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2.8 Notions de formulation des bétons

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SESSION 2
NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON
SESSION 2.8
Notions de formulation des bétons
SESSION 2
NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON
2.8 Notions de formulation des bétons
Définitions
Béton = mélange optimal de ciment, sables, gravillons, eau et éventuellement
adjudants, additions (dont les propriétés se développent par l’hydratation du
ciment)
Formuler un béton = trouver les proportions de chaque constituant pour satisfaire
:
Les propriétés du béton à l’état frais : maniabilité, consistance…
Les conditions de transport et de mise en œuvre du béton
Les propriétés du béton à l’état durci : résistances mécaniques
à différentes échéances
La durabilité de l’ouvrage
Les exigences esthétique
Nota - Un béton est d’autant plus résistant qu’il est plus compact. Il existe une proportion
optimale de chacun des constituants permettant d’atteindre une porosité minimale.
SESSION 2
NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON
2.8 Notions de formulation des bétons
Critères de formulation des bétons
Durée d’utilisation de l’ouvrage
Classes d’exposition de chaque partie de l’ouvrage
Géométrie de l’ouvrage et dispositions des armatures
• Diamètre maximal des plus gros granulats
• Enrobage nominal : fonction des classes d’exposition
Conditions climatiques sur le chantier
Contraintes d’exécution
Propriétés du béton
• À l’état frais
• À l’état durci
Maîtrise de la durabilité
• Gel / dégel
• Alcali-réaction
• Réaction sulfatique interne
• Agressions chimiques
Exigences esthétiques
SESSION 2
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2.8 Notions de formulation des bétons
Classes d’exposition
Classes d’exposition en fonction des risques de corrosion ou d’attaques
SESSION 2
NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON
2.8 Notions de formulation des bétons
Granulats
Gravillons, sables, sablons, fillers
Concassés : concassage, criblage et lavage de roches sédimentaires ou métamorphiques
Roulés : criblage et lavage de matériaux alluvionnaires
Caractéristiques intrinsèques
Dureté Los Angeles, Masse volumique, Teneur en alcalins, Absorption d’eau, Gélivité…
Caractéristiques de fabrication
Analyse granulométrique : classe granulaire d/D
Teneur en Fine, Coefficient d’aplatissement, Équivalent de sable, Module de finesse…
Dmax : dimension nominale supérieure du plus gros granulat
Modulation de la quantité minimale de liant équivalent en fonction de Dmax
G/S : rapport gravillon sur sable 1,2 à 1,4
SESSION 2
NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON
2.8 Notions de formulation des bétons
Granulats
Désignation
Fines : D ≤ 0,063 mm
Sables : D ≤ 4 mm et d = 0
Granulats :
d ≥ 2mm et 4 mm ≤ D ≤ 63 mm
Classe granulaire : d/D
d = dimension du tamis inférieur
D = dimension du tamis
supérieur
Propreté d’un sable
Equivalent de sable
Essai au bleu de méthylène
Caractéristiques du sable
Module de finesse : FM
Somme des refus sur les tamis :
0,123/0,250/0,5/1/2/4 mm
SESSION 2
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2.8 Notions de formulation des bétons
Principaux essais sur granulats
Mesure du coefficient d’aplatissement A  Caractérisation
de la forme plus ou moins massive des granulats
Essai d’équivalent de sable  Caractérisation de la propreté des sables
Essai au bleu de méthylène  Caractérisation de la propreté
des granulats (activité des argiles)
Détermination de la masse volumique absolue  Rapport entre la
masse de l’échantillon séché à l’étuve et le volume qu’il occupe dans l’eau
Essai de résistance à l’usure et au choc
SESSION 2
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2.8 Notions de formulation des bétons
Analyse granulométrique 1/3
Objectif
Déterminer les dimensions et les pourcentages pondéraux
respectifs des différentes familles de grains
Principe
Classement des grains à l’aide de tamis
 Dimensions des ouvertures (mailles carrées) décroissantes
Nota
Granulométrie : détermination de la dimension des grains
Granularité : distribution dimensionnelle des grains d’un granulat (% en masse) passant au travers d’un ensemble de tamis
SESSION 2
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2.8 Notions de formulation des bétons
Analyse granulométrique 2/3
Dimensions des tamis : séries de tamis
Réalisation de l’essai
Tamisage par lavage de l’échantillon pour
enlever les éléments de dimension < 0,063 mm
Séchage de l’échantillon
Tamisage de l’échantillon séché à travers
les différents tamis (taille des tamis croissante
du bas vers le haut)
Représentation graphique : courbe granulométrique
• Abscisse (échelle logarithmique) : dimension
des tamis en mm
• Ordonnée : % Refus cumulés/Tamisas cumulés
• Courbes continues ou discontinues
Séries
de base
Série de base
+ série 1
Série de base
+ série 2
0
1
2
4
—
—
8
—
—
—
—
16
—
—
31,5 (32)
—
—
—
63
—
—
0
1
2
4
5,6 (5)
—
8
—
11,2 (11)
—
—
16
—
22,4 (22)
31,5 (32)
—
45
56
63
—
90
0
1
2
4
—
6,3 (6)
8
10
—
12,5 (12)
14
16
20
—
31,5 (32)
40
—
63
80
—
—
SESSION 2
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2.8 Notions de formulation des bétons
Analyse granulométrique 3/3
Courbes granulométriques
Tamisat : poids de matériaux passant à travers un tamis donné
Refus : poids de matériaux retenus par le tamis
Courbe 1
Granulat riche en éléments fins
Courbe 2
Courbe granulométrique discontinue.
Manquent les granulats
0,25 mm < diamètres < 1 mm
Courbe 3
Courbe granulométrique courante
Courbe 4
Granulat pauvre en éléments fins
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2.8 Notions de formulation des bétons
Eau
Rôles de l’eau
•Hydrater le ciment : 25 litres d’eau pour 100 kg de ciment
•Conférer sa maniabilité au béton : fluidification du mélange
•Eau/ciment = 0,5
Objectifs de la formulation
Minimiser la quantité d’eau sans modifier la consistance du mélange à l’état frais
Eau totale = quantité d’eau contenue dans le béton frais
E totale = E eff + E abs
• E eff : eau efficace = eau qui sert à hydrater les grains de ciment
• E abs : eau absorbée par les différents constituants
du béton (retenue par la porosité des granulats et des additions)
• E app : eau d’apport lors du malaxage
• Mi : masse sèche des granulats
• ωi : teneur en eau des granulats
• Ai : coefficient d’absorption des granulats
• E adjuvant : eau incluse dans les adjuvants
E eff = E app + E non absorbée provenant des granulats
E eff = E app + ∑ Mi ωi - ∑ Mi Ai + E adjuvant
Eau libre / Eau liée
Eau libre : eau n’ayant pas participé à la réaction d’hydratation
Eau liée : eau consommée par la réaction d’hydratation
SESSION 2
NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON
2.8 Notions de formulation des bétons
Adjuvants
Produits incorporés au malaxage du béton qui modifient et améliorent les
propriétés :
- du mélange à l’état frais : prise, durcissement, ouvrabilité…
- du béton durci : résistance au gel/dégel, perméabilité…
Dosage < 5% de la masse du ciment
Nécessité de vérifier la compatibilité « ciment/adjuvant »
SESSION 2
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2.8 Notions de formulation des bétons
Différentes méthodes de formulation
Méthode de Bolomey
Méthode de Fuller
Méthode Cubique
Méthode de Faury
Méthode de Joisiel
Méthode de Dreux – Gorisse
Méthode informatique :
logiciel BétonlabPro du LCPC
Méthode de Dreux-Gorisse
SESSION 2
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NOTION DE LIANT ÉQUIVALENT
Possibilité de substituer une partie du ciment (CEM I) par une addition normalisée
Liant équivalent :
Leq = C + kA
Avec :
Leq : dosage en liant équivalent en kg/m3
C : dosage en ciment CEM I en kg/m3
k : coefficient de prise en compte de l’addition
A : dosage en addition normalisée en kg/m3
Taux maximal d’additions indiqué dans le tableau NA.F.1 de la norme NF EN 206-1 :
fonction du type d’addition et de la classe d’exposition k varie de 0,25 (additions calcaires)
à 2 (certaines fumées de silice)
SESSION 2
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2.8 Notions de formulation des bétons
Résistance du béton
Résistance mécanique à la compression à 28 jours
•Sur cylindre
•Sur cube
Optimisation des décoffrages
•Résistance à 2 jours
•Résistance à 7 jours
Mise en tension de câbles de précontrainte
Résistance à quelques heures
Essai sur éprouvette
cylindrique
Essai sur éprouvette
cubique
SESSION 2
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2.8 Notions de formulation des bétons
Résistance du béton
Formule de Bolomey
RC28 = G FCE x [ Leq / (Eeff + Vair) – 0,5]
Avec :
RC28 : résistance du béton à 28 jours (MPa)
G : coefficient granulaire fonction de la nature du granulat et du Dmax (0,45 < G < 0,65)
FCE : classe vraie du ciment à 28 jours (MPa)
Leq : dosage en liant équivalent (kg/m3)
Eeff : quantité d’eau efficace (l)
Vair : quantité d’air occlus (l/m3) : 15 à 25 l/m3 pour un béton courant
SESSION 2
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2.8 Notions de formulation des bétons
Résistances caractéristiques
Résistance à la compression d’un béton
•Exprimée par sa résistance caractéristique (fck)
•Valeur de résistance en dessous de laquelle peuvent se situer 5%
de la population de tous les résultats des mesures de résistances effectuées
Nota - La résistance caractéristique est toujours inférieure à la résistance moyenne
de n essais (n éprouvettes de béton rompues en compression).
La distribution des résultats de n essais est représentée par une courbe de Gauss.
fck = min [fcmoy – k1 ; fcmin + k2]
Avec :
fcmoy = résistance moyenne en compression des n lots d’essais
fcmin = résistance minimale en compression des différents lots
Exemple : k1 = 4 MPa et k2 = 4 MPa
SESSION 2
NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON
2.8 Notions de formulation des bétons
Classe de consistance
Maniabilité du béton
Doit être adaptée aux contraintes du chantier et aux conditions de bétonnage
Caractérisée par l’essai d’affaissement au cône d’Abrams et traduite par la classe
d’affaissement
Classes d’affaissement : Norme NF EN 206-1
Nota - Consistance = doit être définie par l’entreprise en fonction des conditions de réalisation
du chantier et des moyens mis en œuvre
SESSION 2
NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON
2.8 Notions de formulation des bétons
Classes de chlorure
Norme NF EN 206-1
SESSION 2
NORMES, CONSTITUANTS ET BÉTON
2.8 Notions de formulation des bétons
Exigences esthétiques des parements
Qualité esthétique d’un béton brut de décoffrage  Se traduit par des exigences
relatives aux parements
3 critères définis dans le fascicule P 18-503 :
Planéité (P)
Flèche maximale mesurée sous une règle de 2 m
(planéité d’ensemble) et sous un réglet
de 20 cm (planéité locale)
Texture (E)
Niveau de bullage et présence de défauts localisés
Teinte (T)
Référence à une échelle de gris
SOMMAIRE SESSION 2
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