0,830

0,765

0,795

0,810

0,820

0,825

0,830

0,835

0,770

0,800

0,815

0,825

0,830

0,835

0,840

0,775

0,805

0,820

0,830

0,835

0,840

0,845

0,775

0,805

0,820

0,830

0,835

0,840

0,845

Molle Vibration (TP-Fl)

faible Vibration normale Piquage

Plastique Vibration (P)

faible Vibration normale Vibration puissante Vibration faible


Ferme

Vibration normale

0,780

0,810

0,825

0,835

0,840

0,845

0,850

0,785

0,815

0,830

0,840

0,845

0,850

0,855

(F) Vibration puissante Nota : * Ces valeurs sont convenables pour des granulats roulés sinon il conviendra d’apporter les corrections suivantes : Sable roulé et gravier concassé (c 1 = - 0,01) Sable et gravier concassé (c 1 = - 0,03) * Pour les granulats légers on pourra diminuer de 0,03 les valeurs de c : (c 2 = -0.03) 3

* Pour un dosage en ciment C  350 kg/m on apportera le terme correctif suivant : (c3 = (C – (C – 350) / 5000)

Détermination des masses de granulats Connaissant le volume total absolu des granulats (V) et les pourcentages en volume absolue de sable (S %), de gravillon (g %) et de gravier (G %), il est alors possible de déterminer les volumes volumes de sable (V s) de gravillon (Vg) et de gravier (V G) ainsi que leurs masses respectives (S, g et G) : V s = V * S %

S = V * S % *  s(S) s(S)

V g = V * g %

g = V * g % *  s(g) s(g)

V G = V * G %

G = V * G % *  s(G) s(G)

A défaut de renseignements précis concernant les masses volumiques absolues des matériaux, on peut en 3

3

3

première approximation utiliser les valeurs suivantes : s(c) = 3,1 t/m , s(S) = 2,6 t/m , s(g) = 2,6 t/m et s(G) = 2,6 t/m3.

Obtention de la formulation théorique de béton La formulation théorique de béton recherchée est définie par les quantités d'eau E, de sable S, de gravillon g et de gravier G. La masse totale d’un mètre cube de béton o=(E+C+S+g+G) est pour un béton courant


3

3

comprise entre 2,3 t/m et 2,5 t/m . La formulation obtenue reste théorique et il convient de la tester et de la corriger par des essais de laboratoire avant d’être utilisée.

IV Corrections de la formulation théorique de béton La formulation de béton obtenue précédemment est théorique et il c onvient de la tester et de la corriger par des essais de laboratoire avant d’être utilisée. Des corrections seront apportées avant fabrication pour prendre en c onsidération la teneur en eau éventuelle des granulats et après une série de tests effectués en l aboratoire pour ajuster les dosages en eau, granulats et ciment.

Corrections à apporter avant fabrication La composition théorique de béton est établie pour des matériaux secs. Il est impératif avant confection du béton de prendre en considération l’eau contenue dans les granulats. Une mesure de teneur en eau doit être par conséquent effectuée (w=Masse d’eau/Masse sèche). A défaut de toutes mesures précises on peut apprécier l’humidité des granulats grâce aux v aleurs données dans le tableau 8. Tableau 8. Quantité d’eau en litre contenue dans un mètre cube de matériau granulaire en fonction de son degré apparent d’humidité. 3

Eau d’apport en Litre / m de matériau Degré

Sable

Gravillon

Gravier

Gravier

0/5

5 / 12,5

5 / 20

16 / 31,5

Apparence

0à

négligeable

négligeable

négligeable

sèche

20

Apparence

40 à

20 à 40

10 à 30

10 à 20

humide

60

Apparence

80 à

40 à 60

30 à 50

20 à 40

très

100

60 à 80

50 à 70

40 à 60

apparent d’humidité

humide Apparence

120

saturée,

à

égouttée

140


3

Exemple : Un sable très humide contient de 80 à 100 litres d’eau par m (soit une masse sèche d’environ 3

1600 kg par m de matériau) d’où une teneur en eau w d’environ 5 à 6 %.

Corrections à apporter après essais en laboratoire Les corrections seront effectuées sur chaque matériau utilisé. La quantité d’eau sera ajustée grâce à la valeur obtenue lors de la mesure de l ’affaissement au cône, les quantités de granulats grâce à la mesure de la masse volumique réelle du béton, et la quantité de ciment après essais sur béton durci. Les trois corrections se feront indépendamment les unes des autres.

Correction sur l’eau Si la valeur de l’affaissement au cône d’Abrams obtenu (Aff. obtenu) diffère de la valeur de l’affaissement au cône souhaitée (Aff.souhaité ) il est nécessaire de modifier la l a quantité d’eau de la composition de béton. La correction sur la quantité d’eau s’effectue grâce à l’abaque de la figure 4.

Figure 4 : Variation de la quantité d'eau en fonction de l'affaissement au cône pour un béton courant.

Pour déterminer la valeur de E corrigée (Fig.5) : Positionner sur le graphe le point poi nt caractéristique de la composition effectuée (E utilisée et affaissement au cône obtenu Aff.obtenu). Faire passer par ce point poi nt une courbe homothétique à celles du diagramme. 35 Samia Hannachi - université Larbi Ben Mhidi

Pour la valeur de l’affaissement souhaité (Aff.souhaité) en déduire la quantité d’eau à utiliser (E corrigée ).

Figure 5 : Exemple de détermination de E corrigée. Exemple : Pour une valeur initiale de E de 200 l ayant conduit à un affaissement au cône de 6 cm, la quantité d ’eau ’eau nécessaire à l’obtention d’un affaissement au cône de 9 cm est d’environ 210 litres. Correction sur la quantité de granulats L’objectif de cette correction est de vérif ier que la quantité de matériau utilisé aboutit bien à la formulation d’un mètre cube de béton et que par conséquent il n’y a ni sur dosage ou sous dosage de ciment. Lorsque la masse volumique apparente réelle du béton ( ) est différente de la masse volumique apparente théorique ( ( o) de la formulation, il convient d’effectuer une correction correction sur les quantités de granulats :  m = ( ( - o). Si  m est négatif la formulation réalisée aboutit à la confection de plus d’un m de béton (des granulats doivent être enlevés). Si  m est positif la formulation réalisée aboutit à moins 3

d’un m de béton (des granulats doivent être rajoutés). Cette correction s’effectue sur tous les granulats au prorata des pourcentages en volume absolu des granulats : Scorrigé = S +  m * S % gcorrigé = g +  m * g % Gcorrigé = G +  m * G %


3

Correction sur la quantité de ciment Lorsque la résistance obtenue à 28 jours ( ’28 réelle) diffère de la résistance souhaitée ( ’28) il convient d’apporter une correction sur le dosage de c iment (C corrigé ). Si Créel et Eréelle sont les dosages initiaux en ciment et en eau effectivement utilisés pour la confection du béton, il est possible d’écrire en fonction des résultats obtenus ou des résultats souhaités deux équations résultant de la formulation de Bolomey : Résultats obtenus :  ’28 réelle = G  ’c (Créel/Eréelle – 0.5) Résultats souhaités :  ’28 = G  ’c (Ccorrigé /Eréelle – 0.5) En combinant les équations précédentes on obtient :  ’28 /  ’28 réelle = (Ccorrigé /Eréelle – 0.5) / (Créel/Eréelle – 0.5) d’où la détermination détermination de Ccorrigé. L’augmentation ou la diminution de l a quantité de ciment C conduit à une augmentation ou à une diminution de la quantité de fines. Il convient pour conserver la maniabilité du béton de compenser l’augmentation ou la diminution de volume absolu du ci ment Vc par une diminution ou une augmentation du volume absolu de sable sable V Vs (considéré comme des éléments fins). D’ou une ultime correction sur le dosage en sable Scorrigé = S

+ S avec :

C= (Ccorrigé – Créel) Vc= (Ccorrigé – Créel) / s(c) Vs= – Vc = – (Ccorrigé – Créel) / s(c) S = – (Ccorrigé – Créel) s(s) / s(c) = – C s(s) / s(c)

V Bétons à Caractères Normalisés : Norme NFP 18-305 Pour que le béton puisse recevoir l’appellation BCN (Béton à Caractères Normalisés : Norme NFP 18-305) il doit se conformer à des critères de résistance minimale, de valeur maximale de E/C, et de dosage minimum en ciment.


Résistance minimale La résistance minimale f c28 c28 du béton doit être supérieure aux valeurs données dans le tableau 9. Tableau 9 : Résistance minimale en MPa conseillée pour un BCN. Classes d’environnement Type de béton

1

2a

2b1

2b2

3

4a1

4a2

4b

5a

5b

5c

Non armé (NA)

(1)

16

20

28

32

32

35

35

32

35

40

Armé (BA)

22

25

25

30

32

32

35

35

32

35

40

Précontraint (BP)

30

30

30

30

32

32

35

35

32

35

40

(1) pas de spécification

Dosage E/C Pour assurer la durabilité des Bétons B étons à Caractères Normalisés la norme (NFP 18 -305) impose que le rapport Eau/Ciment soit inférieur aux valeurs maximales données dans le tableau 10 . Tableau 10 : Rapport maximal E/C pour un BCN en fonction de la classe d’environnement d’e nvironnement et du type de béton. Classes d’environnement Type

1

Non armé (NA)

(1)

Armé (BA) Précontraint (BP)

2a

2b1

2b2

3

4a1

4a2

4b

5a

5b

5c

0,7 0,6

0,55 0,5 0,55 0,5 0,5 0,55 0,5 0,45

0,65

0,6

0,55 0,5 0,55 0,5 0,5 0,55 0,5 0,45

0,6

0,6 0,55 0,55 0,5 0,55 0,5 0,5 0,55 0,5 0,45

de béton

0,6

(1) pas de spécification

Dosage minimum en ciment : La quantité en ciment doit être supérieure aux valeurs données dans le tableau 11. 3

Tableau 11 : Dosage minimal de ciment C min min en kg/m de béton pour les BCN (D max =20 mm). Classes d’environnement Non armé (NA)

1

2a

2b1

2b2

3

4a1

4a2

4b

5a

5b

5c

150

200

240

300

330

330

350

350

330

350

380


Type

Armé (BA)

260

280

280

310

330

330

350

350

330

350

385

Précontraint (BP)

300

300

300

315

330

330

350

350

330

350

385

de béton

Si Dmax  20 mm, le dosage minimal de ciment C min min donné dans le tableau ci dessus doit être modifié comme suit : Dmax <12,5 ajouter 10 % ; Dmax =16 ajouter 5 % Dmax =25 retrancher 5 % ; D max >31,5 retrancher 10 %.



R éf ér e n c e s : V. Phounmmavong (université nationale de Laos)- Cours de matériaux de construction www.la.. Refer.org / www.la F. Ghomari et A. Bendi-ouis – travaux pratiques matériaux de construction- 2007-2008 Département génie civi , faculté sciences de l’ ingénieur, université Abdelkader Belkaid B. Pfeiffer Cours cycle laboratoire matériaux de construction M. Meuzeret Laboratoire-modes Laboratoire- modes opératoires matériaux de construction M. Elliana Travaux pratiques formulation des bétons M. Delarrard Béton laboratoire pro 3TM M. Sarret Caractéristiques physiques et mécanique des ciments Jean Louis Doval Travaux pratiques les granulats Christine Gaudry 8022 CEMX1_pano- lab.qxd Département matériaux EPLF- Lausanne Essais sur bétons frais Cours de matériaux de construction


travaux pratiques de materiaux de constructions.docx

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