Le
béton se compose de granulats (sables, graviers, cailloux) 'collés'
entre eux par un liant hydraulique : le ciment. Lorsque le ciment
se trouve en présence d'eau, il fait prise, puis durcit progressivement.
Un béton hydraulique est
constitué :
•
d'une pâte pure (ciment + eau),
•
d'un mélange granulaire,
•
de produits additionnels (adjuvants, additions minérales, ...).
v
Le ciment est un liant hydraulique qui se présente
sous la forme d’une poudre minérale fine s’hydratant en présence d’eau. Il
forme une pâte faisant prise qui durcit progressivement à l’air ou dans l’eau.
v
Les granulats (sables, gravillons) constituent le
squelette du béton. Ils doivent être chimiquement inertes vis-à-vis du ciment,
de l’eau et de l’air.
v
L'eau : de façon générale, l’eau de gâchage doit
avoir les propriétés de l’eau potable.
v
Les adjuvants sont des produits chimiques incorporés au
béton frais en faibles quantités (en général moins de 3% du poids de ciment,
donc moins de 0.4% du poids du béton) afin d’en améliorer certaines propriétés.
Leur efficacité est liée à l’homogénéité de leur répartition dans la masse du
béton. Les principaux adjuvants sont :
• les plastifiants,
qui jouent un double rôle. Ils permettent, d’une part, d’obtenir des bétons
frais à consistance parfaitement liquide, donc très maniables.
• les retardateurs
de prise du ciment, qui prolongent la durée de vie du béton frais. Ils
trouvent leur utilisation dans le transport du béton sur de grandes distances
ou la mise en place par pompage.
• les accélérateurs
de prise et de durcissement, qui permettent, pour les premiers, la
réalisation de scellements ou d’étanchements et, pour les seconds, une
acquisition plus rapide de résistance au béton durci.
• les entraîneurs
d’air, qui confèrent au béton durci la capacité de résister aux effets de
gels et de dégels successifs en favorisant la formation de microbulles d’air
réparties de façon homogène.
Différents types de béton :
- Les Bétons Prêts à l’Emploi
- Le béton armé
- Le béton fibré
- Le béton précontraint
- Les Bétons Hautes Performances
- Le béton projeté
- Les bétons auto-compactant, auto-plaçant et auto-nivelant
- Les bétons caverneux, drainant et poreux
- Le béton de ciment alumineux (ou béton fondu)
- Le béton décoratif
1. Le béton armé :
Le béton armé est un mélange de béton coulé autour de barres d'acier. L'acier offre une résistance à la traction, tandis que le béton résiste à la compression. Cette combinaison permet au béton armé d'être utilisé dans la construction de structures solides et durables, telles que les poutres, les colonnes et les fondations.
2. Le béton fibré :
Le béton fibré est un type de béton contenant des fibres synthétiques ou métalliques qui améliorent ses propriétés mécaniques. Ces fibres renforcent le béton et augmentent sa résistance aux fissures, à l'impact et à la fatigue. Le béton fibré est souvent utilisé dans les dalles, les revêtements de sol, les tunnels et les ouvrages de génie civil.
3. Le béton précontraint :
Le béton précontraint est un type de béton renforcé avec des câbles en acier précontraints. Ces câbles sont tendus avant que le béton ne durcisse, ce qui permet de créer une tension interne dans le béton. Cette technique permet d'améliorer la résistance et la stabilité de la structure en réduisant les contraintes de flexion et en augmentant la capacité de charge.
4. Les Bétons Hautes Performances :
Les Bétons Hautes Performances (BHP) sont des mélanges de béton spécialement formulés pour offrir des performances supérieures en termes de résistance, de durabilité et de compacité. Ils sont caractérisés par une résistance élevée à la compression, une faible porosité et une excellente durabilité face aux agressions environnementales. Les BHP sont utilisés pour des structures nécessitant une résistance structurelle élevée, comme les ponts, les bâtiments de grande hauteur et les infrastructures spéciales.
5. Le béton projeté :
Le béton projeté, également appelé béton gunité, est un procédé où le béton est projeté à haute vitesse sur une surface à l'aide d'une lance. Il est souvent utilisé pour la réparation et la protection des structures existantes, les revêtements de tunnels, les parois de soutènement et les piscines. Le béton projeté permet une application rapide et efficace, et il adhère bien aux surfaces complexes.
6. Les bétons auto-compactant, auto-plaçant et auto-nivelant :
Ces types de bétons sont conçus pour se mettre en place sans nécessiter de vibration ou d'efforts de compactage. L'auto-compactage se réfère à la capacité du béton à se répartir uniformément dans les coffrages, même dans les zones difficiles d'accès. L'auto-plaçant est utilisé lorsque le béton doit être coulé dans des zones complexes ou avec des armatures denses. L'auto-nivelant est utilisé pour obtenir une surface lisse et plane.
7. Les bétons caverneux, drainant et poreux :
Ces bétons sont conçus pour permettre la circulation de l'air ou de l'eau à travers eux. Les bétons caverneux sont légers et contiennent des cavités ouvertes qui permettent l'écoulement de l'air ou de l'eau. Les bétons drainants sont perméables et permettent à l'eau de s'infiltrer à travers eux, aidant ainsi à la gestion des eaux pluviales. Les bétons poreux sont caractérisés par une porosité élevée, ce qui leur confère des propriétés d'isolation thermique et acoustique.
8. Le béton de ciment alumineux (ou béton fondu) :
Le béton de ciment alumineux est un type de béton composé principalement de ciment alumineux au lieu de ciment Portland traditionnel. Il présente une résistance élevée à la chaleur, à la corrosion chimique et à l'abrasion, ce qui le rend adapté aux environnements agressifs tels que les usines chimiques, les hauts-fourneaux et les cuves de fusion.
9. Le béton décoratif :
Le béton décoratif est utilisé pour créer des finitions esthétiques et personnalisées dans les projets de construction. Il peut être coloré, texturé ou estampilléafin de créer des effets visuels attrayants. Le béton décoratif est souvent utilisé pour les revêtements de sol, les murs, les comptoirs et les éléments architecturaux, offrant ainsi une alternative esthétique et durable aux matériaux traditionnels.
Chaque type de béton présente des caractéristiques spécifiques adaptées à différents besoins et applications. Le choix du type de béton dépendra des exigences structurelles, esthétiques, environnementales et fonctionnelles du projet de construction.
OUVRABILITE
L'ouvrabilité
caractérise l'aptitude d'un béton (frais) à remplir les coffrages, et à enrober
convenablement les armatures. Elle doit donc être telle, que le béton soit
maniable et qu'il conserve son homogénéité.
L'ouvrabilité
est caractérisée par une grandeur représentative de la consistance du
béton frais. Dans le cas de bétons
classiques,
elle est principalement influencée par :
•
la nature et le dosage du liant,
• la forme des granulats,
• la granularité, la
granulométrie,
• le dosage en eau.
Le
rôle de l'eau est prépondérant pour l'ouvrabilité du béton frais et sur les
propriétés du béton durci :
•
L'eau
donne au béton sa maniabilité, d'une part par son action lubrifiante sur les
différents grains, d'autre part par la cohésion due à la pâte provoquée par
l'association des grains fins (ciment et fines) avec elle.
•
L'eau
permet l'hydratation du ciment et donc le durcissement du béton. Rappelons
qu'un ciment Portland demande environ 25% de son poids en eau pour s'hydrater
complètement (sous réserve des problèmes de flocs et d'expansion.
Le
dosage en eau ne peut pas être augmenté au delà d'une certaine valeur afin
d'améliorer l'ouvrabilité sans entraîner des inconvénients. Les conséquences
d'un excès d'eau sont :
•
risque de ressuage
• augmentation du retrait,
•
augmentation de la porosité,
• défectuosité du parement : bullage,
•
risque de ségrégation des constituants du béton, • etc ...
•
diminution de la compacité et corrélativement des résistances,
Le dosage en eau doit donc être limité au
'juste nécessaire' à l'hydratation du liant et aux exigences d'ouvrabilité.
TENEUR EN EAU DES BETONS
Si
la quantité d'eau est insuffisante pour former une fine pellicule lubrifiante
autour de chaque grain, la mise en place et le serrage du béton sont mal
assurés. Il reste alors, en surface et à l'intérieur du béton, des poches d'air
et des pores qui affectent les propriétés du béton durci telles que
l'étanchéité, la résistance au gel, l'aspect de surface...
MODELISATIONS – COMPORTEMENTS
Le
béton est un pseudo solide en 'perpétuelle évolution'. Ses propriétés
sont fonction :
•
de son âge,
•
de son histoire,
•
des contraintes qu'il supporte,
•
du milieu ambiant (température et hygrométrie). Il subit deux types de
déformations :
•
des déformations instantanées (spontanées), qui se produisent en l'absence de
toute charge et se traduisent par des variations de volume : gonflement et
retrait,
•
des déformations sous charges qui sont :
•
d'abord instantanées, élastiques ou plastiques,
•
puis lentes sous charges de longue durée (fluage).
LES DEFORMATIONS SPONTANEES
Elles sont dues aux propriétés
intrinsèques des ciments et aux mouvements de l'eau libre contenue dans le
béton.
•
Gonflement : Il
ne s'observe que dans le cas de béton immergé. Pour une longue durée
d'immersion, après stabilization.
Retrait
thermique : La
prise du ciment est exothermique. Le refroidissement du béton entraîne une
diminution des dimensions. Cette variation de masse volumique apparente est
généralement négligeable.
•
Retrait hydraulique : Conservé dans un milieu non saturé, le béton restitue
une partie de son eau libre au milieu ambiant et subit une contraction, ce qui
entraîne une variation de volume. Si le temps de conservation est suffisamment
long, un équilibre s'instaure et le retrait se stabilise.
Les facteurs qui
influent sur le retrait sont :
•
le dosage en Ciment,
• le temps (t),
•
l'épaisseur des pièces,
•
le rapport E/C,
• l'humidité relative du milieu,
•
le % d'armatures, etc ...
LES DEFORMATIONS LENTES SOUS CHARGES DE LONGUE DUREE
Le
béton longtemps comprimé sous un effort constant se raccourcit progressivement
: c'est le phénomène de fluage. Les facteurs dont dépend le fluage sont
:
•
la contrainte,
•
le dosage en Ciment,
•
le rapport E/C,
•
le temps (t),
•
la maturité du béton à la mise en charge,
• l'épaisseur des pièces,
•
l'humidité relative du milieu, etc ...
ELEENTS POUR LA FORMULATION DES BETONS
D'une
façon générale, les objectifs à atteindre lors de la formulation des bétons
courants sont :
•
obtenir un matériau à l'état frais permettant une bonne mise en oeuvre
(ouvrabilité) :
-
remplissage des coffrages,
-
enrobage des armatures,
-
délais de transport et/ou de bétonnage,
- etc
...
•
obtenir un matériau durci :
-
possédant les caractéristiques physiques et mécaniques souhaitées,
- dont
l'aspect de surface est conforme aux exigences,
-
offrant une bonne durabilité,
- etc
...
L'atteinte
de ses objectifs (non exhaustifs) conduit à étudie :
•
l'influence des propriétés intrinsèques des constituants sur les propriétés du
béton,
• les
interactions entre les différentes propriétés du béton (frais ou durci),
La résistance des
matériaux
La résistance des matériaux
est une façon physique et mathématique de calculer et de modéliser les
comportements mécaniques d’objets et de matériaux qui ensuite seront utilises
pour les concevoir et les dimensionner.
1 – Contraintes
fondamentales
-
La traction est une contrainte appliquée pour étirer
un objet.
-
La compression est une contrainte appliquée aux deux
extrémités d’un objet et le comprime.
-
Le cisaillement est une contrainte appliquée en deux
points très proches, mais dans des sens opposés.
La torsion est une
contraint entrainant une rotation d’une partie d’un objet. Une contrainte de
torsion va entrainer une déformation sur toute la longueur de l’objet.
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-
La flexion est une contrainte appliquée aux deux
points éloignés , mais dans des sens opposés
 'collés' entre eux par un liant hydraulique : le ciment . Lorsque le…){kind=link}