DEPARTEMENT SCIENCE DES MATERIAUX ECOLE...

Présenté par : MBOTIRAVO Jean Eric

Rapporteur : RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely

Promotion 2012

Mémoire de fin d’Etudes en vue d’obtention du

Diplôme d’Ingénieur Matériaux

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

DEPARTEMENT SCIENCE DES MATERIAUX

ET METALLURGIE

OPTION : SCIENCE ET INGENIERIE DES

MATERIAUX

Polytechnique,

Premier Partenaire,

des professionnels

Promotion 2012

Mémoire de fin d’Etudes en vue d’obtention du

Diplôme d’Ingénieur Matériaux

Soutenu par :

MBOTIRAVO Jean Eric

Le : 10 Septembre 2014

Membres de Jury :

Président : ANDRIANARY Philippe, Professeur Titulaire, Directeur de

l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo.

Examinateurs :

Docteur RANDRIANARIVELO Frédéric, Chef de Département

Docteur RANARIVELO Michel

Monsieur RAZAFINJATOVO Charles

Rapporteur : RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely, Professeur

Titulaire

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

DEPARTEMENT SCIENCE DES MATERIAUX

ET METALLURGIE

OPTION : SCIENCE ET INGENIERIE DES

MATERIAUX

Polytechnique,

Premier Partenaire,

des professionnels

REMERCIEMENTS

Ce présent mémoire n’aurait pu avoir lieu sans la grâce de Dieu, ainsi que la

contribution de plusieurs personnes, alors :

Je tiens tout d’abord à remercier DIEU TOUT PUISSANT qui m’a donné la force, le

courage et la santé pour me permettre d’accomplir ce travail.

J'exprime aussi toute mes profondes reconnaissances au :

Professeur Titulaire ANDRIANARY Philippe, Directeur de l’Ecole Supérieur

Polytechnique d’Antananarivo, pour l’honneur qu’il a fait en acceptant de présider cette

soutenance de mémoire.

Professeur Titulaire RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely, Directeur de ce

mémoire, qui n’a pas ménagé son temps et ses efforts pour m’aider à mettre à terme ce

travail malgré ses diverses fonctions.

Les honorables membres de Jury de ce mémoire :

Docteur RANDRIANARIVELO Fréderic, Maître de conférences, Chef du

département SMM.

Docteur RANARIVELO Michel, Maître de conférences, enseignant

chercheur au sein du Département SMM de l’ESPA ;

Monsieur RAZAFINJATOVO Charles, Enseignant chercheur au sein du

Département SMM de l’ESPA ;

Je tiens à adresser mes sincères remerciements au Laboratoire centrale Tananarive

(LCT) de COLAS Anosibe pour m’avoir accueilli pour permettre d’effectuer mon projet

d’Etude. Et je remercie également l’ensemble du personnel de ce laboratoire pour leur accueil

et pour la disponibilité dont ils ont fait preuve à mon égard.

Egalement, un grand merci à l’équipe enseignante de l’Ecole Supérieure Polytechnique

d’Antananarivo pour la qualité de l’enseignement qui nous a été dispensé, ainsi qu’à tous mes

amis sur qui je pourrai toujours compter et notamment pour leurs soutiens et leurs bonnes

humeurs dans les bons et les mauvais moments.

Enfin, je remercie tout particulièrement mes parents, mon frère et mes sœurs, qui étaient

à mes côtés tout au long de ce travail. C’est grâce à leur amour, leur soutien et leur courage que

j’en suis là aujourd’hui. Je leur dédie ce manuscrit en gage de ma reconnaissance.

i

SOMMAIRE

LISTE DES ABREVIATIONS

LISTE DES TABLEAUX

LISTE DES FIGURES

LISTE DES PHOTOS

LISTE DES ANNEXES

INTRODUCTION

PARTIE I: ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES

CHAPITRE 01 : GENERALITES SUR LE BETON LISSE ET SES

CONSTITUANTS

CHAPITRE 02 : LES FACTEURS D’ETUDE DU BETON LISSE

CHAPITRE 03 : COMPOSITION ET DOSAGE DU BETON LISSE

CHAPITRE 04: PROCEDES DE MISE EN ŒUVRE DU BETON LISSE

PARTIE II : ETUDES EXPERIMENTALES

CHAPITRE 05 :DESCRIPTION ET CARACTERISATION DES MATERIAUX

CHAPITRE 06: LES ESSAIS DE FABRICATION DU BETON LISSE

CHAPITRE 07 : AVANTAGES ET ETUDES ECONOMIQUES

CONCLUSION GENERALE

BIBLIOGRAPHIE et WEBOGRAPHIE

ANNEXES

TABLES DES MATIERES

RESUME

ii

LISTE DES ABREVIATIONS ET SIGNES

A : Affaissement

AFNOR : Association Française des normalisations

Ar : Ariary

AS : Autocontrôle surveillé

BA : Béton Armé

BAEL :

BP : Béton Pompable

BHP : Béton Haute Performance

BO : Béton Ordinaire

C : Ciment

CA : Ciment Alumineux fondu

CC : Condition courante

CM : Ciment à maçonner

CNP : Ciment Prompt Naturel

D : diamètre maximal des grains

E : Eau

eg : volume d’eau de gâchage

ES : Equivalent de Sable

ESV : Equivalent de Sable à Vue

E/C : rapport Eau sur Sable

FCE : Classe vraie du ciment

F : Ferme

Febelcem : Fédération de l’industrie cimentière belge

Fl : Fluide

G : gravier

G/S : rapport Gravillon sur Sable

H: Humidité

MA : Module d’alumine

MC : Module de chaux

Mf : Module de finesse

MS : Module de silice

NB : Noté bien

iii

S: Sable

Sp : Super plastifiant

v : volume des vides

γ: Compacité

∆Th : densité théorique

C2S: Bélite

C3S : Alite

C3A: Célite

C4F: Alumino Ferrite

KN: Kilo Newton

m3: Mètre cube

MPa : Méga Pascal

γd : masse volumique apparente

γs : masse spécifique

Rc : Résistance à la compression

Rt : Résistance à la traction

Va : Volume d’air

VF : Volume de fines

Vc : Volume de ciment

Vg : Volume du gravier

VE : Volume d’eau

P : Plastique

PET : Polyéthylène téréphtalate

TP : Très Plastique

TD : Thermodurcissable

TP : Thermoplastique

TV: Transition vitreuse

iv

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1: les principaux constituants du clinker :…………..…………………….……… 6

Tableau 2: La teneur moyenne en chaque constituant :......................................................... 7

Tableau 3: Série de tamis normalisée AFNOR : ................................................................. 12

Tableau 4: Critères essentiels des résines TD et TP ........................................................... 17

Tableau 5: Avantages et inconvénients Polyesters insaturés .............................................. 18

Tableau 6: Avantages et inconvénients Epoxydes .............................................................. 19

Tableau 7: Avantages et inconvénients Polyuréthannes et polyurées ................................. 19

Tableau 8: caractéristiques des résines TD.......................................................................... 20

Tableau 9: caractéristiques des résines TP .......................................................................... 21

Tableau 10: caractéristiques des résines TD et TP et métaux ............................................ 21

Tableau 11: Classe de consistance selon l'affaissement au cône d'Abrams: ....................... 23

Tableau 12: classe de consistance selon l'étalement sur la table à secousse: ...................... 24

Tableau 13: Les dosages minimaux des ciments indiqués par le BAEL91 : ....................... 26

Tableau 14: Influence de la granularité sur les caractéristiques du béton : ........................ 27

Tableau 15: Influence de l'humidité sur la résistance du béton : ......................................... 29

Tableau 16: Désignation des bétons : .................................................................................. 29

Tableau 17: Classe d'environnement selon le fascicule P 18-011 : ..................................... 36

Tableau 18: Valeurs approximative du coefficient granulaire G: ....................................... 41

Tableau 19: correction du dosage en eau selon le diamètre maximal D du mélange

granulaire : ................................................................................................................... 42

Tableau 20: Les valeurs de K: ............................................................................................. 43

Tableau 21: Coefficient de compacité Γ :............................................................................ 45

Tableau 22: Tolérances respectés selon la norme EN 206-1 .............................................. 48

Tableau 23: Analyse granulométrie du sable 0/5 ................................................................ 57

Tableau 24: Analyse granulométrie du gravier 5/10: .......................................................... 58

Tableau 25: Analyse granulométrie du gravier 10/20: ........................................................ 59

Tableau 26: Résultats de la masse volumique absolue des granulats lors de deux essais

effectués. ...................................................................................................................... 61

Tableau 27: Les masses volumiques apparentes des granulats ........................................... 61

Tableau 28 : Les valeurs des refus cumulé en (%) ............................................................. 62

Tableau 29 : Résultats de l’équivalent de sable ................................................................... 65

Tableau 30 : Résultats du coefficient los Angeles ............................................................... 67

v

Tableau 31 : Résultats Coefficient d’applatissement en % ................................................. 68

Tableau 32: Les caractéristiques obtenues sur les granulats : ............................................. 68

Tableau 33: Les constituants de l'eau de JIRAMA : ........................................................... 69

Tableau 34: La composition chimique du ciment CEMI 42.5N : ....................................... 70

Tableau 35: Les valeurs requises du ciment CEMI 42,5N : ................................................ 71

Tableau 36: La composition minéralogique du ciment CEM I 42,5N : .............................. 71

Tableau 37 : Masse spécifique du ciment ............................................................................ 74

Tableau 38: Récapitulatifs des caractéristiques physiques du ciment CEM I 42,5N : ........ 77

Tableau 39: Les caractéristiques physiques de la dolomie D 40 : ....................................... 78

Tableau 40: Composition chimique de la dolomie D 40 : ................................................... 78

Tableau 41: Données techniques du CHRYSO® Plast R Omega124: ................................ 81

Tableau 42: Les caractéristiques thermiques du polyéthylène téréphtalate ........................ 83

Tableau 43: Les valeurs du coefficient granulaire G :......................................................... 87

Tableau 44: Correction du dosage en eau en fonction du diamètre maximal: .................... 89

Tableau 45: résumés des données de base ........................................................................... 89

Tableau 46: La valeur du terme correcteur K: ..................................................................... 90

Tableau 47: Courbes granulaires de référence : .................................................................. 90

Tableau 48: Le coefficient de compacité consistance ......................................................... 92

Tableau 49: Composition pour 1m3 de béton ...................................................................... 93

Tableau 50: Caractéristique rhéologique: ............................................................................ 97

Tableau 51: Les résultats de la résistance à la compression: .............................................. 99

Tableau 52: Les résultats de la résistance en traction par flexion : .................................. 100

Tableau 53 : Récapitulation des résultats sur masse de chaque constituant la couche d’usure

par saupoudrage : ....................................................................................................... 104

Tableau 54 : Récapitulation des résultats sur masse de chaque constituant la couche d’usure

par coulis : ................................................................................................................. 107

Tableau 55 : Récapitulation de l’ensemble des résultats couche d’usure par saupoudrage

................................................................................................................................... 109

Tableau 56 : Récapitulation de l’ensemble des résultats couche d’usure par coulis ........ 109

Tableau 57: Prix d’un mètre cube de dallage en béton lissé ............................................. 112

Tableau 58: Prix d’un mètre cube de dallage avec carrelage ............................................ 112

vi

LISTE DES FIGURES

Figure 1 : différentes couches du béton lissé ......................................................................... 3

Figure 2: résumé du procédé de fabrication de ciments ........................................................ 5

Figure 3: Les différentes réactions pendant la fabrication de ciments .................................. 5

Figure 4 : Les différentes familles des résines .................................................................... 16

Figure 5 : Mesure de l'affaissement par le cône d'Abrams .................................................. 24

Figure 6 : Principe de flow test ............................................................................................ 25

Figure 7: La résistance du béton frais .................................................................................. 28

Figure 8: Abaque de Dreux ................................................................................................. 41

Figure 9: Exemple de courbe de référence .......................................................................... 44

Figure 10: Exemple de ligne de partage .............................................................................. 44

Figure 11: courbe granulométrique du sable 0/5 ................................................................ 57

Figure 12: courbe granulométrique du gravier 5/10 ............................................................ 58

Figure 13: courbe granulométrique du gravier 10/20 ......................................................... 59

Figure 14: courbes granulométriques des granulats de chaque type ................................... 60

Figure 15: abaque de Dreux proposé pour la détermination du dosage en ciment .............. 88

Figure 16: courbes granulométriques du composition d’un mélange ternaire .................... 91

vii

LISTE DES PHOTOS

Photo 1: Analyse granulométrique ...................................................................................... 55

Photo 2: mesure de l’équivalent de sable ............................................................................ 65

Photo 3: mesure du coefficient los Angeles ........................................................................ 67

Photo 4 : mesure de la masse spécifique du ciment ........................................................... 74

Photo 5: cône d’abrams ....................................................................................................... 94

Photo 6: Détermination de la consistance ........................................................................... 95

Photo 7: mesure direct de l’étalement ................................................................................. 95

Photo 8: serrage du béton .................................................................................................... 96

Photo 9: cure du béton ......................................................................................................... 97

Photo 10: mesure de la résistance à la compression ............................................................ 98

Photo 11: mesure de la résistance à la traction par flexion ............................................... 100

viii

LISTE DES ANNEXES

Annexe 1: Fiche technique du ciment CEM I 42,5N utilisé ................................................... I

Annexe 2 : Fiche technique de la dolomie D4O .................................................................. III

Annexe 3 : Fiche de données de sécurité de l’adjuvant CHRYSO® Plast R Omega124 .... V

Annexe 4 : Résumé des caractéristiques physiques d’un polyéthylène téréphtaalate ......... IX

1

INTRODUCTION

Ces dernières années, avec les nouvelles habitations contemporaines et l’engouement

pour la rénovation des logements, une multiplication de réalisations en béton décoratif est

apparue dans les habitations. Les technologies et les détails d’exécution de ce béton, rappelant

les sols industriels exécutés sur d’immenses surfaces, diffèrent néanmoins de ces derniers par

les exigences de finitions esthétiques et des sollicitations mécaniques tout à fait différentes.

L’homme ne cesse de rechercher tout ce qui peut rendre sa vie plus agréable. Ainsi le

plaisir, le confort et la sécurité sont des qualités très recommandés dans cette ère de

mondialisation, pour l’amélioration de l’habitation, le lieu de travail et tout ce qui entoure sa

vie quotidienne. Car de tout temps, les artisanats ont adapté et modifié les principes appris pour

obtenir des nouvelles textures. Et c’est toute la richesse du métier stucateur, ou l’artisanat

devient un art.

A cet effet, l’évolution des connaissances du matériau, l’exigence nouvelle en matière

de propriété ont incité les chercheurs et les utilisateurs à introduire dans les formulations de

nouveaux produits afin d’obtenir des propriétés singuliers. Ainsi, actuellement, assiste-t-on à

une explosion de la gamme des bétons décoratifs pour répondre aux demandes des utilisateurs.

En s’appropriant les connaissances de ces nouveaux matériaux, on propose 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.

Ces diverses raisons nous ont conduits, à consacrer nos études à ce présent mémoire

intitulé : « Contribution à l’étude du béton lissé ».

L’étude présente pour nous un grand intérêt, non seulement pédagogique car elle nous

permet de renforcer les formations scientifiques et techniques acquises et de développer l’esprit

de recherche mais aussi technologique car sa réalisation apparemment simple nécessite en fait

la mise en œuvre du matériau et de matières premières assez difficile à maîtriser.

Ce travail se subdivise en deux parties :

La première, axée sur l’étude bibliographique, présente l’environnement théorique du

sujet.

2

La seconde partie est consacrée à l’étude expérimentale qui concerne la description et

la caractérisation des matériaux, puis les essais de fabrication du béton lissé et se termine par

les avantages et études économiques.

PARTIE I:

ETUDE

BIBLIOGRAPHIQUE

Etude bibliographique | Chapitre 01

3

Chapitre 01 : GENERALITES SUR LES BETONS LISSES

ET SES CONSTITUANTS

Dans la construction, il est devenu courant de distinguer les matériaux selon leurs

domaines d’emploi et leurs caractéristiques principales.

I.1. HISTORIQUE [1]

Le béton est né du besoin d’avoir un matériau de construction bon marché, malléable au

moment de le mettre en place et résistant ensuite. Ce terme BETON a été introduit en 1737 par un

ingénieur français BELIDOR. Un matériau similaire était connu des Egyptiens et des Romains,

mais l’essor réel du béton tel qu’on le connaît aujourd’hui est dû à l’anglais Joseph Aspadin qui

en 1824 fait breveter le ciment Portland.

I.2. DEFINITIONS [2]

Le béton lissé est un sol coulé d'une épaisseur minimale 10 cm, armé d'un treillis, selon

les cas. Il s’obtient par passage d’une lisseuse manuelle ou mécanique (hélicoptère) jusqu’à

l’obtention d’une surface lisse à la surface du béton frais commençant sa prise.

Le béton faisant l’objet ou non d’un traitement superficiel par saupoudrage ou coulis.

I.3. LES DIFFERENTS CONSTITUANTS DU BETON LISSE [3]

Le béton lissé comporte deux couches différentes :

Une couche de béton comme support et qui est composée de ciment, des granulats, de

l’eau, d’adjuvant et des additifs;

Une couche d’usure qui est composée de ciment, d’agrégats ou ajouts minéraux, de résine

et de superplastifiants. Ce sont tous ces éléments qui vont donner au béton lissé toutes ces

propriétés d’auto nivellement et résistance à l’usure et à l’abrasion.

Figure 1 : différentes couches du béton lissé

Béton support

Couche d’usure


4

I.3.1. LES CIMENTS

Les ciments sont des poudres fines obtenues par la cuisson à haute température et le

broyage d’un mélange minéral (calcaire + argile en général).

Ces poudres, constituées de sels minéraux anhydres instables (en particulier silicates et aluminates

de chaux) par réaction avec l’eau, ils se transforment en des composés hydratés stables et très peu

soluble, d’où le nom de « liants hydrauliques ».

I.3.1.1. Procédé de fabrication

Extraction et concassage

Les matières premières sont extraites de carrières généralement à ciel ouvert. Les blocs obtenus

sont réduits, dans des concasseurs situés généralement sur les lieux mêmes de l’extraction, en

éléments d’une dimension maximale de 50 mm.

Préparation des matières premières - Le cru

Les grains de calcaire et d’argile sont intimement mélangés par broyage ou délayage, dans des

proportions définies, en un mélange très fin, le « cru ».

Ce mélange cru est préparé sous forme de poudre. La préhomogénéisation permet d’atteindre un

dosage parfait des deux constituants essentiels du ciment par superposition de multiples couches.

A la sortie du hall de préhomogénéisation, le mélange est très finement broyé dans des

broyeurs sécheurs, qui éliminent l’humidité résiduelle et permettent d’obtenir une poudre qui

présente la finesse requise ; cette poudre, le « cru », est une nouvelle fois homogénéisée par

fluidisation pour obtenir un produit parfaitement homogène, de caractéristiques chimiques

uniformes, apte à être cuit.

Cuisson du cru

Les installations de cuisson comportent deux parties :

Un échangeur de chaleur comportant une série de quatre à cinq cyclones dans lesquels la

poudre déversée à la partie supérieure progresse jusqu’à l’entrée du four. Elle se réchauffe

au contact des gaz chauds sortant de ce four.

Une décarbonatation (réaction chimique) a lieu. La poudre est ainsi portée à une

température d’environ 800 °C à 1 000 °C.

Un four horizontal rotatif cylindrique en tôle d’acier (avec revêtement réfractaire intérieur),

légèrement incliné et tournant de 1 à 3 tours/minute.

La matière pénètre à l’amont du four où s’achève la décarbonatation, et progresse jusqu’à

la zone de clinkérisation (environ 1 450 °C). Le temps de séjour est de l’ordre de 1heure.


5

Figure 2: résumé du procédé de fabrication de ciments [1]

Figure 3: Les différentes réactions pendant la fabrication de ciments [8]


6

Refroidissement

Cette opération a pour but d’abaisser la température du clinker qui est de l’ordre de 1200 à

1450°C à la sortie du four à environ 50/250°C suivant les types de refroidisseurs. Cette opération

a également une incidence sur la qualité du ciment, un refroidissement trop lent pouvant amener

la libération de chaux libre et la transformation du C3S en C2S qui entraîne une baisse des

résistances.

Broyage du clinker

A la fin de la cuisson, la matière brusquement refroidie se présente sous forme de granules

qui constituent le clinker. Celui-ci finement broyé avec du gypse (< 5 %) pour régulariser la prise

donne le ciment Portland. Les autres catégories de ciment sont obtenues en ajoutant d’autres

constituants tels que laitier granulé de haut fourneau, matériaux pouzzolaniques, cendres volantes,

schistes calcinés, calcaire, fumées de silice. . . .

I.3.1.2. Les constituants des ciments.

Les ciments sont constitués par les éléments suivants:

Clinker

C’est un produit obtenu par clinkérisation (cuisson jusqu’à fusion partielle) du mélange de

calcaire, d’argile et d’autres constituants contenant de SiO2, Al2O3, Fe2O3, comme la bauxite. Il

entre dans la composition de tous les ciments. Cette cuisson donne principalement des silicates et

des aluminates de calcium.

Les principaux constituants du clinker sont résumés dans le tableau suivant :

Tableau 1: les principaux constituants du clinker :

Noms Notation du cimentier Notation chimique

Alite C3S 3CaO, SiO2

Bélite C2S 2CaO, SiO2

Célite C3A 3CaO, Al2O3

Aluminoferrite C4AF 4CaO, Al2O3, Fe2O3

Ferrobicalcique C2F 2CaO, Fe2O3

Chaux libre non combinée C libre CaO libre


7

Tableau 2: La teneur moyenne en chaque constituant :

Eléments principaux CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO Na2O+K2O

Teneur (%) 62-67 19-25 2-9 1-5 0-1 0-1,5

Le clinker après broyage, en présence d’un peu de sulfate de chaux, donne le ciment Portland

pur.

Laitier

C’est un résidu minéral de la préparation de la fonte dans les hauts-fourneaux à partir du

minerai et du coke métallurgique. Il sort du trou de coulée à 1 750°C ; figé par refroidissement

brusque, il donne un produit granulé qui est ajouté au clinker en proportion variable pour être

broyé finement avec lui. Il contient de la chaux (45 à 50%) de la silice (25 à 30%) de l’alumine

(15% à 20%) et 10% environ de magnésie, d’autres oxydes.

Cendres volantes

Ce sont des produits pulvérulents de grande finesse résultant de la combustion, en centrale

thermique, de combustibles minéraux solides (houille, lignite…) ; elles rentrent dans la

composition de certains ciments en proportion variable (10 à 20%) ; on les ajoute au moment du

broyage du clinker.

Pouzzolanes

Ce sont des produits naturels d’origine volcanique composés essentiellement de silice

alumine et oxyde ferrique ; ils sont employés en cimenterie pour leurs propriétés

« pouzzolaniques » c'est-à-dire une aptitude à fixer la chaux à la température ambiante et à former

des composés ayant des propriétés hydrauliques. On obtient artificiellement des pouzzolanes à

partir d’argile cuite par exemple. Les cendres de centrales thermiques (cendres volantes)

constituent également des matériaux à caractères pouzzolaniques.

I.3.1.3. Prise et durcissement des ciments

Hydratation

En présence d’eau, les sels minéraux amorphes, anhydres et instables s’hydratent ; il se produit

alors une cristallisation qui aboutit à un nouveau système de constituants hydratés stables ; la

formation de cristaux en aiguilles plus ou moins enchevêtrées produit la « prise ».

Voici l’équation d’hydratation de C3S et C2S:

2 (3CaO.SiO2) + 7 H2O --->3 CaO.2SiO2.4H2O + 3 Ca(OH)2

2 (2CaO.SiO2) + 5 H2O---> 3 CaO.2SiO2.4H2O + Ca(OH)2


8

Prise

Le début de prise correspond au moment où l’on constate une augmentation relativement

brusque de la viscosité de la pâte avec échauffement ; on le détermine à l’aide de « l’aiguille de

Vicat ».

La fin de prise correspond au moment où la pâte est devenue un bloc rigide ; elle ne peut se

définir avec précision.

Le temps de début de prise varie avec le type du ciment, mais pour la plupart des ciments courants,

le début de prise à 20°C se situe entre 2 et 5 heures.

Durcissement

Après la prise, le phénomène d’hydratation se poursuit ; c’est la période de durcissement. Elle

est beaucoup plus longue ; pour les ciments à durcissements rapide on obtient après quelques jours

la presque totalité de la résistance, mais pour d’autres ciments le durcissement se poursuit pendant

des mois.

Fausse prise

Dans la composition des ciments rentre en général un peu de gypse. Si les clinkers sont trop

chauds ou s’échauffent trop au cours du broyage, il se forme alors du plâtre dont la prise très rapide

donne l’impression d’un début de prise du ciment, c’est « la fausse prise ».

Dans ce cas, il ne faut pas ajouter d’eau mais augmenter la durée de malaxage.

I.3.1.4. Les différents types des ciments [3] :

Les ciments Portland NF EN 197-1(ciments courants)

Le ciment Portland : CEM I : il contient au moins 95 % de clinker et au plus 5 % de

constituants secondaires.

Le ciment Portland composé : CEM II/A ou B : il contient au moins 65 % de clinker et au

plus 35 % d’autres constituants : laitier de haut fourneau, fumée de silice (limitée à 10 %),

pouzzolane naturelle, cendres volantes, calcaires, constituants secondaires.

Le ciment de haut fourneau : CEM III : il contient entre 36 et 95 % de laitier et 5 à 64 %

de clinker.

Le ciment au laitier et aux cendres : CEM V/A ou B : il contient de 20 à 64 % de clinker,

de 18 à 50 % de cendres volantes et de 18 à 50 % de laitier.

Les autres ciments

Ciment prompt naturel (CNP) NF P 15314


9

Le ciment prompt naturel est un produit, à prise rapide, et à résistances élevées à très court

terme. La résistance du « mortier 1/1 » (une partie de ciment pour une partie de sable en poids) à

1 heure est de 6 MPa.

Le début de prise commence à environ 2 mn, s’achève pratiquement à 4 mn. Le ciment prompt

naturel s’utilise en mortier avec un dosage généralement de deux volumes de ciment pour un

volume de sable, et éventuellement en béton. Dans les cas d’urgence nécessitant une prise

immédiate (aveuglements de voies d’eau), il est possible de l’employer en pâte pure.

Parmi les nombreux emplois, on peut citer :

scellements ;

enduits de façade (en mélange aux chaux naturelles), bétons projetés, moulages ;

colmatage et travaux à la mer ;

Quelques précautions sont à prendre lorsqu’on emploie du ciment prompt naturel : ne pas rebattre

un mortier ou lisser un enduit pour ne pas « casser » la prise ; éviter particulièrement l’excès d’eau.

Ciment alumineux fondu (CA) NF P 15315

Le ciment alumineux fondu est particulièrement adapté aux domaines suivants : travaux

nécessitant l’obtention, dans un délai très court, de résistances mécaniques élevées (poutres et

linteaux pour le bâtiment, sols industriels) ; ouvrages en milieux agricoles, canalisations,

assainissement ; fours, cheminées (bétons réfractaires) ; travaux de réparation ; scellements (en

mélange avec du ciment Portland pour la préparation de mortiers à prise réglable).

Ciment à maçonner (CM) NF P 15307

Ces ciments, dont les résistances sont volontairement limitées par rapport aux ciments

classiques, conviennent bien pour la confection des mortiers utilisés dans les travaux de bâtiment

(maçonnerie, enduits, crépis...). Ils peuvent être également utilisés pour la fabrication ou la

reconstitution de pierres artificielles.

Ces ciments ne conviennent pas pour les bétons à contraintes élevées ou les bétons armés.

Le ciment blanc

La teinte blanche est obtenue grâce à des matières premières très pures (calcaire et kaolin)

débarrassées de toutes traces d’oxyde de fer. Les caractéristiques sont analogues à celles des

ciments Portland gris (norme NF EN 1971).

Grâce à sa blancheur, le ciment blanc permet la mise en valeur des teintes des granulats dans

les bétons apparents.


10

I.3.2. LES GRANULATS

I.3.2.1. Généralités [2]

Le béton est composé de granulats, de ciment, d’eau et éventuellement d'adjuvants. Parmi

les quatre constituants, les granulats jouent un rôle important, d’une part car ils forment le squelette

et présentent, dans les cas usuels, environ 80 % du poids total du béton et d’autre part au point de

vue économique, ils permettent de diminuer la quantité de liant qui est le plus cher. En plus, du

point de vue technique, ils augmentent la stabilité dimensionnelle (retrait, fluage) et ils sont plus

résistants que la pâte de ciment.

Le mot « granulat » désigne des matières grenues, soient données et déposées par les cours

d’eau, soient concassées en carrière et qui sont utilisées pour la confection du béton ou du mortier

aussi bien dans le domaine du bâtiment que des travaux publics.

Les granulats sont dits « inertes » s’ils ne réagissent pas chimiquement en présence de la

pâte de ciment.

Ils sont classés en fonction de leur grosseur déterminés par criblages sur tamis de mailles

carrées dont la dimension intérieure est exprimée en mm

La norme XPP18540 précise les appellations de différentes classes granulaires avec leurs

caractéristiques dimensionnelles.

Filler 0/D pour D inférieur à 0,2mm ayant au moins 70% de grains passant au tamis de

0,063

Sablon 0/D : pour D≤1mm avec au moins 70% des grains passant au tamis de 0,63 mm ;

Sable 0/D lorsque « D » est tel que : 1mm < D ≤ 6,3 ;

Graves 0/D lorsque « D » > 6,3;

Gravillons d/D lorsque « d »≥ 1mm et « D » ≤25mm ;

Balaste d/D lorsque « d »≥ 25mm et « D » ≤50mm.

I.3.2.2. Coefficient d’aplatissement A [3]

La forme des granulats est définie par sa longueur L, son épaisseur E, ainsi que sa grosseur G.

Dans la pratique elle est caractérisée par ce que l’on appelle « coefficient d’aplatissement »

qui est déterminé par le rapport G/E>1,58.

A est déterminé par un double tamisage :

D’abord au travers de la série de tamis à maille carrée utilisé pour la détermination de la

granulométrie; et ensuite par un second tamisage des refus retenus sur les différents tamis d’une


11

série de grilles à fentes parallèles. Le rapport entre les dimensions de tamis et des grilles étant de

1,58.

I.3.2.3. L’analyse granulométrique [3]

Elle permet de caractériser les granulats en déterminant la grosseur des grains qui les

constituent, et les pourcentages des grains de chaque grosseur.

On appelle :

Tamisât ou passant : la partie des granulats qui est passée à travers le tamis;

Refus : la partie qui est retenue;

Granulat d/D : est réservé au granulat dont les dimensions s’étalent de d pour les petits

éléments à D pour les plus gros éléments.

I.3.2.4. La courbe granulométrique [3]

C’est une courbe qui représente les résultats de l’analyse faite pour les granulats ; elle

comporte en abscisse les ouvertures d des tamis en échelle logarithmique (ou les modules des

tamis, en échelle linéaire) et en ordonné les pourcentages pondéral de tamisât.

I.3.2.5. Les différentes natures des granulats [3]

Les granulats sont classés suivant leur masse volumique.

Les granulats courants : ce sont les granulats qui ont une masse spécifique supérieure à

ρ ≥ 2000Kg/m3, exemple : les roches éruptives ou sédimentaires, les calcaires durs, les

basaltes, les granites, les schistes, etc ….

Granulats lourds : ce sont les granulats dont la masse volumique est

supérieure à 4000Kg/m3, exemples : la grenaille de fonte, la magnétite (oxyde de fer), les

riblons (déchets de ferraille), et ….

Les granulats légers ce sont les granulats qui ont une masse volumique inférieure

à 2000Kg/m3, exemples : la pierre ponce qui est une lave volcanique, la vermiculite qui

provient de la cuisson de silicate et la perlite (traitement d’une lave volcanique).

I.3.2.6. Foisonnement des sables [2]

Le volume occupé par une masse donné de sable sec augmente en même temps que son taux

d’humidité. Ce phénomène est appelé foisonnement du sable.

Il peut avoir une influence importante lorsque le dosage du béton est réalisé, non pas en masse

mais en volume.


12

Le coefficient de foisonnement du sable f est alors l’augmentation de volume correspondant

à un taux d’humidité donnée, par rapport au volume occupé par la même quantité du sable mais à

l’état sec, il est exprimé en pourcentage :

f = Vhumide−Vsec

Vsec×100

Ce coefficient est d’autant plus important que le sable est plus fin.

I.3.2.7. Le module de finesse Mf [2]

Le module de finesse Mf du sable est égal à 1/100 de la somme des refus exprimés en

pourcentage sur les différents tamis de la série suivante (série AFNOR) :

Tableau 3: Série de tamis normalisée AFNOR [2]:

d [mm] 0,16 0,315 0,63 1,25 2,5 5 10 Module AFNOR 23 26 29 32 35 38 41

Il sert à évaluer la teneur en fine du sable.

Le sable est bon pour la confection du béton, si Mf comprise entre 2,2 et 2,8 ; au-dessous,

il y a une majoration d’élément fins qui nécessite une augmentation du dosage en eau ; au-dessus,

il y a une manque de fine, qui peut diminuer la maniabilité du béton, ainsi que sa compacité.

I.3.2.8. Les critères de choix [9] [5,6]

Si on veut obtenir un béton ou mortier ayant de bonnes qualités, les granulats doivent

satisfaire à un certain nombre de conditions :

Les caractéristiques chimiques des granulats :

Les granulats doivent provenir de roches inertes, c'est-à-dire sans action sur le ciment et

inaltérables à l’air, à l’eau et au gel. Alors ils doivent être propres (sans couche d’argile ou de

particules très fines adhérentes), ne pas contenir d’impuretés nuisibles (sels, matières organiques

…).

La norme prohibe les matières tel que les charbons les scories, les déchets de bois (feuilles

mortes, les autres débris végétaux, les débris de plastiques, les algues . . ., dont le pourcentage doit

être ≤ 0,1%).

De même les granulats ne doivent pas contenir d’hydrocarbure d’huile végétale ou de matière

organique.

La forme et l’état de surface des grains

La forme des granulats a une incidence sur la maniabilité du béton.


13

Les sables et graviers les meilleures, à ce point de vue, sont ceux dont la forme des grains

diffère le moins de la sphère s’ils sont arrondis, ou du cube s’ils sont anguleux.

Les granulats plats, feuilletés ou en forme d’aiguilles doivent être en quantité limitée. Ils rendent

le béton peu maniable. Il y a plus : ils nuisent à sa compacités et, par conséquent, à ses résistances

et à son imperméabilité.

I.3.3. L’EAU DE GACHAGE [10]

I.3.3.1. Rôles

Dans la confection du béton, l’eau joue les rôles suivants:

- mouiller la surface des granulats pour que la pâte de ciment puisse y adhérer ;

- permettre la réalisation de cette pâte;

- favoriser la maniabilité du béton en remplissant plus ou moins les vides entre les

constituants ;

- assurer l’hydratation des constituants anhydres du ciment.

I.3.3.2. Propreté

L’eau doit être propre et ne pas contenir d’impuretés nuisibles (matières organiques, alkalis,

sulfates…). L’eau potable est souhaitée. Les eaux de pluie peuvent convenir. L’eau de mer, est

déconseillée dans la plupart des cas car le chlorure de sodium qu’elle contient accélère le

durcissement.

Avant le gâchage, il est nécessaire de faire des analyses chimiques portant sur les teneurs en

différents constituants lorsque l’eau est vraiment douteuse.

Les analyses portent sur les constituants suivants :

Insoluble <0,2%

Matières dissoutes <0,5%

Carbonates et bicarbonate alcalins <0,1%

Sulfate <0,1%

Phosphate <0,01%

Nitrate <0,05%

Zinc <0,01%

Na+ et K+ <0,1%

L’acidité de l’eau est déterminée par un pH> 4.


14

I.3.3.3. Teneur en chlorures

Pour le béton la teneur en chlorure est limitée. En faible proportion, ils peuvent légèrement

modifier la prise et le durcissement du ciment, par contre en forte proportion ils peuvent réagir

avec le ciment et compromettre la durabilité du béton. Alors la norme européenne fixe les valeurs

suivantes :

1% pour les bétons non armés,

0,65% pour les bétons armés,

0,15% pour les bétons précontraints

En effet, pour la possibilité d’utilisation d’une eau pour le gâchage du béton, la teneur en chlorures

doit être:

≤ 0,6 g/l pour les bétons précontraints,

≤ 2g/l pour les bétons armés,

≤ 4,5g/l pour les bétons non armés.

I.3.4. LES ADJUVANTS

Dès les origines de la fabrication du béton de ciment Portland, commencent des recherches

sur l’incorporation de produits susceptibles d’améliorer certaines de ses propriétés. On cherche à

agir sur les temps de prise, les caractéristiques mécaniques et la mise en œuvre.

Les adjuvants sont des produits chimiques qui, incorporés dans les matériaux cimentaires

lors de leur malaxage ou avant leur mise en œuvre à des doses inférieures à 5% du poids de ciment,

provoquent des modifications des propriétés ou du comportement de ceux-ci.

Ils sont classés selon leurs rôles.

Les normes européennes retiennent la classification suivante :

plastifiants réducteurs d’eau.

superplastifiants hautement réducteurs d’eau ou fluidifiants.

rétenteurs d’eau.

entraîneurs d’air.

accélérateurs de prise.

retardateurs de prise.

hydrofuges.

accélérateurs de durcissement.


15

Les plastifiants réducteurs d’eau

Ce sont des produits qui viennent se fixer par adsorption à la surface du ciment. Ils

provoquent une défloculation des grains et une lubrification de la pâte. Ce processus permet

soit une amélioration de la maniabilité, sans augmenter le dosage en eau, soit une réduction du

rapport E/C, donc une augmentation des résistances mécaniques, sans modifier la maniabilité.

On peut également jouer partiellement sur les deux paramètres pour augmenter les résistances

mécaniques tout en améliorant la maniabilité.

Il assure une résistance à la compression de 110%, et permet une réduction du dosage en eau

d’au moins 5%.

Les superplastifiants

Ce sont des produits de synthèse, ils sont de même fonctions que les plastifiants mais leur

influences sur les propriétés du béton sont très fortes car ils peuvent réduire le dosage en eau

jusqu’à 12% le minimum et augmenter les résistances mécaniques plus de 140%.

Leurs dosages sont compris entre 0,5 et 3% du poids de ciment.

Les accélérateurs de prise

L’accélérateur de prise a pour fonction principale de diminuer le temps de prise du ciment

dans les bétons. Ils sont à recommander pour les bétonnages par temps froid, les décoffrages

rapides, les scellements les travaux en galerie, les travaux sous l’eau, etc.

Les retardateurs de prise

Introduits dans l’eau de gâchage, ils ont pour fonction principale d’augmenter le temps de

début de prise du ciment dans le béton ou le mortier.

Les retardateurs de prise sont particulièrement recommandés pour les bétonnages par temps

chaud, pour le béton prêt à l’emploi, les bétonnages en grande masse et la technique des coffrages

glissants.

Les rétenteurs d’eau

Ce sont des produits d’addition généralement en poudre qui ont pour fonction principale de

réduire au ressuage des bétons.

Ils sont utilisés pour améliorer la cohésion des bétons fluides dont le sable manque

d’éléments fins ou à faible dosage en ciment.

Les hydrofuges

Les hydrofuges de masse ont pour fonction principale d’assurer une bonne étanchéité au béton.

Accélérateurs de durcissement.

Permettre d’atteindre plus rapidement un pourcentage donné de la résistance du béton.


16

Entraineurs d’air :

Ils ont pour fonction d’entraîner la formation dans le béton, de microbulles d’air

uniformément réparties dans la masse.

La résistance au gel du béton durci, ainsi que sa résistance aux sels de déverglaçage et aux eaux

agressives, sont considérablement améliorées.

I.3.5. LES AJOUTS

On utilise parfois comme ajouts des fines minérales.

Ils servent à améliorer certaines caractéristiques du béton, à savoir, la compacité, la

maniabilité, etc ….

On distingue :

La cendre des balles de riz ;

La pouzzolane ;

La dolomie.

….

I.3.6. LES RESINES [14]

I.3.6.1. Définition

Une résine est un polymère qui occupe les trois directions de l’espace.

Le terme résine est souvent employé dans le monde du Béton décoratif. Elle constitue la couche

d’usure ou topping dans le béton lissé.

I.3.6.2. Les différentes familles des résines

Figure 4 : Les différentes familles des résines


17

I.3.6.3. Critères essentiels des résines TD et TP

Il est important de bien situer les différences fondamentales de ces deux types de résine.

La structure des TP se présente sous forme de chaînes linéaires, il faut les chauffer pour les

mettre en forme (les chaînes se plient alors), et les refroidir pour les fixer (les chaînes se bloquent).

Cette opération est réversible.

La structure des TD a la forme d'un réseau tridimensionnel qui se ponte (double liaison de

polymérisation) pour durcir en forme de façon définitive, lors d'un échauffement. La

transformation est donc irréversible.

Tableau 4: Critères essentiels des résines TD et TP[14]

Résine Thermoplastiques TP Thermodurcissables TD Etat de base solide prêt à l'emploi liquide visqueux à polymériser

Stockage illimité réduit

Mouillabilité renforts difficile aisée

Moulage chauffage + refroidissement chauffage continu

Cycle court long

Tenue au choc assez bonne limitée

Tenue thermique réduite bonne

Chutes et déchets recyclables perdus ou recyclés en charges

Conditions de travail propreté émanation pour "méthode humide"

I.3.6.4. Définitions et types de résines

-Résine thermodurcissable : polymère transformée en un produit essentiellement infusible et

insoluble après traitement thermique (chaleur, radiation) ou physico- chimique (catalyse,

durcisseur).

-Résine thermoplastique : polymère pouvant être alternativement ramollie par chauffage et

durci par refroidissement dans un intervalle de température spécifique du polymère étudié. Les

résines thermoplastiques présentent l'aptitude à l'état ramolli, de se mouler aisément par

plasticité.

-Résine thermostable : polymère présentant des caractéristiques mécaniques stables sous des

pressions et des températures élevées (>200°C) appliquées de façon continue. Cette propriété est

mesurée en déterminant la température que peut supporter la résine durant 2000h sans perdre

la moitié de ses caractéristiques mécaniques.

-Elastomère thermoplastique : polymère fortement élastique.


18

I.3.6.5. Quelques exemples et principales différences entre résines TD et TP

a. Les résines thermodurcissables

Polyesters insaturés : C'est la résine la plus utilisée dans l'application

composite de grande distribution.

Une résine de polyester insaturé contenant un monomère insaturé

(généralement le styrène) est réticulée à température ambiante par addition d’un

catalyseur de type peroxyde organique et d’un accélérateur. Elle passe

successivement de l’état liquide visqueux initial à l’état de gel, puis à l’état de solide

infusible.

La réaction est exothermique et la température de la résine augmente

progressivement depuis le gel jusqu’à un maximum pour redescendre ensuite

lentement à la température ambiante.

Le durcissement sera d’autant plus rapide ou, si l’on préfère, le temps nécessaire

dans le moule sera d’autant plus court que la courbe de température en fonction du

temps se rapprochera davantage de la verticale.

La réaction de durcissement dépend de la réactivité de la résine, de la forme de

l’objet fabriqué (épaisseur, etc.), de la nature et du dosage du système catalytique.

Il existe différents types de résines :

- Orthophtalique : la plus courante ;

- Isophtalique : qui donne une meilleure tenue à l'humidité ;

- Chlorée : apportant une auto extinguibilité ;

- Bisphénol : possédant de bonnes caractéristiques chimiques et thermiques.

Tableau 5: Avantages et inconvénients Polyesters insaturés [14]

Avantages Inconvénients

Bonne accroche sur fibres de verre

Translucidité

Bonne résistance chimique

Mise en œuvre facile

Tenue en température (> 150 °C)

Prix réduit

Inflammabilité (sauf résines chlorées)

Tenue vapeur et eau bouillante

Retrait important (6 à 15 %)

Durée de conservation en pot limitée

Emission de styrène


19

- Vinylesters : On peut la considérer comme une variante des polyesters produite

à partir d'acides acryliques. Elles possèdent une bonne résistance à la fatigue et un

excellent comportement à la corrosion, mais demeure combustible.

- Phénoliques : Elles sont issues de la polycondensation du phénol et du formol

se caractérise par une bonne tenue au feu, sans fumée. Elles restent fragiles, sensibles

à l'humidité, difficiles à colorer et à mettre en œuvre.

Epoxydes : Elles résultent de la polyaddition de l'épichlorhydrine sur un polyalcool

et constitue la résine type des composites hautes performances HP. On distingue

deux classes de résines en fonction :

- Du durcissement à chaud ou à froid ;

- De la tenue en température (120-130 °C, ou 180-200 °C).

Tableau 6: Avantages et inconvénients Epoxydes [14]


Tenue mécanique, thermique, chimique et

fatigue

Faible retrait (1 à 2 %)

Excellente adhérence sur fibres

Auto-extinguibilité

Mise en œuvre facile, sans solvant

Prix élevé

Sensibilité à l'humidité et aux UV

Vieillissement sous température

Sensibilité aux chocs

Temps de polymérisation

- Polyuréthannes et polyurées : Dans l'application composite, on utilise surtout

des formules élastomériques dont la faible viscosité permet un bon remplissage du

moule. Les constituants sont livrés à l'état de prépolymères liquides :

- Polyols + polyisocyanates = polyuréthannes ;

- Polyéthers + polyamines = polyurées.

Tableau 7: Avantages et inconvénients Polyuréthannes et polyurées [14]


Facilité de moulage in situ

Tenue chimique

Vieillissement

Astaticité

Résistance mécanique réduite

Combustibilité

Coloration en masse difficile : foncée


20

- Polyimides : Ces résine sont surtout utilisées dans les composites HP, lorsque

l'on cherche une bonne stabilité sous hautes températures (> 250 °C). Elles restent

toutefois très onéreuses et difficiles à mettre en œuvre.

- Bismaldéides : Matrices très peu utilisées. Elles offrent une bonne tenue à la fois

au choc et en température, mais restent difficiles à mettre en œuvre.

Tableau 8: caractéristiques des résines TD[14]

Résines TD

Matrices TD

Mas

se

volu

miq

ue

(kg.m

-3)

Module

d'é

last

icit

é lo

ngit

udin

al (

Mpa)

Module

de

cisa

ille

me

nt

(Mpa)

Coef

fici

ent

de

Pois

son

Contr

ainte

de

ruptu

re

(tra

ctio

n)

MP

a

All

ongem

ent

à ru

ptu

re %

Coef

fici

ent

de

dil

atat

ion

ther

miq

ue

°C-1

? E G ? s r A a Epoxyde 1 200 4 500 1 600 0.4 130 2 11*10-5

Phénolique 1 300 3 000 1 100 0.4 70 2.5 1*10-5

Polyester 1 200 4 000 1 400 0.4 80 2.5 8*10-5

Polycarbonate 1 200 2 400 0.35 60 6*10-5

Vinylester 1 150 3 300 75 4 5*10-5

silicone 1 100 2 200 0.5 35

Uréthanne 1 100 700 à 7 000 30 100

Polyimide 1 400 4 000 à 19 000

1 100 0.35 70 1 8*10-5

b. Les résines thermoplastiques

Les polymères utilisés sont essentiellement des thermoplastiques techniques qui

présentent à l'état vierge de bonnes caractéristiques mécaniques. Un renforcement de fibres

courtes leur confère une tenue thermique et mécanique améliorée et, une bonne stabilité

dimensionnelle.

Ce sont donc essentiellement les suivants, qui possèdent tous une tenue en

température Supérieure à 100 °C et sont (hors POM) auto - extinguibles :

- Polyamide (PA), tenue au choc, bonne résistance à la fatigue et aux hydrocarbures;

- Polytéréphtalate éthylénique et butylénique (PET, PBT), bonne rigidité, bonne ténacité ;

- Polycarbonate (PC), tenue au choc ;

- Polysulfure de phénylène (PPS), résistance à l'hydrolyse;

- Polyoxyméthylène (POM), bonne tenue à la fatigue;

- Polysulforés (PSU et PPS), bonne stabilité chimique et à l'hydrolyse, peu de fluage, tenu au

chaud ;


21

- Polypropylène (PP), peu onéreux et assez stable en température, mais combustible.

De plus en plus, on utilise des thermoplastiques thermostables (tenue en température

> 200 °C et bonnes propriétés mécaniques), en particulier les suivants :

- Polyamide – imide (PA) ;

- Polyéther-imide (PEI) ;

- Polyéther-sulfone (PES) ;

- Polyéther-éther-cétone (PEEK).

Tableau 9: caractéristiques des résines TP[14]

Résines TP

Mas

se

volu

miq

ue

(kg.m

-3)

Module

d'é

last

icit

é lo

ngit

udin

al (

Mpa)

Module

de

cisa

ille

me

nt

(Mpa)

Coef

fici

ent

de

Pois

son

Contr

ainte

de

ruptu

re

(tra

ctio

n)

MP

a A

llongem

ent

à ru

ptu

re %

Coef

fici

ent

de

dil

atat

ion

ther

miq

ue

°C-1

? E G ? s r A a

PP 900 1 200 0.4 30 20 à 400 9*10-5

PPS 1 300 4 000 65 100 5*10-5

PA 1 100 2 000 0.35 70 200 8*10-5

PES 1 350 3 000 85 60 6*10-5

PEI 1 150 3 300 105 60 6*10-5 PEEK 1 300 4 000 90 50 5*10-5

III-6-6. Principales caractéristiques mécaniques des résines (réf. CETIM Mallard, Rapport DPE 1991):

Tableau 10: caractéristiques des résines TD et TP et métaux [14]

Résines nom φ (kg/m3) E (MPa) R (MPa) Prix (F/kg)

TD

Polyester 1300 3800 88 15

Vinylester 1200 3500 81 18

Epoxyde 1220 5200 121 40

Silicone 1550 1000 3 200

Polyimide 1217 3450 80 150

Phénolique 1350 3000 70 10

Polyamide 1130 1900 70 25

TP Polycarbon

ate

1100 2300 60 30

Polyester

saturé

1310 2800 55

Métaux Aluminium 2630 69000 358 13

Acier XC10 7850 210000 1000 10

Cuivre 8940 119000 350 11

Magnésium 1660 42000 280 27

Avec :φ (kg/m3) : Masse volumique

E (MPa) : Module d'Young

R (MPa) : Limite élastique en traction


22

Chapitre 02 : LES FACTEURS D’ETUDE DES BETONS

LISSES

L’étude de la composition d’un béton consiste à définir le mélange optimal des différents

granulats dont on dispose, ainsi que le dosage en ciment et en eau, afin de réaliser un béton dont

les qualités soient celles recherchées pour la construction de l’ouvrage ou de la partie d’ouvrage

en cause.

II.1 DIMENSION DES GRANULATS [2]

II.1.1. IMPORTANCE DE LA DIMENSION MAXIMALE D

L’utilisation de gros granulats contribue de façon très significative à l’augmentation de la

résistance du béton surtout en compression. Ainsi, elle permet de minimiser la quantité du liant

utilisé dans le mélange, ce qui signifie une diminution du phénomène de retrait.

Pour ces raisons, on a donc intérêt à le choisir aussi grand que possible.

Toutefois, le choix du diamètre maximal reste conditionné par :

L’ouvrabilité demandée ;

Les dimensions de l’ouvrage et l’épaisseur des pièces ;

L’espacement des armatures ;

L’enrobage des armatures.

II.1.2. EFFET DE PAROI [3]

C’est la plus ou moins grande difficulté qu’il y a à bien remplir un moule dans lequel les

surfaces en contact avec le béton (coffrages, armatures, gaines, etc.) sont plus ou moins

importantes par rapport au volume total à remplir de béton.

Pour un moule donné, l’effet de paroi est défini par le rapport D/r tel que :

D est la dimension maximale des granulats.

On a : D = d1 + (d1-d2) (x/y) dont :

d1 : la plus grande passoire sur laquelle on a recueilli le plus gros grain

d2 : la passoire immédiatement inférieure

x : proportion des grains retenus sur d1

y : proportion des grains retenus sur d2

r est le rayon moyen du moule à remplir.

On a : r =V

S avec :


23

V : volume à remplir de béton

V = Vm – Va, avec Vm le volume du moule, et Va le volume des armatures.

S : surface totale des armatures et parois du moule.

II.2 OUVRABILITE [1]

« L’ouvrabilité » ou « la maniabilité » est définie comme l’aptitude de mise en œuvre du

béton. Elle est fonction de la finesse du sable et de la teneur en eau.

La majorité des qualités de l’ouvrage comme la compacité, enrobage et adhérence des

armatures, étanchéité,…, dépend d’elle. C’est pourquoi on la considère comme une qualité aussi

importante que la résistance.

L’ouvrabilité peut s’apprécier par diverses façons, par exemple :

Le test de la maniabilité,

La mesure avec le plastimètre à rotation,

La méthode de l’étalement à la table à secousse,

Et la méthode d’affaissement au cône d’Abrams.

Parmi eux, les plus utilisés par les praticiens sont les deux derniers car ils ne nécessitent qu’un

matériel peu couteux, et ils sont faciles à exécuter.

Par ailleurs, ils permettent de caractériser la consistance du béton.

II.2.1. L’AFFAISSEMENT AU CONE D’ABRAMS OU SLUMP-TEST

Faisant l’objet de la norme NF P 18 305, l’essai consiste à remplir de béton un moule en

tôle tronconique (D = 20 cm, d = 10 cm, h = 30 cm), le remplissage s’effectue en trois couches

tassées avec une tige en acier de 16mm de diamètre et dont l’extrémité est arrondie, à raison de 25

coups par couche. On soulève en suite le moule avec précaution et on mesure l’affaissement.

La consistance est classée comme le suivant:

Tableau 11: Classe de consistance selon l'affaissement au cône d'Abrams[2]:

Classe de consistance Affaissement en cm Tolérance en cm

Ferme F 0 à 4 ± 1

Plastique P 5 à 9 ± 2

Très plastique TP 10 à 15 ± 3

Fluide F ≥16 ± 3


24

Figure 5 : Mesure de l'affaissement par le cône d'Abrams

II.2.2. ESSAI D’ETALEMENT SUR TABLE OU FLOW TEST

On démoule sur la table un tronc de cône de béton (D = 25 cm, d = 17 cm, h =12.5 cm)

rempli en deux couches et compacté à l’aide d’une tige à raison de 10 coups par couche. Puis on

le soumet à une série de 15 secousses de 15 secondes. On mesure le diamètre d’étalement et on

l’exprime en pourcentage par rapport au diamètre initial.

Pour l’essai d’étalement à la table à secousses, la consistance est classée selon l’étalement de la

pâte qui est indiquée dans le tableau suivant (exprimé en pourcentage) :

Tableau 12: classe de consistance selon l'étalement sur la table à secousse[2]:

Classe de consistance Etalement à la table en %

Très ferme 10 -30

Ferme 30 – 60

Normal 60 – 80

Mou 80 – 100

Très mou à liquide > 100


25

Figure 6 : Principe de flow test

II.3 RESISTANCE

La résistance du béton, surtout en compression, est considérée comme sa qualité essentielle.

L’obtention du béton ayant une qualité souhaitée est due à la mise en valeur des divers facteurs

ayant une influence sur sa résistance.

II.3.1. INFLUENCE DE LA QUALITE DU CIMENT [3]

La qualité du ciment, à savoir sa classe vraie de résistance désignée par FCE, influe sur le

dosage en ciment du béton, et ainsi que sur sa résistance. Alors dans l’étude du béton, il faut tenir

compte de cette classe vraie du ciment.

Exemple : Un ciment de la classe 42,5 par exemple présente une résistance comprise entre 42,5 et

62,5 MPa en 28 jours. Le béton fabriqué avec ce ciment présentera donc lui-même une résistance

plus ou moins importante fonction de cette classe vraie du ciment utilisé.

II.3.2. INFLUENCE DU DOSAGE EN CIMENT ET DU DOSAGE EN EAU [2]

II.3.2.1. Rapport C/E

Le dosage en eau et en ciment présentent deux effets totalement opposés sur la résistance

d’un béton. Si l’augmentation du ciment favorise son accroissement, un surplus d’eau entraîne sa

diminution. C’est pourquoi on a considéré le rapport C/E (ou E/C utilisé par certains chercheurs)

comme le facteur global intervenant dans la résistance du béton.

En effet, ce rapport nous permet d’exprimer la valeur de la résistance par une simple fonction

linéaire croissante comme par exemple celle de Bolomey:

R = K(C/E – 0,5)

Le coefficient K est censé contenir beaucoup de paramètres comme la nature et classe

du ciment, qualité des granulats, granulométrie du mélange, module de finesse du sable intensité

du serrage.


26

Puisque la résistance du béton est approximativement fonction linéaire de la classe vraie du ciment

FCE, de la qualité et de la dimension maximale des granulats, alors la formule de Bolomey peut

s’écrire :

Rb28 = GFCE (C/E -0,5)

Rb28 : résistance à la compression du béton à 28 jours (valeur moyenne) en MPa ;

FCE : classe vraie du ciment à 28 jours (valeur moyenne) en MPa ;

C : dosage en ciment en Kg/m 3 ;

E : dosage en eau totale sur matériau sec en litre/m3 ;

G : coefficient granulaire (fonction de D et de la qualité des granulats).

II.3.2.2. Dosage minimal en ciment

Les dosages en ciment des ouvrages en béton se font sur des critères de résistance donnés

dans les règles de conception et de calcul de ces ouvrages, ainsi que des critères de durabilité.

Pour assurer l’obtention de la résistance souhaitée, la quantité de ciment utilisée ne doit pas être

inférieure à la quantité minimale prescrite par les normes.

Les dosages minimaux en ciment indiqués dans la norme P 18 011 qui sont fonction du diamètre

maximal des granulats D sont donnés ci-dessous [en Kg/m3 de béton] :

C ≥550

√D5 , dans le cas d’environnement d’agressivité A2, c'est-à-dire moyenne ;

C ≥700

√D5 , dans le cas d’environnement de classes d’agressivité A3 ou A4, c'est-à-dire forte

ou très forte, ainsi que pour les bétons précontraints.

Le tableau suivant montre les dosages minimaux en Kg de ciment par m3 de béton qui sont indiqués

dans le BAEL 91. Ils permettent l’obtention de résistance caractéristique dans le cas courant et ils

sont indiqués en fonction de la classe du ciment et de la dimension maximale des granulats D et

en considérant dans chaque cas les fabrications de béton avec autocontrôle surveillé (AS), ou les

fabrications dans les conditions courantes (CC) c'est-à-dire moins rigoureuses.

Tableau 13: Les dosages minimaux des ciments indiqués par le BAEL91 : [2]

Classes de ciment 32,5 et 32,5 R 42 ,5 et 42,5R

Diamètre en mm AS CC AS CC

16

20

25

30

325 Kg/m3

400 Kg/m3

A justifier

300 Kg/m3

350 Kg/m3

A justifier

non admis

300 Kg/m3

350 Kg/m3

A justifier

325 Kg/m3

375Kg/m3

A justifier


27

II.3.3. INFLUENCE DE LA GRANULARITE

La granularité détermine la distribution dimensionnelle des grains d’un mélange

granulaire.

Le rapport G/S correspond au rapport des volumes absolus de gravier et sable et s’ils ont même

masse spécifique, il correspond au rapport des masses.

G

S=

gravier

sable

Pour G/S≤2 (valeurs les plus courantes), l’influence de la granularité sur les qualités

principales du béton est relativement faible, tandis que la résistance augmente plus sensiblement

pour des valeurs plus élevées de G/S surtout pour les bétons fermes ; mais pour de raisons

d’ouvrabilité, il ne convient pas de dépasser G/S = 2 à 2,2

Le tableau suivant montre les principales qualités des bétons en fonction du rapport G/S et

de leur granularité continue ou discontinue.

Tableau 14: Influence de la granularité sur les caractéristiques du béton : [2]

Caractéristiques

Appréciations concernant les bétons A G/S élevé par rapport à ceux à G/S faible A granularité discontinue par rapport à

ceux à granularité continue

Ouvrabilité Moins bonne surtout pour G/S> 2,2 Moins bonne surtout si G/S >2,2

Résistance en compression

Meilleure surtout pour G/S ≥ 2,2 Très légèrement supérieure

Résistance en traction Sans corrélation apparente Très légèrement inférieure

Module d’élasticité Sans corrélation très nette sauf pour le module statique un peu plus élevé en

fonction de G/S

Un peu plus élevé

Vitesse du son Sans corrélation très nette Légèrement supérieure

Indice sclérométrique Un peu supérieur Très légèrement supérieure

Retrait Sans corrélation très nette Moins élevé surtout si G/S > 2,2

Compacité, densité Légèrement plus élevée pour G/S >2,2 un peu plus élevée

II.3.4. IMPORTANCE DE L’ADHERENCE MORTIER-GRAVIER [2]

L’adhérence entre mortier-gravier est aussi considérée comme un facteur très important

qui entre dans la résistance du béton surtout en traction.

Si elle est faible, le risque de rupture augmente même si le gravier a une grande dureté. Ceci est

dû à la facilité du décollement des graviers au mortier.

Alors, pour que l’adhérence entre mortier et gravier soit bonne, il faut éviter les granulats pollués.


28

II.3.5. RESISTANCE DU BETON FRAIS [1]

Cette résistance intéresse plus particulièrement les fabricants pour le démoulage immédiat

(avant prise du ciment) d'éléments de grande série. Elle peut atteindre 0,3 à 0,4 MPa tandis que

celle en traction ne dépasse guère 1/100e de ces valeurs, soit 0,004 MPa.

À la suite d'études faites sur ce sujet, il semble que:

le rapport optimal C/E est voisin de 2,5 (soit E/C = 0,4, béton plutôt sec),

le rapport Sable/Gravier optimal est d'environ 0,38 (soit : G/S = 2,6 valeur élevée),

les granulats concassés donnent des résistances plus élevées que les granulats roulés,

la fréquence de la vibration est prépondérante (résistance triplée quand on passe de 3000

à 6000 périodes par minute).

Figure 7: La résistance du béton frais

II.3.6. INFLUENCE DE L’AGE SUR LE DURCISSEMENT DU BETON [2]

L’âge du béton influence sa résistance en compression. La formule ci-dessous qui est

déduite à partir de plusieurs essais montre cette liaison :

σj

σ7= 2,92-

1,77

log j

Cette formule n’est valable que pour j=âge du béton>7jours.

II.3.7. INFLUENCE DE LA TEMPERATURE ET DE L’HUMIDITE [2]

II.3.7.1. Température

La chaleur accélère la prise et le durcissement du béton (cas des bétons étuvés en

préfabrication), tandis que le froid allonge la durée de prise et peut même l’arrêter complètement.

Une formule très empirique permet de tenir compte grossièrement de différences importantes de

températures sur un chantier partant de l’hypothèse de la proportionnalité entre la vitesse de

réaction d’hydratation du ciment et de la température.

J(10 + t) = f (Formule de Nurse-Saul).


29

f : facteur de maturité, elle signifie que pour une température t0 à une âgeJ0 en jour donne

habituellement au béton une résistance suffisante, il faudra pour obtenir une résistance analogue

J1 pour une température t1.

On aura donc la maturité égale :

J0 (10+t0) = J1 (10+t1)

J1 = J0(10+t0)

(10+t1) (Température en °C)

Cette formule n’est valable que pour les ciments à durcissement normal type CEM I et

CEMII/A et B pour une température moyenne t comprise entre 5°C et 40°C.

II.3.7.2. Humidité

Le degré d’humidité du milieu de conservation a une influence importante sur la résistance

du béton. Des essais comparatifs montrent par rapport à la résistance de base sans cure, celle

obtenue sur des éprouvettes conservées à 28 jours dans l’eau ou en atmosphère humide. Les

différences sont consignées dans le tableau suivant :

Tableau 15: Influence de l'humidité sur la résistance du béton : [2]

Age (en jours) Humide Sec

28 100 -

90 130 127

180 150 134

365 179 138

730 190 140

De toute façon la dessiccation du béton est toujours défavorable essentiellement dans les

premiers jours et un manque de protection peut provoquer sur l’éprouvette une chute de résistance

de l’ordre de 10% et sur l’ouvrage, indépendamment de la baisse de résistance des risques de

fissuration ; d’où la nécessité de protéger la surface du béton mise en place par une cure du béton.

II.3.8. CLASSIFICATION ET DESIGNATION DES BETONS

La grande diversité de bétons a conduit à définir et préciser des critères de base pour leur

classification et leur désignation.

Les critères fondamentaux sont aux nombres de 5 :

La résistance à la compression à 28 jours exprimée en MPa qui est précédée de la lettre B

Tableau 16: Désignation des bétons :

B16 B20 B25 B30 B35 B40 B50 B60


30

Ces valeurs sont normalisées et correspondent aux 8 catégories de résistances

caractéristiques présentées.

La consistance qui représente son ouvrabilité, est caractérisée par l’affaissement au cône

d’Abrahms.

La granularité des granulats utilisés d/D : D étant le diamètre maximal des grains exprimés

en [mm].

Le dosage minimal en ciment en Kg/m3 de béton

La désignation du ciment d’après les indications normalisées par exemple :

CEM I 42,5, CEMII/B 42 ,5

Exemple : B25 P 0/20-300 CEMII/A 32,5.

Cette appellation désigne un béton de classe B25 (résistance caractéristique 25 Mpa) de

consistance plastique, de granularité 0/20 dont le dosage minimal en ciment CEMII/A 32,5 est de

300 Kg.m-3 de béton mise en place.

II.4 RETRAIT [3]

C’est un phénomène de raccourcissement qui accompagne la prise du ciment et le

durcissement du béton. On a les valeurs moyennes (en mm par m) :

En France : ∆l

l= 2. 10−4 à 3. 10−4

Région humide : ∆l

l= 1,5. 10−4 à 2. 10−4

Région très sèches : ∆l

l= 5. 10−4

La conservation du béton sous l’eau pendant le durcissement diminue beaucoup les effets de

retrait, c’est pourquoi il convient de tenir les pièces humides en les arrosant pendant leur

durcissement (cure du béton) ce qui permet de limiter le risque de fissuration du béton sous l’effet

du retrait.

II.5 DILATATION [3]

Le coefficient thermique dépend de la nature et de la grosseur du granulat ainsi que des

qualités propres du béton mais en général, on l’admet, en moyenne de 1.10-5;

Ce coefficient pourrait aller, de 0,6.10-5 à 1,4.10-5 par °C.

II.6 FLUAGE [3]

C’est un phénomène de déformation lente ou différée sous l’effet d’une charge fixe

indéfiniment appliquée.

Cette déformation varie avec la contrainte moyenne permanente imposée au matériau.


31

Elle est pratiquement complète au bout de 3 ans, et sa valeur est estimée à :

Δl = 4 à 5 ‰ longueur.

II.7 ELASTICITE [3]

Le module d’élasticité E est défini par le rapport:

E =contrainte unitaire

déformation relative= Rcj

∆l

l

Pour les projets courant, on admet:

Eij = 11 000 Rcj 1/3 (module de déformation longitudinale instantanée du béton) avec Rcj

résistance caractéristique à « j » jours.

Evj = 3 700 Rcj 1/3 (module de déformation différée) avec Rcj = 1,1 Rc28.

Il s’ensuit que : Evj ≈ EIJ

3

Notes : Eij, Evj, Rc28, Rcj sont exprimés en MPa.

II.8 EFFET « POISSON » [3]

En compression, comme en traction, la déformation longitudinale (dans le sens de l’effort)

est accompagnée d’une déformation transversale ; le coefficient de Poisson est le rapport entre ces

deux déformations en valeurs relatives. Il varie de 0,15 à 0,30 ; et il est d’autant plus élevé que le

béton est plus jeune ou moins résistant.

II.9 CORROSION DES BETONS [3]

Les bétons risquent de se dégrader en présence des phénomènes suivants :

II.9.1. LE GONFLEMENT DU AU SULFATE

En présence d’une forte concentration en sulfate, l’aluminate tricalcique et le sulfate de

calcium se combinent pour donner un trisulfate « éttringite » hydraté qui constitue un sel gonflant

par suite de fixation d’un grand nombre de molécules d’eau.

Pour éviter ce gonflement, les ciments contenants d’aluminate tricalcique en faible quantité sont

conseillés comme : CEM I ES ou CEM II/A et B ES ; ainsi que les ciments très chargés en laitier

comme CEM III/B, CEM III/C et CLC.

II.9.2. LA REACTION ALCALIS-GRANULATS

Dans les granulats, certains constituants amorphes et mal cristallisés de la silice (SiO2) sont

sensibles aux alcalis et peuvent en présence d’humidité réagir avec un hydroxyde alcalin provenant

du ciment (NaOH, Ca(OH)2) ; il se forme des silicates alcalins hydratés plus volumineux entraînant

la désagrégation du béton en présence d’humidité, qui se traduit par des fissurations, du faïençage


32

à mailles plus ou moins serrées, des gonflements provoquant des déformations éventuelles parfois

très importantes de la structure, des écaillages, des exsudations, des cratères superficiels. Les

granulats sensibles à ce phénomène sont ceux qui contiennent de l’opale (une silice hydratée),

ainsi que ceux qui contiennent de la dolomie ou du mica.

II.9.3. LA CARBONATATION

La carbonatation du béton est due à l’action de l’acide carbonique CO2 (dioxyde de carbone)

qui se trouve dans l’atmosphère (en faible quantité environ 0,5%) sur la chaux libérée par

l’hydratation des constituants anhydres du clinker.

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

Cette carbonatation qui progresse dans le béton à partir des faces en contact avec

l’atmosphère fait baisser le pH, franchement basique puisque de 13 dans un béton non carbonaté,

à des valeurs très inférieures (11,5 à 9), neutralisant ainsi progressivement l’alcalinité du béton et

son rôle « passivant » sur les armatures qui n’étant plus protégées, se corrodent.

II.10 LES PROPIETES DU TOPPING [15]

La couche d’usure tient un rôle très important sur l’aspect du béton lissé.

L’obtention d’un bon aspect du béton lissé est due à la mise en valeur des divers facteurs

ayant une influence sur sa résistance.

Trois caractéristiques conditionnent le choix d’une matrice, ce sont : l’accessibilité ; des

propriétés cibles ; la durabilité.

II.10.1. RESISTANCES MECANIQUES

La connaissance de ces caractéristiques a pour objectif de déterminer : la loi de

comportement mécanique complète des matériaux et certains seuils au-delà desquels le matériau

ne conserve plus ses fonctionnalités ;

II.10.2. INFLUENCE DE LA LUMIERE ET DE LA TEMPERATURE (durabilité)

Cette caractéristique parle des propriétés suivantes : résistance au vieillissement, résistance à

la fatigue, résistance au feu, résistance aux agressions chimiques, résistance au frottement,

résistance à l’usure.


33

Chapitre 03 : COMPOSITION ET DOSAGE DES BETONS

LISSES

III.1 CHOIX DES MATERIAUX EN FONCTION DES CONDITIONS CLIMATIQUES

ET L’ENVIRONNEMENT DE L’OUVRAGE

III.1.1. CHOIX DES MATERIAUX EN FONCTION DES CONDITIONS

CLIMATIQUES

III.1.1.1. Bétonnage par temps froid.

Bétonner par temps froid demande des précautions particulières. On appelle temps froid

une période d’un minimum de 3 jours consécutifs où la température descend au-dessous de 5

degrés.

Le problème du gel

La prise et le durcissement du béton sont retardés lorsque la température baisse. Plusieurs cas

sont à envisager :

Le béton n’a pas fait sa prise : le gel n’est pas dangereux, mais il faut revibrer le béton au

dégel pour lui redonner sa compacité initiale. Les performances du béton revibré ne sont

pas modifiées ;

Le béton pendant sa prise : dans ce cas l’action du gel est néfaste. Le béton est inutilisable.

Il faut démolir les ouvrages car le béton devient poreux avec une cohésion amoindrie et

une résistance mécanique nettement affaiblie ;

Le béton après la prise : dans ce cas les conséquences sont moins néfastes à condition qu’au

moment du gel, le béton ait une teneur en eau faible, une résistance supérieure à 5 MPa et

une température à peu près uniforme entre les divers endroits de l’ouvrage. Même après

plusieurs mois le béton peut être attaqué par la succession du gel et du dégel, surtout s’il

n’est pas compact, étanche et homogène.

Choix d’un ciment

Les ciments utilisés pour bétonner par temps froid devront être ceux qui sont à forte chaleur

d’hydratation :

CEM I 42,5R

CEM I 52,5 et 52,5R

CEM II/ A52,5 et 52,5R

Ciment Alumineux CA


34

Ciment Prompt naturel CNP

Les ciments CEMIII/B, CEMV/A et CLK-CEMIII/C

Choix des granulats

Les granulats sont choisis dans des qualités non gélives, non poreuses et résistantes. Ils doivent

être propre et ne pas comporter des parties gelées.

Choix des adjuvants

Les adjuvants sont indispensables pour le bétonnage par temps froid. On emploie :

des plastifiants réducteurs d’eau ;

des entraîneurs d’air ;

des accélérateurs de prise et de durcissement.

Choix des résines

Les résines sont choisies dans des qualités non gélives et le moins couteux, plus facile à

mettre en œuvre, à conserver.

III.1.1.2. Bétonnage par temps chaud :

On considère comme temps chaud une température supérieure à 25 degrés.

Effets de la chaleur

La chaleur diminue l’ouvrabilité du béton. Pour conserver l’ouvrabilité, on est obligé d’ajouter

de l’eau au béton. Pour une élévation de température de 10 degrés, on compte en général 10 litres

d’eau supplémentaire par m3 de béton. Le béton perd donc de sa résistance dans des proportions

de 5 à 8%. D’autre part, la chaleur accélère la prise. Une évaporation trop rapide de l’eau à la

surface du béton risque de provoquer des fissurations ainsi qu’une diminution de la résistance

superficielle du béton et une augmentation de la porosité.

Choix d’un ciment

Pour le bétonnage par temps chaud, l’utilisation de ciment à faible chaleur d’hydratation est

souhaitable :

CEM I 42,5

CEM II/A ou B 32 ,5 et 42,5

CEM III /A ou B 32,5 OU 42.5

Les ciments qui ont le sous classes R sont à éviter.

Les ciments à usages tropicale :

CEM II/A et B 42,5 UT

CEM IV/B 22,5 UT


35

Choix des granulats

L’utilisation de granulats non poreux propres et entreposés à l’abri des rayons de soleil ;

Choix des adjuvants

L’utilisation des adjuvants suivants est fortement conseillée :

Réducteurs d’eau ;

Fluidifiants ;

Rétenteurs d’eau ;

Retardateurs de prise.

NB : L’utilisation d’une eau propre et fraîche (on peut remplacer une partie de l’eau par de la glace

pilée).

Choix des résines

Les résines sont choisies dans des qualités :

non granulé ;

moins couteux ;

plus facile à mettre en œuvre, à conserver.

III.1.2. CHOIX DES CIMENTS EN FONCTION DE L’ENVIRONNEMENT DE

L’OUVRAGE

L’environnement dans lequel se situe un ouvrage peut être neutre, donc sans action

spécifique, et ne présente aucun risque sur la durabilité du béton, ou au contraire présenter

différents types d’agression nécessitant des précautions quant au choix des matériaux, donc du

ciment, et des protections complémentaires éventuelles.

Cet environnement agressif peut être :

Gazeux :

Auquel cas, l’agressivité dépend de l’humidité relative ambiante, de la pression, de la température,

du renouvellement des gaz dans le milieu…

Liquide :

Auquel cas, la concentration de l’agent agressif, la viscosité de la solution obtenue, la présence de

bactéries, ou de certaines algues sont à prendre en considération.

Solide :

Cas des produits stockés qui agissent par dissolution ou par extraction.


36

Suivant leur degré d’agressivité, tant physique que chimique, les environnements sont classés en

différentes catégories, permettant ainsi de prendre les dispositions nécessaires pour assurer la

pérennité des bétons constitutifs des ouvrages.

Le tableau suivant montre la classification de l’environnement selon le fascicule P 18-011 :

Tableau 17: Classe d'environnement selon le fascicule P 18-011[3] :

CLASSE D’AGRESSIVITE

A1 A2 A3 A4

DESCRIPTION Faiblement

agressif

Moyennement

agressif

Fortement

agressif

Très fortement

agressif

Concentrations des agents agressifs dans le milieu en mg /l

CO2 agressif 15-30 30 à 60 60 à 100 > 100

SO42- en solution 250-600 600 à 1500 1500 à 6000 > 6000

NH4+ 10-30 30 à 60 60 à 100 >100

Mg2+ - 300 à 1500 1500 à 3000 >3000

Ions sulfates dans le sol

SO42- dans le sol

sec

0 ,24 à 0,6% 0,6 à 1,2% 1,2 et 2,4% >2,4%

SO42- extrait du

sol par l’eau

1200 à 2300 mg /l 2300 à 3700 mg /l 3700 à 6700 mg /l >6700 mg /l

pH du milieu

pH 6,5 – 5,5 5,5 à 4,5 4,5 à 4 < 4

Pour réaliser un béton compact de bonne qualité, le choix du ciment se fait selon les classes

d’agressivités :

Pour la classe A1 : puisque l’environnement est faiblement agressif, il n’y a aucune précaution à

prendre pour la réalisation de l’ouvrage. Toutefois, le ciment CEM I est recommandé sinon on

utilise un léger surdosage.

Pour la Classe d’agressivité A2 :

Lorsqu’ un béton doit être confectionné dans un environnement comportant l’un des agents

agressifs mentionnés ci-dessus et dans les proportions correspondantes, il est nécessaire de

rechercher « le niveau de protection 2 » :

utiliser un dosage en ciment ≥ 550√D5

avec D diamètre maximal des granulats [mm] ;

limiter le rapport massique : eau/ciment ≤ 0,55 ;

prévoir un enrobage des armatures d’au moins 30 mm pour les bétons armés ;

choisir un ciment adapté au type d’agression :


37

En présence d’eau de mer, c'est-à-dire ouvrage totalement immergé, on a recommandé

les ciments suivants : CEMI (PM) ; CEMII/A (PM) (Z ou L) avec deuxième

constituant principal pouzzolane Z ou calcaire L ; ciment alumineux fondu CA, et

CNP.

En présence d’eau à haute teneur en sulfate (SO42-), on a recommandé les ciments

suivants : CEMI (ES) ; CEMII/A (ES) ; CEM V/A et CA.

En milieu acide, les différents ciments à utiliser compte tenu des concentrations

indiqués sont : CEMI à teneur réduite en C3S et C3A ; CEMII/A ou B (à pourcentage

réduit, inférieur à 5%, du C3A du clinker) ; CEM III / A (si la teneur en laitier≥60%),

B ou C ; Ciment alumineux fondu CA ; CNP.

Classe d’agressivité A3 :

Ces concentrations exigent « le niveau de protection 2 » avec en plus les dispositions suivantes :

Utiliser un dosage en ciment C≥ 700√D5

;

eau/ciment ≤ 0,5 ;

enrobage des armatures ≥ 40 mm ;

Utiliser un ciment en fonction de type d’agressivité :

En présence d’eau de mer, les mêmes ciments que pour A2 conviennent.

En présence de sulfate, les mêmes ciments que pour A2 conviennent aussi en signalant

que pour CEM I et pour le CEMII/A, C3A ≤ 5%.

En milieu acide, on a: CEM III/B ou C ; CEMV/A ou B et CA.

Classe d’agressivité A4 :

On exige, le respect des mêmes dispositions que pour la classe A3 mais avec en plus une protection

externe du béton (enduit, peinture, ...).

Les mêmes ciments utilisés pour la classe A3 peuvent convenir mais avec un léger surdosage et

surtout en protégeant le béton comme il est indiqué ci- dessus.

N-B : Pour l’environnement non agressif Ao, la concentration des agents agressifs est inférieure à

A1, il n’y a pas des exigences sur le choix des matériaux.

III.2 EXEMPLE DE METHODE DE COMPOSITION DE BETON : LA METHODE

DREUX-GORISSE [2]

Il y a beaucoup de méthodes pour formuler un béton. Malgré leur différence, leurs objectifs

sont les mêmes, c’est d’obtenir un béton ayant les meilleures caractéristiques possible.

Pour cette raison, certaines méthodes sont semblables c'est-à-dire de même principe.


38

III.2.1. LE PROBLEME: METTRE AU POINT UN BETON DE QUALITE

Le béton classique désigne les bétons hydrauliques exclusivement réalisés avec les

matériaux de bases, c’est à dire le gravier, le sable, le ciment et l’eau et dont la résistance à 28

jours est comprise entre 20 et 40Mpa. La conception d’un béton nécessite de doser chacun de ses

constituants dans des proportions qui permettent de garantir :

une résistance à la compression à 28 jours : Rc28 ;

une consistance de la pâte adaptée à la mise en œuvre sur le chantier : l’ouvrabilité quantifiée

par l’affaissement au cône d’Abrams;

un volume de béton en place de 1m3.

Un béton conforme ou de qualité est un béton qui vérifie ces trois critères.

III.2.2. LES GRANULATS: L'OSSATURE ET LA COMPACITE DU BETON

La qualité d’un béton dépend des caractéristiques des granulats. Il n’est donc pas possible

d’utiliser n’importe quel granulat pour faire un béton de qualité. Il faut que les granulats possèdent

des caractéristiques particulières, comme la granularité ou la teneur en fine du sable.

Ainsi, Il faut au préalable vérifier que les granulats possèdent bien ces caractéristiques. Par défaut

et dans la mesure du possible, il faut les améliorer pour leurs donner ces caractéristiques.

Il est également important de connaître les caractéristiques physiques de chaque granulat pour

opérer dessus et doser le béton.

Il faut donc vérifier les critères de qualité des granulats et de déterminer leurs caractéristiques

physiques pour élaborer un béton de qualité :

Le gravier :

Evaluer le diamètre maximal des grains ;

Vérifier la continuité de sa granularité ;

Définir ses masses volumiques apparente et absolue.

Le sable :

Vérifier la continuité de sa granularité ;

Vérifier la finesse du sable en la quantifiant par le module de finesse ;

Améliorer les sables de mauvaise qualité granulaire ;

Vérifier que le sable ne contient pas trop de fines en vérifiant sa propreté ;

Définir ses masses volumiques apparente et absolue ;

Définir les variations de masse volumique apparente produites par le phénomène de

foisonnement.


39

Le mélange granulaire :

Une fois ces critères vérifiés, les granulats doivent être mélangés pour obtenir la meilleure

compacité possible, c’est à dire obtenir le mélange qui contient le plus de matière ou le moins de

vide possible.

Rechercher les proportions donnant la meilleure compacité de mélange ;

Vérifier la qualité granulaire des mélanges.

III.2.3. LE CIMENT: LA COLLE

Le ciment étant le liant, la colle, la qualité du béton dépend directement des caractéristiques

du ciment.

Il est donc nécessaire de mesurer les caractéristiques physiques et mécaniques du ciment.

Déterminer sa classe vraie de résistance ;

Déterminer ses masses volumiques ;

Déterminer ses temps de prises.

III.2.4. LE BETON: UN MATERIAU DE CONSTRUCTION

La méthode Dreux-Gorisse permet de prévoir les dosages de chacun des constituants du

béton pour obtenir un béton conforme aux critères définis précédemment. Mais, il s’agit d’un

modèle. Cela signifie que cette méthode approche de façon significative les paramètres influant

sur la résistance, l’ouvrabilité, et le volume. Mais cela reste une approche, une approximation de

la réalité. Les dosages fournis par cette méthode sont significatifs. Ils permettent donc d’approcher

les critères de qualité d’un béton mais s’en décalent toutefois légèrement. Il est donc nécessaire

d’ajuster le dosage par l’expérimentation pour combler les limites de la méthode Dreux- Gorisse

en répondant plus précisément aux critères de qualité du béton. Le dosage est également à ajuster

en fonction de l’humidité des granulats utilisés.

III.2.5. OBJECTIFS DE LA METHODE

Cette méthode vise à déterminer le dosage en matériaux pour élaborer un béton classique.

Elle vise à approcher trois critères de qualité d’un béton :

Obtenir un m3 de béton en place ;

Obtenir une résistance à la compression et à 28 jours, Rc28 ;

Obtenir une ouvrabilité du béton caractérisée par l’affaissement au cône d’Abrams.


40

III.2.6. PRINCIPE DE LA METHODE

Pour compenser dans le sens de la sécurité l’approximation de la méthode en termes de

résistance de béton, le dosage est établi pour un béton dont la résistance souhaitée est majorée de

15%.

La méthode est ensuite basée essentiellement en établissant les liens directs qui existent entre

le ciment et l’eau d’une part et le sable et le gravier, d’autre part.

En effet, le ciment réagit avec l’eau pour former la colle. Il existe donc une proportion directe

entre la quantité de ciment et la quantité d’eau. La quantité d’eau dépend de la quantité de

ciment et réciproquement, la quantité de ciment dépend de la quantité d’eau. Cette proportion

est quantifiée par un rapport C/E, qui représente la masse de ciment par rapport à la masse

d’eau.

De même le sable comble les vides entre les graviers pour obtenir une bonne compacité. Il

existe donc un lien direct entre le gravier et le sable. La proportion de sable est liée à la

proportion de gravier et réciproquement. Ces proportions sont exprimées en pourcentage. La

méthode permet de définir la proportion en pourcentage du volume absolu de sable et de

gravier présent dans le mélange granulaire.

III.2.6.1. Dosage en ciment et en eau

Résistance visée

Par sécurité, la résistance visée, représente une majoration de 15% de la résistance désirée. Ainsi

la résistance visée est : Rb = 1,15 Rc28

Dosage en ciment et en eau

Le dosage en eau et ciment dépend de la résistance visée, et de la qualité du ciment et des

granulats. Ainsi expérimentalement, on établit une relation entre l’ensemble de ces paramètres :

Rb = G FCE(C / E - 0,5)

Où : Rb : résistance visée à 28 jours en MPa

G : Coefficient granulaire qui représente la qualité des granulats

FCE : Classe vraie du ciment en MPa

C : Dosage en ciment en Kg/m3

E : Dosage en eau en Kg/m3


41

Le coefficient granulaire G dépend de la qualité de granulat et de diamètre maximale de grains.

Tableau 18: Valeurs approximative du coefficient granulaire G:[2]

Qualité des granulats D [mm]

D ≤ 16 20 ≤ D ≤ 40 D ≥ 50

Excellente 0,55 6,60 0,65

Bonne 0,45 0,50 0,55

Passable 0,35 0,40 0,45

Cette relation permet de déterminer le rapport C/E :

C / E = Rb / (G FCE) + 0,5

Il est à observer au travers cette relation que le dosage en ciment est d’autant plus important

que la résistance visée du béton soit forte. Inversement, le dosage en ciment diminue lorsque la

classe de résistance du ciment augmente. Pour une résistance visée, Il y a également moins besoin

de ciment lorsque la qualité ou la dimension des granulats augmentent.

Dosage en ciment

En intégrant l’ouvrabilité désirée, expérimentalement, et à partir du rapport C/E, il est possible de

déterminer le dosage en ciment par l’abaque suivant.

Dosage approximatif en ciment en fonction de C/E et de l'ouvrabilité désirée

Figure 8: Abaque de Dreux [5]


42

La détermination du dosage en ciment s’obtient par cet abaque à double entrée. En abscisse,

la valeur de l’affaissement désirée est entrée et en ordonnée le rapport C/E. L’intersection des

deux entrées, indique la sortie : la courbe donnant le dosage en ciment C en kg. Cette intersection

des deux entrées peut se faire directement sur une courbe de dosage en ciment. Dans le cas

contraire la courbe du dosage en ciment est obtenue par interpolation de celles connues.

Dosage en eau

Connaissant le dosage en ciment C et la valeur du rapport C/E, on peut en tirer une valeur

approximative du dosage en eau E.

Il est à observer que plus l’ouvrabilité désirée est importante plus il faut d’eau et plus il faut de

ciment.

De même le dosage en ciment est limité à 400 kg/m3 de béton en place. Au-delà le ciment

et l’eau seraient en trop forte concentration dans le béton. Cela aurait pour effet de produire des

fissures de retrait.

Ainsi, pour des rapports C/E et une ouvrabilité à atteindre qui nécessiteraient plus de 400kg

de ciment, le dosage en ciment est limité à 400kg et l’ouvrabilité désirée est atteinte en ajoutant

un fluidifiant au béton.

Ajustement du dosage en eau

Le dosage en eau déterminé est indiqué pour mouiller tous les grains du mélange granulaire d’un

diamètre représentatif maximal, D=25mm. Pour les autres diamètres, il faut majorer ou minorer

ce dosage selon ce diamètre D.

Tableau 19: correction du dosage en eau selon le diamètre maximal D du mélange

granulaire : [2]

D (mm) 10 12.5 16 20 25 31,5 40 50

Correction en % +9 +6 +4 +2 0 - 2 - 4 -6

III.2.6.2. Dosage en pourcentage (en volume absolu) des granulats

L’étude des mélanges granulaires a montré que quel que soit les dosages en sable et en

gravier, la granularité du mélange obtenu peut être représentée et approchée par deux segments de

droite. Cette courbe simplifiée est une modélisation de la courbe réelle.

Courbe de référence ;

Elle peut être entièrement déterminée à partir de seulement trois points appelés

respectivement, O : origine, A : point de brisure et B : extrémité.


43

Le point d’origine O est fixé à 0% de tamisats sur le plus petit tamis, 0.080mm.

Ce point est repéré par ses coordonnées : O [0.080 ; 0] ou (en module de tamis) O [20 ; 0]

De même, l’extrémité B se situe sur le tamis, D du gravier, avec 100% de tamisats.

Ce point est repéré par ses coordonnées : B [D ; 100]. D est défini par la norme EN 206-1 comme

suit :

Passant au tamis D’ = 1.58D ≥ 99 % ;

Passant à D ≥ 85 % et ≤ 99 % ;

Pour le point de brisure A :

Abscisse XA :

XA = D / 2 si D ≤ 20 mm ;

XA se trouve sur le milieu géométrique du segment [5 ; D] (ou [38 ;

mod(D)])

Ordonnée YA :

YA = 50 - √D + K + Ks+ Kp

Où :

D : diamètre maximal en mm ;

K : terme correcteur qui dépend du dosage en ciment, de la forme des granulats et de

l’intensité du serrage.

Tableau 20: Les valeurs de K: [2]

Vibration Faible Normale Puissante

Format des granulats Roulé Concassé Roulé Concassé Roulé Concassé

Dosage en

ciment

En Kg/m3

400+Fl -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

Ks : terme correcteur (si le module de finesse Mf du sable est différent de 2,5)

Ks = 6 Mf - 15

Kp : terme correcteur (si le béton est pompable)

5 < Ks < 10 ; si le béton est destiné à être pompé.


44

Figure 9: Exemple de courbe de référence [2]

Lignes de partage

Une méthode graphique appelée la ligne de partage permet de déterminer les proportions

de gravier et de sable.

La ligne de partage joint le point d'ordonnée 95% de la courbe granulaire du plus petit

granulat au point d'ordonnée 5% de la courbe granulaire du plus gros granulat. Le point

d’intersection entre cette ligne et la courbe théorique du mélange optimum indique les proportions

en pourcentage de volume absolu de sable et de gravier. Ces proportions sont lues sur le

pourcentage de tamisats correspondant à ce point d’intersection. Ce pourcentage indique la

proportion de sable, le complément donne la proportion de gravier : s et g.

Figure 10: Exemple de ligne de partage [2]


45

III.2.7. DOSAGE EN MASSE DES GRANULATS

Coefficient de compacité

La meilleure compacité est obtenue en vérifiant les proportions du mélange granulaire.

Mais indépendamment de cela, elle dépend également du diamètre, D des granulats, des conditions

de vibration du béton et de sa plasticité.

Tableau 21: Coefficient de compacité Γ : [2]

Consistance Serrage Diamètre maximal D (mm)

5 10 12,5 20 31,5 50 80

Molle

Piquage 0,750 0,780 0,795 0,805 0,810 0,815 0,820

Vibration faible 0,755 0,785 0,800 0,810 0,815 0,820 0,825

Vibration normale 0,760 0,790 0,805 0,815 0,820 0,825 0,830

Plastique

Piquage 0,760 0,790 0,805 0,815 0.820 0,825 0,830



Vibration puissante 0,775 0,805 0.820 0,830 0,835 0,840 0,845

Ferme



Vibration puissante 0,785 0,815 0,830 0,840 0,845 0,850 0,855

Ces valeurs sont convenables pour des granulats roulés sinon il conviendra d'apporter les

corrections suivantes :

sable roulé et gravier concassé : - 0,01 ;

sable et gravier concassé : - 0,03.

Quelles masses de gravier et de sable correspondent aux proportions du mélange granulaire? La

réponse s’obtient par la connaissance de la compacité du béton et des masses volumiques absolues

des matériaux.

Dosage en masse

La compacité du béton représente le volume de matière solide (ciment et granulats). Si nous

considérons le m3 de béton (soit 1000 L), on a :

Vsolides = Γ×1000.

Vsolides = Vciment + Vsable + Vgravier.

Vgranulats = Γ ×1000 – Vciment.


46

Soient, 𝜸C, 𝜸S et 𝜸G respectivement les masses spécifiques du ciment, du sable et du gravier,

on a :

Sable = (Γ 1000 – 𝜸C) ×S ×𝜸S [Kg/m3].

Gravier = (Γ 1000 – 𝜸C) ×G×G [Kg/m3].


47

Chapitre 04 : PROCEDES DE MISE EN ŒUVRE DU

BETON LISSE

INTRODUCTION

Pour fabriquer le béton lissé, il faut tout d’abord doser les constituants, en référence à une

formule sélectionnée, puis assurer un mélange aussi homogène que possible et un aspect plus

lisse. La chaîne de fabrication du béton lissé passe par quatre étapes: le stockage, le dosage, le

malaxage et enfin la finition.

IV.1 PROCESSUS DE FABRICATION DU BETON LISSE

La fabrication d’un béton lissé doit être faite en série continue.

IV.2.1. STOCKAGE

Pour la plupart des chantiers, les granulats sont stockés à l’air libre.

Mais souvent dans les centrales à béton et dans les usines de préfabrication, les granulats

sont souvent stockés en silos, ce qui présente l’avantage d’une teneur en eau plus régulière mais qui

n’en exclut pas complètement le contrôle.

Il faut protéger aussi le ciment de l’humidité. Il faut organiser l’entrée et la sortie des sacs

de façon que certains d’entre eux ne risquent pas de trop vieillir.

IV.2.2. DOSAGE

Le dosage est l’ensemble des opérations permettant de remplir les constituants dans le

malaxeur de sorte que ses proportions fixées par les formules nominales soient respectées.

Le dosage se fait en référence à des consignes qui sont déterminées à partir de la formulation

théorique, et par les paramètres d’état des constituants (teneur en eau, absorption d’eau des

granulats…). Dans la pratique, les quantités de matériaux effectivement utilisées dans une gâchée

changent en plus ou en moins, par rapport aux formules théoriques à fabriquer.

Les Tolérances respectés lors de dosage sont définit sur le tableau 22.


48

Tableau 22: Tolérances respectés selon la norme EN 206-1

Composants Tolérances Ciment

Eau

Ensembles des granulats

Additions utilisées en quantités 5% de la masse de ciment

3 % de la quantité requise

Adjuvant et additions utilisées en quantités 5 % de la masse de ciment 5 % de la quantité requise

IV.2.3. MALAXAGE

Le malaxage des matériaux se fait en général à l’aide d’appareils mécaniques : malaxeurs et

bétonnières.

Les bétonnières sont des cuves basculantes pour les plus petites ou des cuves à axe «

horizontal » pour les plus grandes. Les cuves sont pourvues de palettes qui assurent le mélangeage

des différents constituants pour les cuves basculantes : 50-200 L, et peut atteindre 1 m3 pour les

bétonnières à axe horizontal.

IV.2 TECHNIQUE DE MISE EN ŒUVRE DU BETON LISSE [16]

Un béton lissé est une succession de couches : la couche de béton ; et la couche d’usure

comportant une fine couche de résine.

IV.3.1. LA COUCHE DE BETON DE SUPPORT

IV.3.1.1. Epaisseur

L’épaisseur courante pour des sols en béton lissé est généralement de 10 cm, mais peut

être diminuée localement à 8 cm. Lorsque des canalisations sont accrochées sur le support, une

épaisseur plus importante doit être envisagée car elles ne peuvent absolument pas se trouver près

de la surface à lisser, d’autant plus que des joints de retrait doivent être sciés sur un tiers de

l’épaisseur.

IV.3.1.2. Principe

C’est une couche de béton suivie d’un traitement de surface. Les précautions à prendre

lors du coulage sont :

maintenir une vitesse de bétonnage aussi constante que possible ;

vibrer béton pour avoir la compacité maximale par diminution des vides d’air ;

Apres six heures de temps, talocher ou surfacer avec un taloche mécanique ou

hélicoptère.


49

IV.3.2. LE SAUPOUDRAGE ou COULIS

Le saupoudrage est composé d’un mélange sec d’une part 15 à 20 % de ciment (CEM I

42,5 N) d’autres parts 70 à 80 % de matériau résistant à l’usure ayant une granularité étudiée.

Des pigments peuvent être additionnés au mélange.

IV.3.2.1. But

Cette opération consiste à incorporer une certaine quantité de mélange durant le talochage

de façon à renforcer la couche supérieure du béton et pour assurer la réussite de l’aspect extérieur

du béton. C’est ce qui est communément appelé le surfaçage.

IV.3.2.2. Principe

Ce mélange est saupoudré sur la dalle puis le lissage à l’hélicoptère recommence pour faire

rentrer le quartz dans le béton et lisser la surface. L’eau superflue dans la pâte de mortier

talochée sert d’eau de gâchage pour le mélange saupoudré. Il en résulte une couche

supérieure bien adhérente et à faible rapport E/C ;

NB : Plus le saupoudrage est entamé rapidement, plus le mélange s’intègre facilement dans

le béton.

Le mélange de saupoudrage est incorporé à raison de 4 à 6 kg/ m2 de surface.

Ce travail de lissage dure plusieurs heures en fonction de la surface à traiter et du rendu

souhaité ; afin d’obtenir un aspect homogène.

Cette couche se fait en deux couches successives : la première couche destinée en couche

d’accrochage d’épaisseur 2mm ; suivi d’une deuxième couche d’épaisseur 5mm.

IV.3.3. FINITION DE TEINTE

La teinte générale du béton est apportée par les constituants du béton. Le ciment, gris ou

blanc, les éléments les plus fins du sable, les ajouts,… donnent au béton sa teinte finale. Les

différentes expressions colorées du béton relèvent de deux procédés distincts : coloration dans la

masse et coloration en surface.

Des pigments d’origine minérale stables aux U.V. peuvent être ajoutés à la couche de

finition ou colorer toute la masse du béton. Les pigments doivent résister au caractère alcalin du

ciment.


50

En fonction de leur granulométrie, les pigments de teinte identique ont des pouvoirs

colorants différents. Il convient d’en tenir compte pour leur dosage qui doit être effectué avec

précision.

On considère qu’en cas d’emploi de pigment à haut pouvoir colorant, des dosages de 3 à

5 % par rapport au poids du ciment donnent des teintes satisfaisantes.

La couleur du ciment joue également un rôle non négligeable sur la teinte finale de la dalle

en béton.

IV.3.4. SURFAÇAGE ou POLISSAGE

Cette opération s’effectue lorsque le béton est accessible c’est-à- dire quatre à six heures après le

saupoudrage.

IV.3.4.1. But

Avoir une surface lisse et brillante.

IV.3.4.2. Matériels utilisés

Taloche mécanique ou hélicoptère;

Disque abrasive: de grain de 80, 120, 180 selon la finition voulue;

Truelle.

IV.3.4.3. Principe

Il suffit de plusieurs passages de taloche; des machines différentes sont utilisées ou les pales

des hélices sont changées en fonction des finitions désirées. Un lissage manuel doit être effectué

le long des murs, dans les coins et à tous les endroits non accessibles par les plus petits modèles

d’hélicoptère afin d’obtenir un aspect uniforme jusqu’aux bords.

IV.3.5. SCIAGE DES JOINTS

IV.3.5.1. But

Les joints de retrait séparent, garnissent, masquent un interstice entre deux éléments de

nature différente ou identique.

IV.3.5.2. Principe

Le séchage et le retrait évoluant sensiblement plus rapidement dans la partie supérieure

du revêtement, il convient de provoquer un affaiblissement de la dalle dans cette zone en sciant


51

des joints de retrait, ce qui permet de localiser les fissures probables à l’endroit des amorces

pratiquées.

Même en prenant toutes ces précautions, l’apparition de quelques fissures erratiques non

contrôlées ne peut être totalement exclue.

Le sciage est la méthode la plus usuelle pour créer ce type de joint. La profondeur

minimale du joint est égale au tiers de l’épaisseur du dallage. En cas de joints décoratifs, ceux-

ci peuvent être moins profonds.

La largeur des joints à l’exécution varie de 3 à 5 mm.

L’idéal est de diviser les grandes surfaces en des champs de forme carrée ou en panneaux

dont le rapport longueur/largeur ne dépasse pas 1,5.

Les joints sont généralement réalisés tous les 4 mètres par sciage mécanique.

Pour des raisons esthétiques, des entre-distances plus réduites (par exemple 1,20 m ou 90

cm…voire plus petites) peuvent être envisagées.

IV.3.6. LA COUCHE DE FINITION EN RESINE

C’est la dernière couche qui constitue un béton lissé c’est-à-dire la couche qui reçoit

directement les différentes sollicitations. Cette couche est faite avec de la résine. Elle est mise en

œuvre six à quelques heures après le surfaçage.

Les couches de finition appelées « topping » sont généralement des mélanges préfabriqués

en usine. Les résines sont constituées d’une pellicule millimétrique appliquée par couches

idéalement quatre, dans une multitude de couleurs.

Les produits à base de résines présentent des avantages comme l’étanchéité ou le coulage

en couches minces qui peut être intéressant en rénovation ou si l’épaisseur disponible est trop faible

pour pouvoir couler un sol en béton.

Ces résines peuvent être coulées sur de nombreux supports : béton, carrelages, bois,…mais

il faut savoir que si les supports travaillent (dilatation et retrait), les résines se fissurent. En outre,

il faudra s’assurer que le support soit bien plat car si les résines sont auto-lissantes (c’est-à-dire

qu’elles comblent les trous), elles sont badigeonnées à raison de 10 à 12 m2/L pour la première

couche et 6 à 8 m2/L pour la deuxième couche.


52

En général, ces résines sont appliquées sur des sols où des critères bien spécifiques sont

requis comme, l’ultra-propreté au niveau de l’hygiène (alimentaire par exemple) ou la résistance

chimique à des produits bien spécifiques.

Ces résines doivent être appliquées sur des surfaces polies et propre pour permettre

l’accrochage du produit à une surface ouverte et perméable; sur des revêtements lissés à

l’hélicoptère, la surface est complètement fermée et l’accrochage durable n’est possible qu’en

rendant au préalable le support lisse.

Pour conclure, dans les petits espaces comme les salles d’eau, les engins de lissage n’auront

pas le recul nécessaire et la mise en œuvre devra se terminer à la main, ce qui se traduira

instantanément dans le prix. Ce type de sols convient peu à des locaux exigus, difficiles d’accès, à

des pièces cloisonnées ou à des sols de formes variées et complexes. Un sol en béton lissé s’avère

plus économique pour l’entièreté du rez-de-chaussée d’une maison ou pour un living large ou

spacieux.

PARTIE II:

ETUDE

EXPERIMENTALE

Etude expérimentale |Chapitre 05

53

Chapitre 05 : CARACTERISATION DES

MATERIAUX

INTRODUCTION

Les négligences sur certaines caractéristiques des matériaux utilisés comme la

granulométrie, la pureté de l’eau de gâchage, la classe vraie de résistance du ciment peuvent

aboutir à des effets non souhaités sur la qualité voulue du béton support dans le béton lissé.

Ainsi, dans l’étude du béton lissé, on détermine les dosages de chaque composant

après avoir déterminé leurs caractéristiques.

Alors, les différents essais de laboratoire, qui ont pour but de caractériser chimiquement et

physiquement les composants qui entrent dans la confection du béton lissé sont

indispensables.

V.1. LES GRANULATS

V.2.1. PROVENANCE ET NATURE

V.2.1.1. Graviers

Nous utilisons des graviers locaux qui proviennent de la carrière du PK13 Iavoloha.

Ce sont des granites, qui se présentent sous forme de gros blocs, qui sont concassés sur place

pour les transformer en matériaux de constructions (moellons, caillasses, graviers,…).

Ils sont inertes et non gélifs.

V.2.1.2. Les sables

Nous utilisons des sables siliceux provenant de la carrière d’Iavoloha. Ils ont la forme

anguleuse des granulats concassés et sont aussi inertes.

V.2.2. ANALYSE GRANULOMETRIQUE

V.2.2.1. Équipement nécessaire

On utilise :

Une tamiseuse électrique ;

Des tamis à mailles carrés dont la dimension nominale sera donnée par la grandeur de

l’ouverture carrée ;

Des cuves pour récupérer les tamisats et un couvercle pour couvrir le tamis ;

Une balance.

Calcul du module des tamis ou des passoires :


54

Pour un tamis : 31 + 10logd.

Pour une passoire : 30 + 10logd.

V.2.2.2. Les processus:

Prendre une prise M (en kg) supérieure ou égale à 0.2D où D est le diamètre

maximal (en mm);

On recueille l’échantillon dans une tare ;

Prendre le poids de la prise d’essai ;

Etuver la prise à 105°C ;

Déterminer la teneur en eau de l’échantillon ;

Laisser se refroidir en l’étalant au sol ;

Peser l’ensemble sec ;

Puis on procède au tamisage.

Il y a deux manières pour le faire.

Utilisation de la tamiseuse électrique :

On utilise une série de tamis emboités les uns sur les autres dont la progression des

ouvertures est croissante du bas vers le haut. En dessous, on dispose d’un fond

étanche qui permet de récupérer les fillers, et au-dessus un couvercle qui empêche

toute perte de matériaux pendant le tamisage et surtout pour éviter la dispersion des

poussières ;

On verse le granulat sur le tamis supérieur, et on met le couvercle ;

On fait fonctionner la tamiseuse ;

Le tamisage sera arrêté lorsque les refus ne varient plus et ils sont cumulés dans des

cuves différentes avant de procéder au pesage.


55

Photo 1: Analyse granulométrique

Les refus de chaque tamis sont classés dans des cuves différentes.

Après le tamisage, les pourcentages pondéraux des tamisâts sont déterminés par le

« principe de refus cumulés » :

Soit mi la masse des refus d’un tamis et Mi la masse des refus cumulés dans un tamis, on a :

Mi=∑ 𝐦𝐢𝐢𝐧

Refus%= 𝐦𝐚𝐬𝐬𝐞 𝐝𝐞 𝐫𝐞𝐟𝐮𝐬 𝐜𝐮𝐦𝐮𝐥é𝐬

𝐌𝐚𝐬𝐬𝐞 𝐝𝐞 𝐥′é𝐜𝐡𝐚𝐧𝐭𝐢𝐥𝐥𝐨𝐧=

𝐌𝐢

𝐌é𝐜𝐡

Tamisa%= 100 – Refus%

i : indice qui montre l’ouverture des tamis utilisés.


56

Remarque

Habituellement dans la pratique, on utilise le processus ci-dessus ; mais dans notre

cas, nous voulons avoir des granulats de mêmes granulométries et surtout mêmes

caractéristiques pour pouvoir faire l’étude de composition du béton lissé.

Alors notre principe est le suivant :

Nous prenons des grandes familles des granulats (sable 0/5, gravier5/10, gravier

10/20) c'est-à-dire chacune a une quantité assez grande, puis nous classons les grains de

chaque famille selon leurs tailles, et après, nous formons une petite famille de granulat

continu.

Les précautions à prendre pour les tamisages :

Pour assurer la bonne répartition des granulats sur les différents tamis, il faut que la

première ne soit pas saturée et que la durée de l’essai soit acceptée ;

Il faut éviter la perte des matériaux pendant le tamisage (elle ne doit pas dépasser 2%

des matériaux à tamiser) ;

Pour que la courbe granulométrique soit bien précise, on utilise tous les tamis pour

l’analyse granulométrique pour tous les granulats.

V.2.3. LES COURBES GRANULOMETRIQUES

On a déjà indiqué dans la partie bibliographique que la courbe représente les résultats

de l’analyse granulométrique. Elle porte, en abscisse, les ouvertures des tamis d, sur une

échelle logarithmique, ou les modules sur une échelle linéaire, et en ordonnée, les

pourcentages de tamisats cumulés, sur une échelle linéaire.

Voici les courbes correspondantes à nos granulats :


57

Résultats :

Tableau 23: Analyse granulométrie du sable 0/5

Ouverture des

tamis Module

Tamisat cumulé

en (%)

(mm)

6,3 39 100,0

5 38 98,0

4 37 93,0

3,15 36 86,0

2,5 35 79,0

1,25 32 63,0

0,63 29 48,0

0,315 26 34,0

0,16 23 23,0

0,08 20 12,0

Figure 11: courbe granulométrique du sable 0/5

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

Tam

isat

cu

mu

lé [

%]

Module AFNOR

Sable 0/5


58

Tableau 24: Analyse granulométrie du gravier 5/10:

Ouverture des

tamis Module

Tamisat cumulé en

(%)

(mm)

12,5 42 100,0

10 41 95,0

8 40 61,0

6,3 39 26,0

5 38 6,0

4 37 1,1

3,15 36 1,0

2,5 35 1,0

Figure 12: courbe granulométrique du gravier 5/10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

34 35 36 37 38 39 40 41 42 43

Tam

isat

cu

mu

lé [

%]

Module AFNOR

Gravier 5/10


59

Tableau 25: Analyse granulométrie du gravier 10/20:

Ouverture des

tamis Module

Tamisat cumulé

en (%)

(mm)

25 45 100,0

20 44 99,0

16 43 87,0

12,5 42 52,0

10 41 14,0

8 40 4,0

6,3 39 2,0

5 38 1,0

Figure 13: courbe granulométrique du gravier 10/20

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

37 38 39 40 41 42 43 44 45 46

Tam

isat

cu

mu

lé [

%]

Module AFNOR

Gravier 10/20


60

Figure 14: courbes granulométriques des granulats de chaque type

V.2.4. MESURE DE LA MASSE VOLUMIQUE ABSOLUE OU MASSE

SPECIFIQUE DES GRANULATS

L’essai a pour but de déterminer la masse volumique absolue d’un granulat (sable ou

gravier).

Conduite de l’essai :

On prend l’échantillon (sable ou gravier) puis on le pèse et soit m sa

masse ;

On prépare une éprouvette graduée et on y ajoute un volume d’eau V1

connu ;

On verse l’échantillon dans l’éprouvette contenant l’eau.

Soit V2 le volume de l’eau + échantillon, la masse volumique absolue est :

𝛄 =𝐦

𝐕𝟐 − 𝐕𝟏

Résultats

Les résultats de deux essais renouvelés sont exposés sur le tableau 25 suivant

05

101520253035404550556065707580859095

100

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46

Tam

isat

cu

mu

lée

(%

)

Module AFNOR

granulat de chaque type

S

G5/10

G10/20


61

Tableau 26: Résultats de la masse volumique absolue des granulats lors de deux essais

effectués.

Sable 0/5 Gravier 5/10 Gravier 10/20

Poids de l’échantillon (g) Essai 1 Essai2 Essai1 Essai2 Essai1 Essai2

300 300 300 300 300 300

Volume du moule (mL) 500 500 500 500 500 500

variation de volume (mL) 380,58 380,96 386,49 364,48 385,72 384,40

volume de granulat (mL) 119,42 119,04 113,51 115,52 114,28 115,60

Masse volumique

absolue (g/mL) 2,512 2,520 2,643 2,597 2,625 2,595

Moyenne (g/mL) 2,516 2,620 2,610

V.2.5. MESURE DE LA MASSE VOLUMIQUE APPARENTE

On utilise un moule de fond étanche ayant un volume V0 connu et une

masse m0 ;

On verse l’échantillon dans le moule jusqu’à ce qu’il déborde et puis on

arase la surface supérieure avec la main pour qu’elle devienne bien plane ;

On pèse le moule avec l’échantillon et soit m1 cette masse, la masse

volumique apparente est :

𝛒 =𝐦𝟏 − 𝐦𝟎

𝐕𝟎

Tableau 27: Les masses volumiques apparentes des granulats

Sable 0/5 Gravier 5/10 Gravier 10/20

Poids de l’échantillon

[kg]

Essai 1 Essai2 Essai1 Essai2 Essai1 Essai2

1,417 1,583 11,000 10,120 11,0005 9,640

Volume du moule [L] 1 1 8 8 8 8

Masse volumique

apparente [kg/L] 1,417 1,583 1,375 1,265 1,375 1,205

Moyenne [kg/L] 1.500 1,320 1,290

V.2.6. EVALUATION DE L’HUMIDITE DES GRANULATS

On prend un échantillon de granulats, puis on le pèse et soit mh sa masse ;

Ensuite, on le dispose dans une étuve pour enlever son humidité ;

Après quelques heures, on le pèse à nouveau et soit ms sa nouvelle masse, le

taux de l’humidité est :


62

𝐇% =𝐦𝐡−𝐦𝐬

𝐦𝐡 × 100

Dans notre étude, avant leur manipulation, les granulats sont déjà séchés en plein air,

alors les taux de l’humidité sont négligeables.

V.2.7. LE MODULE DE FINESSE DES SABLES :

Le module de finesse du sable est égal à 1/100 de la somme des refus exprimés en

pourcent sur les différents tamis de la série suivante :

0,16 - 0,315 – 0,63- 1,25 - 2,5 – 5 -10.

Tableau 28 : Les valeurs des refus cumulé en (%)

Ouverture des

tamis Module

Refus cumulé en

(%)

(mm)

6,3 39 0,0

5 38 2,0

4 37 7,0

3,15 36 14,0

2,5 35 21,0

1,25 32 37,0

0,63 29 52,0

0,315 26 66,0

0,16 23 77,0

0,08 20 88,0

Le sable a une module de finesse Mfsable = 2,55

On peut dire par ce module de finesse que le sable que nous utilisons est un peu plus

grossier. Il permet de donner des bétons résistants.

V.2.8. EQUIVALENT DE SABLE

V.2.8.1. But de l’essai :

L’essai a pour but d’évaluer la propreté des sables utilisés à la composition de béton.

Il consiste à séparer les particules fines argileuses et les éléments plus grossiers. Pour

l’évaluation, on déterminera le coefficient d’équivalent de sable noté E.S permettant de

quantifier la propreté du sable.


63

V.2.8.2. Principe :

On effectue l’essai sur la fraction 0/5 mm des matériaux à étudier. Pour éviter de

perdre les éléments fins, on fait le tamisage par voie humide. On lave l’échantillon selon un

processus normalisé et on laisse reposer le tout.

Au bout de 20 mn, on mesure :

h1 = hauteur de sable propre + éléments fins [en mm]

h2 = hauteur de sable propre seulement [en mm]

L’équivalent de sable est obtenu par la formule :

ES =h2/h1

Selon la façon de mesurer h2 (visuellement ou à l’aide d’un piston), on détermine

ESV (équivalent de sable visuel) ou ES (équivalent de sable au piston).

Produits utilisés :

On doit utiliser une solution lavante qui permet de séparer les éléments fins argileux

et on provoque la floculation.

La solution lavante est obtenue en diluant une dose de 125 cm3 de solution concentrée

dans 5l d’eau déminéralisée, conservée pendant deux à quatre semaines. La composition

de la solution concentrée est :

111g de chlorure de calcium anhydre ;

480g de glycérine à 99% de glycérol de qualité pharmaceutique ;

12 à 13 g de solution aqueuse à 40% en volume de formaldéhyde de qualité

pharmaceutique. La solution concentrée est stockée en dose de 125 cm3 dans des

flacons en polyéthylène.

V.2.8.3. Équipement utilisé :

Selon la norme NF P 18 – 598, les matériels utilisés sont :

Eprouvette en plexiglas avec deux traits repères, et leurs bouchons ;

Entonnoir servant à introduire du sable ;

Bonbonne de 5l pour la solution lavante avec son bouchon et un tube souple

de 1,5 m ;


64

Tube laveur métallique plongeant ;

Machine agitatrice ;

Règle métallique servant à mesurer la hauteur de sable et floculat ;

Piston taré à masse coulissante de 1kg pour la mesure d’E.S.

V.2.8.4. Conduite de l’essai :

On prépare l’échantillon (sable tamisé au tamis de 5mm) et les matériels, puis on

effectue les opérations suivantes :

On place la solution lavante dans une bonbonne de 5l située à 1m au-dessus du

fond des éprouvettes, le dispositif phonique est amorcé et il est relié au tube

laveur ;

Pour avoir un résultat bien représentatif, on dispose de deux éprouvettes propres

pour chaque type de sable étudié et on prendra la moyenne des deux résultats

obtenus ;

On remplit les éprouvettes avec la solution lavante jusqu’au premier trait ;

On verse la quantité de sable voulue, prendre toute précaution pour éliminer les

bulles d’air on laisse reposer pendant 10mn ;

On bouche les éprouvettes et on les agite de manière automatique à l’aide de la

machine agitatrice : le mouvement est rectiligne horizontale, d’amplitude 20cm,

et 90 allers et retours en 30s ;

On lave et on remplit l’éprouvette avec le tube laveur. Pour cela, on enlève le

bouchon au-dessus de l’éprouvette et on fait descendre le tube laveur en le faisant

tourner entrer les doigts : on lave ainsi les parois intérieurs de l’éprouvette. On

lave le sable en faisant descendre et remonter lentement le tube laveur dans la

masse du sable pour faire remonter les particules fines dans la solution

supérieure ;

On ferme le robinet et on sort le tube laveur lorsque le niveau du liquide atteint

le trait supérieur ;

On laisse reposer pendant 20mn en évitant toute vibration ;

On mesure à vue les hauteurs h1 et h2 et on obtient l’équivalent de sable à vue

E.S.V tel que : ESV = h’2/h1.

La mesure de h’2 n’est pas toujours précise et E.S.V qui en résulte est donc entaché

d’incertitude. C’est pourquoi on doit mesurer h2 à l’aide d’un piston taré pour avoir un


65

résultat plus précis de l’équivalent de sable. Pour cela, on doit suivre le mode opératoire

suivant :

On descend lentement le piston taré dans le liquide à travers le floculat, le

manchon prend appui sur le bord supérieur de l’éprouvette, et l’immobiliser au

contact du sable ;

On mesure h2.

Photo 2: mesure de l’équivalent de sable

NB : les mesures de h1, h2 et h’2 peuvent être faite avec la précision du millimètre.

V.2.8.5. Résultats :

Tableau 29 : Résultats de l’équivalent de sable

Equivalent de sable Essai 1 Essai 2

Hauteur total h1 12cm 11,6cm

Hauteur

sédiment

à vue h’2 8,56 cm 8,52 cm

Au piston h2 8,16 cm 8,12 cm

Equivalent de

sable

ESV 0.71 0.73

ES 0.68 0.70

ES moyen 69%

ESV moyen 72%

Au vue de ces résultats, on peut dire que le sable n’est pas bien propre mais convient quand

même à la confection de béton.

V.2.9. COEFFICIENT LOS ANGELES

L'essai Los Angeles permet de mesurer les résistances combinées aux chocs et à la

détérioration progressive par frottement réciproques des éléments de gravillon. Ce mode

opératoire s'applique aux gravillons utilisés pour la constitution des chaussées et bétons

hydrauliques.

http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9sistance

http://fr.wikipedia.org/wiki/Chauss%C3%A9e

http://fr.wikipedia.org/wiki/B%C3%A9ton_hydraulique

http://fr.wikipedia.org/wiki/B%C3%A9ton_hydraulique


66

but

L’essai consiste à mesurer la quantité d'éléments inférieurs à 1,6 mm produite en

soumettant le matériau aux chocs de boulets et aux frottements réciproques de la machine

Los Angeles.

La granularité du matériau soumis à l’essai est choisie parmi six granularités-types, de

la classe granulaire 4/6,3 mm – 6,3/10 mm – 10/14 mm – 10/25 mm – 16/31,5 mm et 25/50

mm se rapprochant au mieux de la granularité du matériau tel qu’il sera mis en œuvre. Le

poids de la charge des boulets varie en fonction du type de granularité comme l’indique

l’annexe 3.

Notre gravillon 5/10 est de type de classe granulaire 6,3 /10 mm et le gravier 10/20 de

type 10/25. Si M est le matériau soumis à l’essai ; m, le poids des éléments inférieurs à 1,6

mm produits au cours de l’essai ; et m’, la masse des éléments supérieur à 1,6 mm ; la

résistance combinée à la fragmentation par chocs et à l’usure par frottements réciproques

s’exprime par la quantité :

M

mM

M

mCLA

'100100

Spécifications :

- CLA < 15 : Très bon à bon ;

- 15 CLA 30 : Bon à moyen ;

- 30 CLA 45 : Moyen à faible ;

- CLA > 45 Médiocre et non recommandé.

matériel utilise

Machine Los Angeles du LCT COLAS ;

Boules ;

Tamis d’ouverture de 1,6 mm ;

Balance électronique de précision.

description de l’essai

Effectuer l’essai sur le gravillon, ayant une granularité conforme à l’une des six

classes granulaires type ;

Dans notre cas on prend les classes granulaires 6,3 /10 mm et 10/25 ;

Laver et sécher à l’étuve à 105°C le gravillon et peser une masse de 5000g ;


67

Mettre en place l’échantillon de gravillon dans la machine ainsi que la charge des

boules relatives à la classe granulaire choisie;

Replacer le couvercle et serrer les boulons de fixation;

Mise en route de l’essai en faisant effectuer à la machine 500 rotations à une vitesse

régulière comprise entre 30 et 35 tr/mn;

Enlever le gravillon après l’essai et le recueillir dans un bac placé sous l’appareil, en

ayant soin d’amener l’ouverture juste au-dessus de ce bac, afin d’éviter les pertes ;

Tamiser le matériau contenu dans le bac sur le tamis de 1,6 mm;

Laver le refus à 1,6 mm dans un bac, bien remuer à l’aide d’une truelle. Puis verser

dans le bac perforé, égoutter et sécher à l’étuve jusqu’à poids constant;

Peser ce refus une fois séché. On note m’ cette masse. Exprimer le coefficient de Los

Angeles à partir de la relation ci-dessus.

Photo 3: mesure du coefficient los Angeles

Tableau 30 : Résultats du coefficient los Angeles

Classe

granulaire

Masse prise

d’essai (g)

Masse après l’essai Coefficient de Los

Angeles CLA

Spécification

1,6 mm m’ 1,6mm m

S Gravillon 6,3/10 5000 3396,1 1603,9 30 moyen

Gravillon 10/25 5000 3487,4 1512,6 30 moyen

V.2.10. COEFFICIENT D’APPLATISSEMENT

Matériels

Balance de précision ;

Grille à fente ;


68

Série de tamis conforme à NF EN933-2 dont les dimensions d’ouverture sont les

suivants : 80mm-63mm-50mm-40mm-31,5mm-25mm-20mm-16mm-12,5mm-

10mm-8mm-6,3mm-5mm-4mm.

Mode opératoire

Tamiser les échantillons sur les tamis spécifiés ;

Peser chaque classe granulaire, soit d1/D2, puis la verser sur la grille a fente

correspondante et agiter ce tamis au-dessus d’un bac ;

Peser le passant, soit m1 ;

Faire cette opération en commençant par les classes granulaires de dimensions

plus élevées.

Expression des résultats

Calculer la somme de masse des granulats élémentaires di/Di, soit M1 ;

Calculer la somme de masse des grains di/Di passant à travers une grille a fente

correspondante, soit M2 ;

Calculer le coefficient d’aplatissement arrondi au nombre entier le plus proche.

𝐴 =𝐌𝟏

𝐌𝟐 ×100

Tableau 31 : Résultats Coefficient d’applatissement en %

essai Gravier 5/10 Gravier 10/20

Coefficient d’applatissement en % 22,00 15,90

V.2.11. RECAPITULATION DES CARACTERISTIQUES DES GRANULATS :

D’après les différents essais, on a trouvé les résultats suivant :

Tableau 32: Les caractéristiques obtenues sur les granulats :

ESSAIS Sable 0/5 Gravier

5/10

Gravier

10/20

Masse volumique apparente ρ en kg/l 1,500 1,320 1,290

Masse volumique absolue γ en kg/l 2,516 2,620 2,610

Humidité en % 1,6 0,3 0,5

Mf 2,55 - -

Equivalent de sable en % 69,00 - -

Coefficient d’applatissement en % - 22,00 15,90

Los angeles en % - 30,00 30,00


69

V.2. L’EAU DE GACHAGE

Comme on a indiqué précédemment que la qualité du béton peut être affectée par

l’excès de certains éléments chimiques contenus dans ses composants.

Alors, lors de notre expérimentation, nous utilisons l’eau de la JIRAMA qui est potable et

qui est convenable pour la confection des bétons.

Voici les caractéristiques de l’eau de la JIRAMA que nous avons utilisée :

Tableau 33: Les constituants de l'eau de JIRAMA :

CONSTITUANTS Valeur

Insoluble [%] 0

Matière dissoutes [%] 0,0034 à 0,005

Carbonate et bicarbonates alcalins [%] 0,0028

Sulfate en SO3 [%] 0

Sulfate en S [%] 0

Sucre [%] 0

Phosphate [%] 0

Nitrate [%] 0

Zinc [%] 0

pH 7,2 à 8,5

Acide humique Aucune coloration brunâtre

Chlorure [mg.L-3] 3,55 à 8,5

Ions-soufre [%] 0

V.3.1. CARACTERISTIQUES PHYSIQUES ET TOLERANCES :

Les eaux employées pour le gâchage des bétons ne doivent pas contenir de matières

en suspension au-delà des proportions suivantes :

• 2 grammes par litre pour béton ou mortier type A et B

• 5 grammes par litre pour béton ou mortier type C

V.3.2. CARACTERISTIQUES CHIMIQUES ET TOLERANCES :

Les eaux employées pour le gâchage des bétons ne doivent pas contenir de sels

dissous au-delà des proportions suivantes :

• 15 grammes par litre pour béton ou mortier type A et B.

• 30grammes par litre pour béton ou mortier type C.


70

Les bétons ou mortiers de types A sont de haute qualité et de forte résistance, ceux de

type B sont des mortiers à grande imperméabilité, tandis que le type C représente ceux dits

courants.

D’après ses caractéristiques physiques et chimiques, et en tenant compte des tolérances

imposées par les normes, l’eau de la JIRAMA convient bien pour le gâchage des bétons de

type A, B et C (donc tous les types de béton).

V.3. LE CIMENT

Nous avons utilisé un ciment du type CEM I 42,5 N, c’est un produit local

commercialisé en sac de 50 kg, sous le nom commercial MANDA.

V.4.1. CARACTERISTIQUES CHIMIQUES ET MINERALOGIQUES

V.4.1.1. Composition chimique élémentaire et valeurs requises

La composition chimique du ciment CEMI 42.5N est donnée dans le tableau suivant :

Tableau 34: La composition chimique du ciment CEMI 42.5N :

composition SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaOT CaOL MgO PF

Teneur en % 21,02 4,66 2,92 63,40 0,99 2,09 2,00

A partir de ce tableau, on peut déduire les valeurs requises du ciment : MC ; MS ; MA

Ces valeurs sont liées directement à la composition minéralogique du ciment, ainsi que ses

caractéristiques mécanique et sa classe de résistance.

L’expression de chaque grandeur est la suivante :

MA =Al2O3

Fe2O3

MC = 100CaOComb

CaOsat

MS =SiO2

Fe2 + Fe2O3

𝐌𝐀 = 𝟏, 𝟓𝟗𝟓 ≥ 𝟎, 𝟔𝟑𝟖:

Nous avons un mélange normal

CaOsat= 2,80 SiO2 + 1,65 Al2O3 + 0,35 Fe2O3 (mélange normal).

CaOsat= 67,567

D’après le calcul, les valeurs requises de ce ciment sont résumées dans le tableau ci-dessous :


71

Tableau 35: Les valeurs requises du ciment CEMI 42,5N :

Valeurs requises valeurs

MA 1,595

MC 92,367

MS 2,773

L’indice de l’hydraulicité i est :

i =SiO2 + Al2O3 + Fe2O3

CaO + MgO

On a trouvé i égale à 0,38.

V.4.1.2. Composition minéralogique –formule de bogue.

Pour la détermination de la composition minéralogique de ce ciment, nous utilisons

la formule de Boque qui nous permet d’obtenir la composition minéralogique potentielle.

On a MC = 92,367 et MA = 1,595, alors le clinker est composé du système :

C3S = 4,07 CaOcomb – 7,61 SiO2 – 6,72 Al2O3 – 1,43 Fe2O3

C3S = 4,07 × 62,41 – 7,61 × 21,02 – 6,72 × 4,66 – 1,43 × 2,92 = 58,56

C2S = 2,87 SiO2 – 0,75 C3S

C2S = 2,87 × 21,02 – 0,75 × 58,56 = 16,41

C3A = 2,65 Al2O3 × 1,69 Fe2O3

C3A = 2,65 × 4,66 - 1,69 × 2,92 = 7,41

C4AF = 3,04 Fe2O3

C4AF = 3,04 × 2,92 = 8,88

On a déterminé expérimentalement la valeur de CaOL et on a trouvé : 0,99

Donc voici la composition minéralogique du ciment CEM I 42,5N :

Tableau 36: La composition minéralogique du ciment CEM I 42,5N :

Constituants minéralogiques Teneur en [%]

C3S 58,56

C2S 16,41

C3A 7,41

C4AF 8,88

CaOL 0,99


72

V.4.2. CARACTERISTIQUES PHYSIQUES.

V.4.2.1. Couleur Il est de couleur grise, coloration due aux cendres des combustibles solides.

La finesse de mouture ou la surface spécifique de BLAINE notée SSB est définie par

la surface totale développée par tous les grains contenus dans un 1g de ciment.

V.4.2.2. Masse volumique apparente

Elle représente la masse de la poudre par unité de volume apparente c’est à dire les

vides entre les éléments sont inclus.

On a le même principe et but que pour la détermination de la masse volumique

apparente des granulats mais au lieu d’utiliser les mains, on utilise un autre matériel pour

verser le ciment dans la moule.

Matériel utilisé :

- Une moule de volume V connue ;

- Un entonnoir porté par un trépied, muni d’une passoire et d’un opercule mobile ;

- Un spatule ;

- Une règle ;

- Une balance.


- Peser la moule et noter sa masse M1 [g] ;

- Placer l’entonnoir au-dessus du centre de la mesure, fermer l’opercule ;

- Verser une petite quantité (d’environs 200g) de ciment sur la passoire et le faire

descendre à l’aide d’une spatule ;

- Ouvrir l’opercule. Le ciment tombe dans la mesure ;

- Refermer l’opercule ;

- Recommencer avec de nouvelle quantité de ciment, jusqu’ à ce que se produise le

débordement tout autour ;

- Araser à la règle ;

- Peser le tout et noter sa masse M2 [g]

Expression des résultats :

On a : Le volume de la moule est V [cm3] La masse de la moule est M1 [g]

La masse de l’ensemble moule + échantillon est M2 [g]


73

La masse volumique apparente du ciment est :

La masse volumique est de l’ordre de 1 kg/L.

V.4.2.3. La masse spécifique

Elle représente la masse d’un corps par unité de volume de matière pleine sans aucun

vide entre les grains.

But

L’essai a pour but de déterminer la masse d’une unité de volume absolue d’un

matériau (c’est à dire, on ne tient pas compte du volume de vide) afin de pouvoir traduire les

pourcentages de chaque granulat par rapport à la totalité d’élément sec composant le béton,

en une composition massique.

Principe :

L’essai consiste à déterminer le volume absolu occupé par une certaine masse d’un

matériau étudié.

Matériels utilisés :

- Pycnomètre (ayant un couvercle en bouchon) ;

- Balance ;

- chiffons propres.


- Peser le pycnomètre avec sa couvecle, noter son poids P1 [en gramme] ;

- Remplir de solvant et le couvrir sans bulle d’air ;

- Peser le pycnomètre rempli de solvant et noter son poids P2 [en gramme] ;

- Vider le pycnomètre et bien essuie avec les chiffons ;

- Verser l’échantillon dans le pycnomètre;

- Peser le pycnomètre contenant l’échantillon et noter son poids P3 [en gramme] ;

- Remplir de solvant le pycnomètre contenant l’échantillon et le couvrir sans bulle

d’air ;


74

- Peser l’ensemble pycnomètre + échantillon +solvant et noter son poids P4 [en

gramme].

γs= 𝑬𝟓

𝑽

Photo 4 : mesure de la masse spécifique du ciment


Tableau 37 : Masse spécifique du ciment

Référence pycnomètre 2 3

Poids du pycnomètre : P1 [g] 388.5 384.5

Poids du pycnomètre + solvant: P2 [g] 890 892

Volume pycnomètre : V1 = P2 - P1 [cm3] 501.5 507.5

Poids pycnomètre + échantillon : P3 [g] 1007.5 986.5

Poids pycnomètre + échantillon + solvant : P4 [g] 1268.5 1243

volume de solvant : V2 = P4 – P3 261 256.5

Volume échantillon : V = V1 - V2 [cm3] 240.5 251

Poids échantillon : E5 = P3 – P1 [g] 735,93 788,14

Masse spécifique : γs [g/cm3] 3,060 3,140

Résultat

Elle est de 3,1kg/L.

V.4.2.4. Début de prise (NF EN 196-3)

But

L’essai a pour but de déterminer au bout de combien de temps après le gâchage, la

prise commencera ; temps avant lequel la mise en œuvre du béton doit être terminée.


75

Principe :

L’essai consiste à déterminer le temps au bout duquel la pénétration de l’aiguille de

l’appareil de Vicat dans une éprouvette de mortier normal posée dans l’eau de 20°C est de

2,5mm du fond de l’éprouvette.

Matériels utilisés :

- le malaxeur normalisé ;

- le moule tronconique ;

- l’appareil de Vicat muni de l’aiguille


Fabriquer le mortier normal :

Les matériaux utilisés sont :

- 450g de ciment ;

- 1350g de sable normalisé ;

- 225g de l’eau ;

Processus de fabrication :

- Introduire le ciment et l’eau dans le récipient du malaxeur ;

- Mettre le malaxeur en marche avec une vitesse lente ;

- Au bout de 30s, verser le sable dans le récipient, le malaxeur reste toujours en

marche (vitesse lente) ;

- Après une minute de vitesse lente, changer la vitesse de marche du malaxeur en une

vitesse rapide durant deux minutes ;

- Arrêter le mouvement du malaxeur, démonter le batteur, nettoyer les parois du

récipient et le batteur. Remonter le récipient et le batteur ;

- Remettre le malaxeur en marche avec une vitesse rapide durant deux minutes.

Remplir le moule tronconique de ce mortier, araser

En attendant que la prise soit sur le point de commencer, placer l’éprouvette ainsi constituée

dans de l’eau à 20°C ; on ne l’en sortira que pendant les courts instants nécessaires aux

essais.

Préparer l’appareil de Vicat :

- l’aiguille de Vicat en place ;

- le zéro de la graduation en place ;


76

- la masse mobile est égale à 1000g (la masse supplémentaire étant 700g).

Quand le moment supposer pour le début de prise approche, porter l’éprouvette sur

le plateau de l’appareil de Vicat, Immobiliser l’aiguille au contact du mortier ;

Lâcher l’aiguille sans vitesse initiale ;

Si l’arrêt se produit à 2,5 mm, ou plu du fond, la prise est commencée, l’essai est

terminé ;

Si par contre, l’arrêt se produit entre 0 et 2mm, la prise n’est pas encore commencé,

on reportera aussitôt l’éprouvette dans l’eau et on recommencera les essais toutes les

10minutes jusqu’au début de prise.

Remarque :

Il faut que le premier de ces essais conduise à constater que la prise n’est pas

commencée.


Pour avoir un résultat plus ou moins fiable, il est intéressant de porter les différentes

mesures effectuées sur un graphique donnant l’évolution de la pénétration de l’aiguille en

fonction du temps de l’essai. On prend comme temps de prise l’horizontale l’ordonnée

2,5mm.

Dans le cas où l’opérateur doit s’absenter au moment du début de prise, et quand il

rentre, la hauteur obtenue est largement supérieure à 2,5mm (appelons M1 le point obtenu

par la hauteur mesuré et le temps de mesure à ce moment), on doit effectuer deux autres

essais supplémentaires et on obtiendra deux nouveaux points M2 et M3. On trace une

droite (une courbe) passant au mieux par ces trois points coupera l’horizontale d’ordonnée

2,5mm en un point dont l’abscisse pourra être retenue comme valeur du temps de prise.

Résultat

Expérimentalement le temps de prise de ce ciment est de159mn ou 2h39mn.

Les résultats obtenus sont donnés dans le tableau ci-dessous :


77

Tableau 38: Récapitulatifs des caractéristiques physiques du ciment CEM I 42,5N :

Couleur Vert gris

Masse volumique apparente [kg/m3] 1000

Masse volumique absolue [kg/m3] 3 100

SSB [cm2/g] 4289

Début de prise à 20°C (mn) 159

V.4.3. CARACTERISTIQUES MECANIQUES

Tous les matériaux de constructions (exemples : ciments, béton, plâtre, …) sont

caractérisés par leurs résistances mécaniques, plus particulièrement leur résistance à la

compression (pour le béton et le ciment).

Pour le ciment, le principe de l’évaluation de cette résistance est le suivant :

On confectionne un mortier normal ; pour cette confection, la seule variable est la nature

du ciment car les caractéristiques, les quantités des autres composants (eaux et sables), et

les conditions de fabrication du mortier sont bien normalisées et fixées.

La classe de résistance d’un ciment est définie par la valeur minimale garantie de la

résistance à la compression simple de ce mortier à l’âge de 28 jours valeur en MPa.

Ce principe est conformé à la norme NF EN 196-1. Il existe trois classes de résistance :

32,5, 42,5 et 52,5.

Pour la composition d’un béton il faut connaître la classe vraie du ciment FCE.

D’après l’expérience que nous avons effectuée, nous avons trouvés 51,78 MPa pour le

ciment CEM I 42,5N.

Une fiche technique du ciment CEM I 42,5N utilisé est donnée en annexe 1.

V.4. DOLOMIE

La dolomie est un minéral naturel, qui est un carbonate double de calcium et de

magnésium. Elle peut contenir d’autres minéraux naturels en quantités mineure.

Elle est représentée par la formule chimique suivante : CaMg(CO3)2.

La dolomie est classée géologiquement parmi les roches détriques et les roches

d’origine hydrothermale (précipitation des eaux marines). Théoriquement une roche ne doit

être dénommée dolomie (en sens strict) que si sa teneur en dolomite CaMg(CO3)2 dépasse

90%.


78

Pendant notre expérimentation, nous avons utilisés le produit de la société

PROCHIMAD qui provient de la carrière d’Ihenikenina. C’est la « Dolomie D 40 » c'est-à-

dire de diamètre D≤ 40 µm.

Ce produit est commercialisé en sac de 50 kg.

V.5.1. CARACTERISTIQUES PHYSIQUES.

Les données suivantes ont été prises à la société PROCHIMAD.

V.5.1.1. Masse volumique absolue 𝜸 de la dolomie

La masse volumique absolue de la dolomie D 40 est donnée par sa fiche technique, cette

valeur est de 2 700 kg/m3.

V.5.1.2. Détermination de la masse volumique apparente

Même principe que les granulats, on a trouvé: ρ = 1088 kg/m3.

V.5.1.3. Autres caractéristiques de la dolomie

Voici d’autres caractéristiques physiques de la dolomie D 40 de la société PROCHIMAD.

Tableau 39: Les caractéristiques physiques de la dolomie D 40 :

Aspect : Poudre fine

Couleur : Blanche

Densité : 2,7

Refus au tamis 350 : 0,1 % (30/40 microns)

granulométrie 40, 20, 10 microns, fine

V.5.2. CARACTERISTIQUES CHIMIQUES DE LA DOLOMIE.

La composition chimique de la dolomie est donnée dans le tableau ci-dessous :

Tableau 40: Composition chimique de la dolomie D 40 :

Humidité : 0,1%

SiO2 : 15,6%

Fe2O2 : 0,2%

TiO2 : Traces

Al2O2 : 1,6%

MgO : 22,6%

CaO : 30,8%

pH : 9-9,2

Perte au feu : 28% dont CO2 : 20%


79

Une fiche technique de la dolomie D4O est donnée en annexe 2.

V.5. ADJUVANT

Le CHRYSO® Plast R Omega124 est un plastifiant réducteur d'eau de

dernière génération. Le CHRYSO® Plast R Omega124 permet également de garder dans le

temps de l’ouvrabilité du béton frais sans retarder la prise.

Cet adjuvant a pour fonction principale, soit d’améliorer l’ouvrabilité du béton, soit

d’améliorer les résistances mécaniques.

V.6.1. CARACTERES GENERAUX

Grâce aux propriétés physico-chimiques du CHRYSO® Plast R Omega124, il permet

de jouer sur les propriétés du béton à l’état frais et à l’état durci:

V.6.1.1. Action sur le béton frais:

L’adjuvant CHRYSO® Plast R Omega124 permet :

d'augmenter considérablement la maniabilité même en réduisant l'eau de gâchage,

de disperser le ciment dans la masse,

d'améliorer l'adhérence béton-armatures,

de s'opposer à la ségrégation,

d'améliorer la thixotropie (capacité de certaines substances sédimentaire de se

transformer en liquide dans lesquelles les particules viennent en suspension

comme les sables mouvants),

d'étaler éventuellement la prise.

V.6.1.2. Action sur béton durci :

L’adjuvant CHRYSO® Plast R Omega124 permet :

d'augmenter les résistances mécaniques ;

d'accroître la compacité ;

d'augmenter l'imperméabilité ;

de diminuer le retrait et le fluage.

V.6.1.3. Domaines d’application

Le CHRYSO® Plast R Omega124 est utilisé dans les domaines suivants :

les bétons très plastiques à fluide ;

les bétons préfabriqués étuvés ;


80

tous les types de ciment sauf blanc ;

pour la confection de pièces élancées, fortement ferraillées et dans le cas de bétons

pompés.

V.6.2. AUTRES PROPRIETES ET INDICATION

V.6.2.1. Augmentation du délai de mise en œuvre

A dosage élevé, le CHRYSO® Plast R Omega124 augmente le temps de prise du béton.

La température jouant un rôle important, il est bon de procéder à des essais. A titre indicatif:

à 20°C, on obtient un retard de prise de 3 à 4 heures environ avec un dosage de

0,6 %.

à 5°C, le même dosage provoque un retard de prise de l'ordre de 8 h.

Cette combinaison conduit à :

l'amélioration des résistances aux cycles gel-dégel,

la possibilité de coulage en continu (béton extrudé, béton routier),

l'amélioration des résistances de tous bétons situés dans les zones de marnage

V.6.2.2. Coloris

L’adjuvant se présente comme une solution de couleur marron foncé.

V.6.2.3. Conditionnement

L’adjuvant CHRYSO® Plast R Omega124 est livré en :

Bidons de 5L;

Fûts de 250 kg ;

Conteneur de 1200 kg.

V.6.2.4. Stockage

Le CHRYSO® Plast R Omega124 gèle à - 5°C environ.

V.6.2.5. Conservation

Dans son emballage d'origine intact, le produit se conserve jusqu’a12 mois et stocké à l’abri

du gel.


81

V.6.2.6. Données techniques

Tableau 41: Données techniques du CHRYSO® Plast R Omega124:

V.6.2.7. Consommation / dosage

Le dosage précis du CHRYSO® Plast R Omega124 est fonction des conditions de

chantier et de l'effet recherché.

V.6.2.8. Plage d'utilisation recommandée

0,3 à 1,5% du poids de ciment. Soit 0.3 à 3.0 kg pour 100 kg de ciment.

V.6.2.9. Mise en œuvre

Introduire le CHRYSO® Plast R Omega124 dans une partie de l'eau de gâchage.

V.6.2.10. Précautions d’emploi

Manipulation non dangereuse.

En cas de contact avec la peau, un simple lavage suffit.

NB : Le CHRYSO® Plast R Omega124 est compatible avec tous les ciments et en particulier

le ciment fondu.

Une fiche de données de sécurité de l’adjuvant CHRYSO® Plast R Omega124 est donnée

en annexe 3.

V.6. LE RESINE POLYETHYLENE TEREPHTALATE

Le PET est un des polymères les plus simples et les moins chers.

Le PET est un polymère thermoplastique, translucide, chimiquement inerte, facile à

manier et résistant au froid.

Densité (20oC): 1,07 ± 0,02

Couleur Marron foncé

Nature Liquide

pH : 5,3 ± 1,5

Extrait sec : 21,8± 1,0 %

Teneur en ion Cl- < 0,1 %

Teneur en Na2O éq. ≤ 2,5 %


82

V.7.1. CARACTERISTIQUES PHYSIQUES

V.7.1.1. Masse volumique absolue

Le polyéthylène téréphtalate a une masse volumique plus légère que l’eau, elle varie

de:

ρ = 0.91- 0.96g/cm3.

V.7.1.2. Résistances mécaniques

Sa transition vitreuse TV est de 120°C et sa température de fusion de 110°C. Le

polyéthylène téréphtalate à une température de changement d’état supérieur à 100°C, ce qui

va permettre d’adapter les récipients dès qu’on les chauffe.

Sa résistance mécanique fléchit nettement des 75 à 90°C. Contrairement au

polypropylène téréphtalate, la température d’utilisation ne peut excéder le point d’ébullition

de l’eau. Le problème est qu’à température ambiante, le réactif est un gaz. On augmente

donc la pression pour que l’éthylène soit sous forme liquide. On l’utilise à une température

de 300°C et à une pression de 150 à 300 Mpa.

Dans notre polymère, on a un taux de cristallinité de 40 % c’est - à - dire que

seulement 40 % de la masse va former des zones cristallines et 60% des zones amorphes.

Un tableau résumé des caractéristiques physiques d’un polyéthylène téréphtalate est

donnée en annexe 4.

V.7.1.3. Ductilité et flexibilité

Le PET présente une bien plus grande ductilité que tous les matériaux métalliques

ou les autres plastiques utilisés pour le topping. Celle-ci lui permet d'absorber sans

dommages les impacts, les vibrations et les contraintes causées par le mouvement

du sol. Sa souplesse lui confère un très bon comportement lors des phases de gel

et de dégel.

V.7.1.4. Résistance aux coups de bélier

Les qualités intrinsèques du polyéthylène téréphtalate en font sans doute le meilleur

matériau vis à vis des coups de bélier.

La faible rigidité du matériau permet au PET d'amortir l'amplitude et la durée du

coup de bélier. Ainsi, l'utilisation du PET, en lieu et place des matériaux traditionnels

permet de réduire jusqu'à 4 fois l’application des coups de bélier. Cela permet de ne


83

pas avoir à surdimensionner l’épaisseur du polyéthylène téréphtalate dans la couche de

finition.

V.7.1.5. Fissuration

Le PET est un excellent matériau qui a une très haute résistance à la propagation

lente des fissures. Elle peut atteindre plus de 100 ans à 20°C.

V.7.1.6. Abrasion

La surface parafinique du polyéthylène téréphtalate lui assure un faible coefficient

de friction, permettant dans certain limite, un frottement à sec avec les autres matériaux

tels que les métaux,….

Les polyéthylènes téréphtalate ont ainsi une excellente résistance à l'abrasion.

V.7.2. CARACTERISTIQUES DIELECTRIQUES.

Le PET a une propriété diélectrique de 2,3(1KHz, 23°C)

V.7.3. CARACTERISTIQUES THERMIQUES ET CLIMATIQUES.

V.7.3.1. Dilatation

Sous l'effet d'une variation de température, le tube en polyéthylène téréphtalate

aura tendance à se dilater ou se rétracter. La variation de température entraînera en

plus ou en moins une variation de longueur.

V.7.3.2. Tenue à l’UV

Une exposition aux UV trop longue peut entraîner une décoloration et une

diminution sensibles des qualités intrinsèques du matériau.

Le polyéthylène téréphtalate comporte du noir de carbone qui lui permet

d'augmenter de manière considérable cette tenue aux UV. Ainsi, le PET a une

remarquable stabilité au vieillissement à la lumière. La présence d’antioxydant dans le

PET assure une résistance spécifique à l’action de l’UV.

Tableau 42: Les caractéristiques thermiques du polyéthylène téréphtalate

Aspect : liquide visqueuse

Solubilité δ 16,2 MPa

Point d’éclair 341°C

Température Transition vitreuse 110°C

Température de fusion 85 à 140°C

Température d’auto-inflammation 330-410°C


84

V.7.4. CARACTERISTIQUES CHIMIQUE.

V.7.4.1. Résistance chimique

Les PET ont une bonne tenue chimique pour les cas les plus courants. Ils

résistent aux sels, aux acides et aux alcalis en solutions aqueuses diluées. De

nombreux solvants peuvent être acceptés jusqu’à 50°C.

La résistance chimique du polyéthylène téréphtalate dépend des paramètres suivants :

- le milieu ;

- la concentration;

- la température;

- la charge.

Le polyéthylène téréphtalate possède l’une des m e i l l eu r es t enu es

ch imi qu es d e l ’ en sem bl e d es matières synthétiques. Il présente l’avantage

d’avoir une bonne tenue au H2S et résiste généralement très bien, dans des gammes

importantes de concentration et de température, aux acides, aux eaux usées

(ménagères ou chimiques). Il résiste à des fluides ayant des valeurs de pH pouvant

aller de 1,15 à 14.

V.7.4.2. Corrosion

Le polyéthylène téréphtalate présente l’avantage d’être totalement inerte

chimiquement pour les plages de températures conventionnelles. Ainsi, son

utilisation garantit une pérennité maximale à la conduite et à son dimensionnement.

En effet, il ne se corrode pas, ne se pique pas et ne rouille pas. Son épaisseur ne

peut être modifiée ni par une corrosion électrique, ni par une corrosion chimique

(Insensibilité totale).

Cette insensibilité à l’environnement évite d’onéreuses études de sol, tout en

garantissant que les changements de propriétés environnementaux n’auront

aucune incidence sur la tenue du topping.

V.7.5. AUTRES PROPRIETES ET INDICATION

V.7.5.1.Couleur

Le polyéthylène téréphtalate se présente comme une solution incolore.


85

V.7.5.2.Conditionnement

Le polyéthylène téréphtalate est livré en :

Bidons de 5L;

Fûts de 250 kg ;

Conteneur de 1200 kg.

V.7.6. LES CATALYSEURS ET ACCELERATEURS POUR LA RESINE PET

Les catalyseurs sont très nombreux et classés par divers critères comme la classe

chimique, la méthode de préparation, la teneur en peroxyde, la présentation, etc.

L’emploi de catalyseur n’est pas obligatoire pour la résine promotorisée. Pour les autres

résines, l’emploi du catalyseur dans la résine varie de 1 à 4 % en masse. En fait, le dosage

de catalyseur peut être ambigu parce que dans la plupart des ouvrages, on ne précise pas s’il

s’agit d’un dosage massique ou volumique. On peut expliquer cela par le fait que la masse

volumique de ce dernier est de l’ordre de 1,1g/cm3. Ce qui indique, en approximation, que

pour un catalyseur, 1g équivalent à 1mL.

Le taux en accélérateur se limite à 3 % en masse dans la résine.


86

Chapitre 06 : LES ESSAIS DE FABRICATION DU

BETON LISSE

Après avoir déterminé les caractéristiques des matières premières, nous essayerons

de fixer les différents paramètres pour l’obtention du béton lissé.

L’objet de ce chapitre est la fabrication de béton de base et de la couche d’usure à partir de

ces matériaux.

VI.1. DETERMINATIONS DES DOSAGES EN MASSES DES DIFFERENTS

COMPOSANTS POUR 1m3 DE BETON

VI.1.1. PAR LA METHODE DREUX-GORISSE

VI.1.1.1. Définition des données de bases

La nature de l’ouvrage: béton coulé en masse indéfinie

La résistance à la compression souhaitée : Rc28 = 25MPa.

La consistance désirée plastique : A= 7cm

Le type de serrage utilisé : vibration normale

La classe d’exposition de l’ouvrage : non agressive

VI.1.1.2. Définition des matières premières utilisées

CIMENT :

Type : CEM I 42,5N

La classe vraie FCE = 51,778 MPa

Le poids spécifique : 𝛄ciment = 3,1kg/l

GRANULATS :

La qualité : passable ;

La forme : sable concassé et gravier concassé ;

Le poids spécifique : 𝛄s (0/5= 2,516 kg/l; 𝛄g (5/10)= 2,62kg/l ; 𝛄g (10/20)= 2,62kg/l

Le module de finesse du sable: 2,55;

La granulométrie.

VI.1.1.3. Détermination du diamètre maximal

D= d1 + (d1 – d2). (x/y) (1)

D= 20 + (20 – 16) x (1/12)

D=20,33mm~ 20mm


87

d1 : ouverture du plus gros tamis sur lequel on a les premiers refus ;

d2 : le tamis immédiatement inférieur à d1 ;

x : le pourcentage de refus sur d1 ;

y : le pourcentage des grains retenus entre d1et d2.

D, d1 et d2 sont exprimés en mm.

VI.1.1.4. Calcul de la résistance visée

Soit Rc28 la résistance souhaitée à 28 jours, pour la formulation de Dreux, elle

sera majorée de 15% :

Rc = 1,15×Rc28 (2)

Fixons la résistance Rc28 à 25MPa pour le béton support.

Rc = 1, 15×Rc28

Rc = 1, 15×25

Rc = 28,75MPa

VI.1.1.5. Détermination du coefficient granulaire G

Le tableau suivant indique les valeurs de ce coefficient pour différents cas :

Tableau 43: Les valeurs du coefficient granulaire G :

Qualité des granulats Diamètre maximal (mm)

D < 12,5 20 ≤ D ≤ 31,5 D ≥ 50

Passable 0,35 0,40 0,45

Bonne 0,45 0,50 0,55

Excellente 0,55 0,60 0,65

Donc, nous avons G= 0,40

VI.1.1.6. Calcul du rapport C/E, à partir de la formule suivante :

Rc = G FCE(C / E - 0, 5) (3-a)

C/E = ((Rc/ G FCE) + 0, 5) (3-b)

C/E = ((28, 75/ 0,40x51, 778) + 0, 5)

C/E = 1, 8


88

VI.1.1.7. Déduction du dosage en ciment

Pour faciliter la détermination du dosage en ciment et pour éviter les petites erreurs

pendant l’interpolation, nous proposons l’abaque suivant que nous avons établi sur la base

de l’abaque de Dreux. Cet abaque est d’une utilisation plus facile et donne des résultats

directs sans besoin de faire d’éventuelles interpolations.

Figure 15: abaque de Dreux proposé pour la détermination du dosage en ciment

A = 7 cm et 𝐶 𝐸 ⁄ = 1,8

D’âpres la lecture de l’abaque, nous avons les résultats suivants :

C1 = 362kg/m3

VI.1.1.8. Dosage en eau

C1 = 362kg/m3 et 𝐶1𝐸1 ⁄ = 1,8 (4)

E1 = 201L


89

VI.1.1.9. Correction du dosage en eau, puis en ciment si nécessaire.

Tableau 44: Correction du dosage en eau en fonction du diamètre maximal:

D (mm) 10 12.5 16 20 25 31,5 40 50

Correction en % +9 +6 +4 +2 0 - 2 - 4 -6

Tableau 45: résumés des données de base

FORMULATION DE DREUX

Résistance visée à 28 jours en MPa

Rc = 25 ×1,15 = 28,75

le coefficient granulaire

G = 0,40

dosage en ciment et en eau

C/E = 1,8

on a : C1= 362 donc E1= 201

correction en fonction du diamètre maximal

D=20mm une correction de +2%

récapitulations

C= 369 [kg/m3]

E= 205L/ m3

VI.1.2. DOSAGES EN GRANULATS

VI.1.2.1. Détermination de la courbe de référence

L’origine: l’abscisse de l’origine correspond au module 20 (d=0,08mm) et l’ordonné

est de 0%.

Le sommet de la courbe B : l’abscisse est le module correspondant au diamètre

maximal D et l’ordonné est de 100%.

Le point de brisure A :


90

Abscisse :

D = 20 mm, l’abscisse correspond au module du XA =D/2, XA = 41

Ordonné :

YA = 50 - √D + K +Ks

K est un terme correcteur dont la valeur est donné dans le tableau suivant :

Tableau 46: La valeur du terme correcteur K:

Vibration Faible Normale Puissante

Format des

granulats Roulé Concassé Roulé Concassé Roulé Concassé

Dosage en

ciment

En Kg/m3

400+Fl -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

On a Ks : terme correcteur car notre module de finesse Mf du sable est 2,6 ≠ 2,5

Ks = 6 Mf - 15 ;

Ks = 6 x 2, 6 – 15 = 0,6 ;

Ks =0,6

Kp : terme correcteur (si le béton est pompable), Kc= K+ Kp

5 < Kp < 10 ; si le béton est destiné à être pompé.

Dans notre cas, comme le diamètre maximal des granulats est Dmax = 20mm et K = +1 ;

le Ks =0,6

Le point de brisure a pour coordonnées XA=41 et YA=47,13%

Tableau 47: Courbes granulaires de référence :

DREUX

Abscisse Ordonnée en %

Point d’origine O 20 0

Point de brisure A 41,00 47,13

Le sommet de la courbe B 44,00 100


91

Figure 16: courbes granulométriques du composition d’un mélange ternaire

VI.1.2.2. Proportions de gravier et de sable par la méthode graphique

La ligne de partage joint le point d'ordonnée 95% de la courbe granulaire du plus petit

granulat au point d'ordonnée 5% de la courbe granulaire du plus gros granulat. Le point

d’intersection entre cette ligne et la courbe théorique du mélange optimum indique les

proportions en pourcentage de volume absolu de sable et de gravier. Ces proportions sont lues

sur le pourcentage de tamisats correspondant à ce point d’intersection. Ce pourcentage indique

la proportion de sable s, le complément à 100 donne la proportion des graviers : g (5/10) et g

(10/20).

On a s = 39,8 %

g1 = 46,2 – 39,8 = 6,4 %

g2 = 100 – 46,2 = 53,8 %

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

Tam

isat

cu

mu

lé [

%]

Module AFNOR

Détermination des dosages en granulats

CR

S

G5/10

G10/20


92

VI.1.2.3. Calculer le volume des solides

Vsolides = Γ ×1000 (5)

Γ : le coefficient de compacité

Tableau 48: Le coefficient de compacité consistance

Serrage Diamètre maximal D (mm)

5 10 12,5 20 31,5 50 80

Molle

Piquage 0,750 0,780 0,795 0,805 0,810 0,815 0,820



Plastique

Piquage 0,760 0,790 0,805 0,815 0.820 0,825 0,830



Vibration puissante 0,775 0,805 0.820 0,830 0,835 0,840 0,845

Ferme



Vibration puissante 0,785 0,815 0,830 0,840 0,845 0,850 0,855

Ces valeurs sont convenables pour des granulats roulés sinon il conviendra d'apporter les

corrections suivantes :

Sable de carrière et gravier concassé : - 0,03.

Γ = 0,825 – 0,03 = 0,795

VI.1.2.4. Déterminer les volumes des granulats

Vgranulats = Γ×1000 – Vciment (6)

Calculons d’abord Vciment

Soit C le dosage en Kg/m3 et 𝛄ciment la masse volumique absolue du ciment en Kg/dm3.

Alors : Vciment= C / 𝛄ciment (7)

Vciment = 362 / 3,1 = 116,78 L

Vciment=116,78L

D’où Vgranulats = 0,795× 1000 – 116,78 = 678,22 L

Vgranulats =678,22L

Vsable = Vgranulats × s (8-a)

Vsable = 678,22× 0,398 = 269,93 L


93

Vsable =269,93 L

Vg (5/10) = Vgranulats × g (8-b)

Vg( 5/10) = 678,22× 0,064 = 43,41 L

Vg (10/20) = 678,22× 0,538 = 364,88 L

VI.1.2.5. En déduire les dosages en masse

Msables = Vsable ×𝜸s (0/5) (9-a) Msables = 269,93 ×2,516

Msables= 679,14 Kg/m3

Mgravier = Vgravier× 𝜸gravier (9-b)

Mg (5/10) = 43,41×2,62 = 113,73 kg/m3

Mg (10/20) = 364,88×2,62 = 952,34 kg/m3

VI.1.2.6. Calcul du rapport G/S

G/S=1,57

Le superplastifiant est dosé à 1,5 % du poids du ciment d’où SP = 369× 0,015 = 5,54 kg

VI.1.2.7. Récapituler l’ensemble des résultats dans un tableau

Résultats obtenus :

Tableau 49: Composition pour 1m3 de béton

Les dosages en masse de chaque constituant en kg/m3 Autres paramètres

CEMI

42,5

Super-

plastifiant

Eau

Sable

0/5

Gravier

5/10

Gravier

10/20

∆o

(kg/m3)

C/E G/S

369 5,53 205 679,14 113,73 952,34 2324,74 1,8 1,57

VI.2. CARACTERISATION DU BETON SUPPORT A L’ETAT FRAIS

Le malaxage permet au mélange de devenir homogène.

Il se déroule comme suit : en premier temps, on introduit une partie des gros granulats

et de l’eau avec le ciment, on malaxe l’ensemble jusqu’à ce que les constituants se mélangent

bien ; et on introduit ensuite le sable avec le reste de gravier et de l’eau. On continue le

malaxage jusqu’à ce que le mélange devienne homogène.


94

VI.2.1. DETERMINATION DES CONSISTANCES AU CôNE D’ABRAMS.

Après le malaxage, on procède directement à la détermination de la consistance du

béton.

Equipements nécessaires :

Un moule en tôle tronconique, sans fond, de hauteur 30 cm, ayant un diamètre 20 cm

pour la base et 10 cm pour sa partie supérieure (D=20 cm, d=10 cm, h=30cm) ;

Une plaque d’appui bien plane;

Une tige de piquage ;

Un portique de mesure ;

Un entonnoir pour verser la pâte.

Photo 5: cône d’abrams

Le principe est déjà indiqué dans la partie bibliographique, mais pour mieux comprendre

nous allons le répéter ci-dessous :

On dispose le cône sur la plaque d’appui bien plane, et puis, on le remplie de béton, le

remplissage se déroule comme suit:

Il est effectué en trois couches dont chacune soit piquée en 25 coups avec la tige de

piquage ; lorsque le cône est bien rempli, on le soulève avec beaucoup de précaution ;

Enfin, on mesure l’affaissement du mélange par le portique de mesure.


95

Photo 6: Détermination de la consistance

VI.2.2. MESURE DE L’ETALEMENT

Après la mesure de l’affaissement, on mesure directement l’étalement au cône.

Photo 7: mesure direct de l’étalement

VI.2.3. LA MISE EN PLACE ET LE SERRAGE DU BETON

La mise en place du béton doit toujours être effectuée avant la prise du ciment pour

éviter tout risque de difficulté.

Les différentes étapes de cette phase sont:

Moulage

Equipement nécessaire :

Moule cylindrique ayant un diamètre 16 cm, et une hauteur de 32 cm.

Un entonnoir pour verser la pâte dans le moule.

Il consiste à enfoncer le mélange dans le moule, pour qu’on obtienne un béton bien

compact, le moulage doit être accompagné par un piquage ou vibration ou autre moyen de

serrage.


96

Dans notre cas, nous utilisons la vibration.

La vibration

Matériel nécessaire :

un vibrateur

La vibration annule le frottement interne des grains et favorise leur imbrication ; les bulles

d’air, remontant à la surface, sont expulsées. Le béton vibré devient fluide se serre bien dans

le moule. Il reprend sa consistance lorsque la vibration cesse, mais il est plus serré et l’air est

évacué.

Photo 8: serrage du béton

Principe :

On dispose le moule sur le vibrateur puis on fait fonctionner ce dernier et on laisse

vibrer pendant 30 secondes au maximum. On règle son amplitude selon le besoin.

VI.2.4. DEMOULAGE

Après la vibration, on laisse reposer le mélange dans un endroit qui ne pose aucun

problème sur la prise de ciment et le durcissement du béton.

Après la prise le béton commence à durcir, au bout de 48 heures, on passe au démoulage qui

consiste à enlever le béton du moule.

VI.2.5. CURE DU BETON

Après le démoulage, le béton sera conservé dans un milieu humide. Dans notre cas, on

les met dans un bassin rempli d’eau propre.


97

Cette conservation lui permet de bien durcir, de diminuer son retrait et d’avoir une bonne

résistance.

Photo 9: cure du béton

VI.2.6. RESULTATS

Tableau 50: Caractéristique rhéologique:

Essai résultats unités

Affaissement 6,8 cm

Interprétation

En observant les résultats des différents essais effectués sur le béton frais nous

pouvons en déduire que le béton support est de classe S2 de consistance plastique.

L’affaissement obtenu (6,8 cm) montre que l’on a bien la consistance désirée (7 cm). L’essai

de stabilité au tamis permet de déduire que notre béton support témoin possède une stabilité

satisfaisante. Car le taux de ségrégation inférieur à 15 %.

Bref, notre béton témoin présente d’excellentes propriétés rhéologiques à l’état frais.

VI.3. CARACTERISATION DU BETON SUPPORT A L’ETAT DURCI :

Après la mise en œuvre dans leur moule, les éprouvettes cylindriques et prismatiques sont

conservées dans une chambre humide pendant 24 heures. Une fois démoulées, elles subissent

une rectification et sont conservées sous l’eau.

Avant chaque essai, les éprouvettes sont pesées pour déterminer la masse volumique

apparente afin de vérifier l’homogénéité du béton.

Une série de mesures mécaniques ont été faites pour chaque béton :

Essais de compression pour la résistance à la compression au 7ème et au28ème jours ;

Essai de flexion pour la résistance à la traction par flexion au 7ème et au 28ème jours ;


98

La variation dimensionnelle et pondérale (retrait et perte en masse) jusqu’à 28 jours.

Les éprouvettes destinées à l’écrasement pour la détermination des propriétés mécaniques

sont conservées dans un milieu humide et à température de 20° C.

VI.3.1. ESSAIS DE COMPRESSION SUR EPROUVETTES CYLINDRIQUE :

Principe :

L’essai a été réalisé selon la norme NF P 18-406, sur des éprouvettes cylindriques :

diamètre 16cm et hauteur 32 cm (élancement 2). Après un centrage parfait, la mise en charge a

été effectuée avec une vitesse de montée de charge constante. Au moment de la rupture, on

ouvre lentement la vanne de chargement et on lit alors la charge de rupture. En divisant la charge

de rupture sur la section de l’éprouvette, on obtient la contrainte en compression « RC » de cette

éprouvette.

RC = Pr (N)/ S (mm2)

Avec Pr : la charge de rupture en Newton ;

S : la section de l’éprouvette où S = 201006 mm2


Photo 10: mesure de la résistance à la compression

On évalue la résistance à la compression du béton support au 3ème, au 7ème et au 28ème

jour.


99

Résultats :

Tableau 51: Les résultats de la résistance à la compression:

MOYENNE DES RESULTATS OBTENUS

Résistances en compression simple

Age essai 3jours 7jours 28jours

Nombre d’essai

1 1 2 1 2 3

Masse en Kg

Avant conservation

Apres conservation

14,960

14,836

14,960 15,089 15,047 15,126 15,168

14,836 14,994 15,027 15,110 15,165

Densité en t/m3

Avant conservation

Apres conservation

2,33

2,31

2,33 2,35 2,34 2,35 2,36

2,31 2,33 2,34 2,35 2,36

Résistance en MPa

14,7

17,8 18,5 29,1 29,8 30,4

Moyenne en MPa

14,7

18,1 29,8

Interprétation

Le tableau ci-dessus donne les résultats obtenus des éprouvettes de chaque gâchée sur les

résistances à la compression. Compte tenu de la résistance obtenue à 28 jours, on peut

considérer que l’objectif est atteint (on dépasse même la résistance visée).

VI.3.2. ESSAI DE TRACTION PAR FLEXION :

La résistance à la traction par flexion a été déterminée à l’aide d’une machine de flexion

3 points de 150 KN, sur des éprouvettes prismatique 7x7x28 cm conformément à la norme NF

P18-407. (NA 428). Les éprouvettes ont été disposées dans la machine d’essai. Après un

centrage parfait, la mise en charge a été effectuée avec une vitesse de montée de charge

constante. Au moment de rupture, on ouvre lentement la vanne de chargement. L’aiguille du

manomètre intégrée dans la machine indique la charge de rupture.


100

La résistance à la traction par flexion est calculée ;

Rt= 1.8 Pr / a2

Avec 𝐏𝐫 : la charge de rupture et

a : le côté de la section carrée de l’éprouvette


Photo 11: mesure de la résistance à la traction par flexion

Résultats

Tableau 52: Les résultats de la résistance en traction par flexion :

MOYENNE DES RESULTATS OBTENUS

Résistances en traction par flexion

Age essai 7jours 28jours

Moyenne en MPa

3,25 5,18

Interprétation

Le tableau ci-dessus donne les résultats obtenus des éprouvettes de chaque gâchée sur les

essais à la traction par flexion. Compte tenu de la résistance obtenue à 28 jours, on peut

considérer que le béton support présente une bonne résistance à la traction.


101

VI.4. DETERMINATIONS DES QUANTITES DES DIFFERENTS COMPOSANTS

CONTENUS DANS LA COUCHE D’USURE POUR 1 m3 DE BETON

La couche d’usure est un mélange de granulats, de ciment et d’additifs (adjuvant,

colorant et microfibre). Nous allons étudier la couche d’usure en deux cas :

Couche d’usure incorporée sur béton frais ;

Couche d’usure rapportée sur béton durci.

Il convient parfaitement pour accomplir de grande surface. La couche d’usure

s’applique avec une épaisseur minimum de 4 à7 mm.

VI.4.1. MASSE DES DIFFERENTS COMPOSANTS CONTENUS DANS LA

COUCHE D’USURE INCORPOREE

Couche d’usure incorporée est une technique monolithique c’est-à-dire, on applique

sur le béton frais des granulats durcisseurs en quantité variable.

VI.4.1.1. Différentes types de couche d’usure incorporée

Couche d’usure incorporée est appliquée sur le béton frais suivant deux techniques :

Par saupoudrage manuel ou mécanique : c’est une action d’épandage à sec sur béton frais

après le début de prise.

Par coulis de mortier frais : le béton est dressé au niveau fini, moins l’épaisseur du coulis.

Ce niveau est fonction de la nature des granulats.

VI.4.1.2. Types de granulats utilisés

Pour mettre en œuvre la couche d’usure incorporée, on peut citer comme granulats :

Les granulats minéraux tels que le quartz, le granit, le silex, etc….. ;

Les mélanges de granulats abrasifs naturels ou synthétiques tels que le corindon, le

carbure de silicium ou l’émeri ;

Les granulats métalliques comme acier doux, fer doux, fonte spécialement traite pour

obtenir une bonne affinité avec l’eau et ciment. Il se présente en paillettes ou granulats.

VI.4.1.3. Matériaux utilisés

Dans notre couche d’usure incorporée, nous avons comme matériaux :

Ciment : CEM I 42,5 N ;

Granulat : dolomie D40 ;

Adjuvant : le superplastifiant le CHRYSO® Plast R Omega124.


102

VI.4.1.4. Définition des données de bases

Il convient parfaitement pour accomplir de grande surface. La couche d’usure

incorporée s’applique sur une surface de 10 m2 du béton support:

Épaisseur minimum : 4 à7 mm ;

Dosage en ciment : 450kg/m3 ;

Dosage en adjuvant : CHRYSO® Plast R Omega124, le superplastifiant est

dosé à 5% en masse du ciment pour la couche d’usure;

Quantités de granulats :

Saupoudrage sur le béton frais est : 4 à 6 kg/m2.;

coulis sur béton frais est : 12 kg/m2.

VI.4.1.5. Définition des matières premières

CIMENT :

Type : CEM I 42,5 N

La classe vraie FCE = 51,778 MPa

Le poids spécifique : 𝛄ciment = 3,1kg/L

GRANULATS : dolomie D40

L’aspect : poudre fine ;

Le masse volumique : 𝛄dolomie = 2,7 kg/L;

Le couleur : blanche;

La granulométrie : 40, 20, 10 microns, fine

VI.4.1.6. Détermination de la masse de chaque matériau sur 1m3 du béton

support

Cas d’une couche d’usure par saupoudrage :

Prenons l’épaisseur du béton support : 10cm et l’épaisseur de la couche d’usure : 5mm, la

quantité de granulat : 5kg/m2.

Calcul du volume de la couche d’usure :

Posons : V : le volume de la couche d’usure par saupoudrage ;

Sb : la surface du béton support ;

e : l’épaisseur de la couche d’usure.


103

V = Sb × e (10-a)

V = 10 × 0,005 = 0,05 m3

V= 0,05 m3 ou 50 L

Calcul du volume de chaque constituant dans 1 m3 de mélange:

Posons : Vc : volume du ciment dans 1m3 du mélange sec ;

Vag : volume d’agrégat dans 1m3 du mélange sec ;

Q : le dosage en ciment ;

Vc = 0, 2 × 1000 (11-a)

Vc =145,16L

Vag = 1000 - Vc (12-a)

Vag = 1000 – 200 = 800 L

Vag = 800 L

Calcul du volume de chaque constituant dans la couche d’usure :

Posons : Vciment : volume du ciment dans la couche d’usure ;

Vagregat : volume d’agrégat dans la couche d’usure ;

Vciment = Vc × V

1000 (13-a)

Vciment = 200 × 50

1000 = 10 L

Vciment = 10 L ou 0,01 m3

Vagregat = Vag × V

1000

Vagregat= 800 × 50

1000 = 40 L

Vagregat = 40 L ou 0,04 m3

Calcul du poids du ciment :

Posons : Pc : le poids du ciment ;

Pc = 𝛄ciment × Vciment (14-a)

Pc = 3,1 × 10 = 31 kg


104

Pc = 31 kg

Calcul de la masse de granulat :

Posons : Md : la masse de la dolomie dans le saupoudrage;

q : le dosage en dolomie ;

Md = 𝛄dolomie× Vagregat (15-a)

Md = 2, 7 × 40 = 108 kg

Md = 108 kg

Quantité d’adjuvant :

Posons : madj : la quantité d’adjuvant

madj = Pc × 5% (16-a)

madj = 31 × 0,05

madj =1,55 kg

Tableau 53 : Récapitulation des résultats sur masse de chaque constituant la couche

d’usure par saupoudrage :

masse de chaque constituant en kg

CEM I 42,5N Dolomie D40 superplastifiant

31 108 1,55

Cas d’une couche d’usure par coulis :

Nous allons prendre comme type de mélange un coulis de ciment et de résines

thermoplastiques.

Comme matériaux :

Le ciment : CEM I 42,5 N ;

La résine : polyéthylène ;

Fine : Dolomie D40

Prenons l’épaisseur du béton support : 10cm et l’épaisseur de la couche d’usure : 1 cm, la

quantité de granulat : 12kg/m2.

Surface du béton support : Sb = 10 m2.


105

Calcul du volume de la couche d’usure :

Posons : V : le volume de la couche d’usure par coulis;

Sb : la surface du béton support ;

e : l’épaisseur de la couche d’usure.

V = Sb × e (10-b)

V = 10 × 0,01 = 0, 1 m3

V= 0, 1 m3

Calcul du volume de chaque constituant dans 1 m3 de mélange:

Posons : Vc : volume du ciment dans 1m3 du mélange sec ;

Vfine: volume du fine dans 1m3 du mélange sec ;

Q : le dosage en ciment ;

Vc = 0, 2 × 1000 (11-b)

Vc =145,16 L

Vfine = 1000 - Vc (12-b)

Vfine = 1000 – 200 = 800 L

Vfine = 800 L

Calcul du volume de chaque constituant dans la couche d’usure (10 m2) :

Posons : Vciment : volume du ciment dans la couche d’usure ;

Vfine: volume du fine dans la couche d’usure ;

Vciment = Vc × V

1000 (13-b)

Vciment = 200 × 100

1000 = 20 L

Vciment = 20 L ou 0,02 m3

Vfine = Vag × V

1000

Vfine= 800 × 100

1000 = 80 L

Vfine = 80 L ou 0,08 m3


106

Calcul du poids du ciment :

Posons : Pc : le poids du ciment ;

Pc = 𝛄ciment × Vciment (14-b)

Pc = 3,1 × 20 = 62 kg

Pc = 62 kg

Calcul de la masse de granulat :

Posons : Md : la masse de la dolomie dans le saupoudrage;

q : le dosage en dolomie ;

Md = 𝛄dolomie× Vfine (15-b)

Md = 2, 7 × 80 = 216 kg

Md = 216 kg

Quantité d’adjuvant :

Posons : madj : la quantité d’adjuvant

madj = Pc × 5% (16 -b)

madj = 62 × 0,05

madj = 3,1 kg

Quantité de polyéthylène :

Notre coulis est un mortier qui contient environ 50 partie de fines pour 5parties de résine.

Posons : mr : la quantité de polyéthylène

mr = Md ×5

50 (17-b)

mr = 216×5

50 = 21,6 kg

mr = 21,6 kg


107

Tableau 54 : Récapitulation des résultats sur masse de chaque constituant la couche

d’usure par coulis :

masse de chaque constituant en kg

CEM I 42,5N Dolomie D40 superplastifiant Polyéthylène

62 216 3,1 21,6

VI.4.2. LA COUCHE D’USURE RAPPORTEE SUR BETON DURCI

Sur notre dallage en béton durci, on pose un système de revêtement qui peut être

solidaire ou desolidaire.

VI.4.2.1. Différentes types de couche d’usure rapportée

Sur le béton durci, on peut appliquer plusieurs types de revêtements rapportés :

Les sols coulés synthétiques ;

Les chapes monolithiques à base de ciment ;

Les chapes monolithiques décoratives ;

L’asphalte ;

Les sols à base de bitume.

VI.4.2.2. Types de granulats utilisés

Pour mettre en œuvre la couche d’usure rapportée, on peut citer comme granulats :

Les granulats minéraux tels que le quartz, le granit, le silex, etc….. ;

Les mélanges de granulats abrasifs naturels ou synthétiques tels que le corindon, le

carbure de silicium ou l’émeri ;

Les granulats métalliques comme acier doux, fer doux, fonte spécialement traite pour

obtenir une bonne affinité avec l’eau et ciment. Il se présente en paillettes ou granulats.


Dans notre couche d’usure incorporée, nous avons comme matériaux :

Ciment : CEM I 42,5 N ;

Granulat : dolomie D40 ;

Adjuvant : le superplastifiant le CHRYSO® Plast R Omega124.


108

VI.4.3. MASSE DU POLYETHYLENE TEREPHTALATE DANS LA FINITION

Apres l’application de la couche d’usure, il faudra la talocher puis la lisser à la truelle

mécanique jusqu’à l’obtention d’une surface ferme d’aspect plus ou moins lisse.

Apres lissage, il est important de badigeonner une couche de résine pure pour assurer

un bon aspect satisfaisant et réduire la poussière sur la surface. La résine assure la résistance

à l’abrasion et la résistance au poinçonnement.


Dans notre couche de finition, les produits de cure que nous utilisons sont :

La résine polyéthylène téréphtalate;

Le durcisseur

VI.4.3.2. Détermination de la quantité de chaque matériau

Le polyéthylène téréphtalate est badigeonné sur notre couche d’usure :

superficie de 10m2 ;

épaisseur de 1 à 2 mm ;

Dosage : 1kg/m2

Masse volumique : 0,91 - 0,96g/cm3

Calcul du volume de la couche de finition :

Vf = 10 × 0,001ou 0,002 = 0,01 - 0,02 m3 ou 10000 – 20000 cm3

Le polyéthylène téréphtalate a une masse volumique qui varie de: ρ = 0.91- 0.96g/cm3.

m = Vf × ρ (18-c)

m = 10000 x 0,96 = 10416,67 g ou 10,42 kg

m = 10416,67 g ou 10,42 kg de polyéthylène

Le durcisseur est dosé à 1 à 4 % en masse du polyéthylène téréphtalate.

Durcisseur = 10,42 × 0,03 = 0,3126 kg


109

Résultats obtenus :

Tableau 55 : Récapitulation de l’ensemble des résultats couche d’usure par

saupoudrage

Masse des constituants en kg

CEM I 42,5N Dolomie D40 Superplastifiant Finition en PET Durcisseur

31 108 1,55 10,42 0,3126

Tableau 56 : Récapitulation de l’ensemble des résultats couche d’usure par coulis

Masse des constituants en kg

CEM I 42,5N Dolomie D40 PET Superplastifiant Finition en PET Durcisseur

62 216 21,16 3,1 10,42 0,3126

Interprétation

On peut prendre comme meilleur couche d’usure, la couche d’usure par saupoudrage.

Vue la quantité des matériaux utilisé lors de la mise en œuvre, on peut dire que le

saupoudrage économise beaucoup des matériaux par rapport au coulis.


110

Chapitre 07 : AVANTAGES ET ETUDES

ECONOMIQUES

INTRODUCTION

Pour mettre en valeur notre recherche, Il est temps de donner les avantages et les

applications des bétons lissé.

VII.1. LES AVANTAGES DU BETON LISSE

Ces bétons présentent beaucoup d'avantages sur :

VII.2.1. L’OUVRABILITE

. Voici les atouts du béton lissé :

Il permet de répondre à certain besoin spécifique : délai de mise en œuvre, délai de

mise en service, recherche d’esthétique ;

Il permet de minimiser le cout de maintenance ;

Il permet de s’adapter aux besoins évolutifs des industries.

VII.2.2. LA QUALITE D'APPARENCE

On peut obtenir facilement avec les bétons lissé des effets architectoniques aussi

fabuleux et attirants. On peut avoir :

un béton d’aspect plus lisse par rapport au béton ordinaire ;

un béton qui a des arêtes parfaitement définies;

un béton qui reflète la lumière afin d’illuminer l’espace;

un béton qui n’a pas besoin de savons chimiques ou des produits de polissage, de

l’eau suffit ;

un béton facile à entretenir;

un béton moins glissant qu’un béton poli traditionnel même quand le béton est

mouillé ;

un béton qui donne de l’esthétique dans les habitats ;

un béton d’absence de défauts d'aspect, notamment dus à la ségrégation.


111

VII.2.3. LA QUALITE PHYSIQUE ET CHIMIQUE

Les qualités physiques et chimiques de bétons lissés sont très importantes :

Le béton lissé résiste bien à l’usure, aux graisses et aux détergents, aux agents

chimiques ;

Ils sont plus imperméables et ont une bonne structure avec une durée de vie

élevée ;

Le béton lissé présente une résistance exceptionnelle à l’abrasion car sa

performance en terme d’abrasion (usure et poinçonnement) est équivalente à

celle du granit;

Ces bétons sont des bétons de très faible retrait. Donc le risque de fissure du

béton est très faible ;

Ils offrent une très bonne résistance mécanique (flexion et compression) et une

meilleure tenue aux chocs par rapport aux autres bétons décoratifs ;

La probabilité de la corrosion de ce béton est faible ;

Sur le plan de l’entretien, il est aussi extrêmement pratique, hygiénique et peu

exigeant.

VII.2. LES APPLICATIONS PRIVILEGIEES

Parmi les applications usuelles, on peut citer :

les sols industriels ;

La réalisation de dallages dans les lots d’habitats ;

Salle d’opération, hôpital;

Hall ;

Chambre froide

Entrepôt, atelier ;

Laboratoire ;

Boutiques

Etc….

Ces bétons lissés se sont révélés aussi particulièrement intéressant, techniquement et

économiquement, pour :

la réhabilitation de sols avec carrelage ;

la mise en œuvre des sols décoratifs;

la mise en œuvre des baignoires et des sols de cuisines.


112

VII.3. ETUDE ESTIMATIF DU PRIX DE REVIENT

Il est important d’avoir une idée sur le prix de revient de notre béton lissé. Compte tenu

du fait que notre étude a abordé un élément nouveau à Madagascar, nous essayerons d’évaluer

le coût du mètre carré d’un dallage en béton lissé et le comparer au coût du mètre carré d’un

dallage avec carrelage.

On adopte comme couche d’usure, celle obtenue par saupoudrage.

Tableau 57: Prix d’un mètre carré de dallage en béton lissé

Désignation Unité Quantité Prix unitaire [Ar] Sous total [Ar]

Ciment CEM I 42.5 N kg 36,9 500,00 18 450,00

Sable 0/5 m3 0,0267 15 000,00 400,50

Gravillon 5/10 m3 0,0043 30 000,00 129,00

Gravillon 10/20 m3 0,036 35 000,00 1 260,00

Superplastifiant kg 5.53 7 500,00 38 550,00


Finition en PET+durcisseur Kg 1,042 12396,00 12 916,63

Ciment CEM I 42,5 N Kg 3,1 500,00 1 550,00

Dolomie Kg 10,8 600,00 6 480,00

Superplastifiant Kg 0,155 7 500,00 1 162,50

Le cout du mètre carré d’un dallage avec carrelage

Tableau 58: Prix d’un mètre carré de dallage avec carrelage


Ciment CEMI 42.5N kg 40 500,00 20 000,00

Superplastifiant kg 0,6 7 500,00 4 500,00

Gravillon 5/20 m3 0.08 30 000,00 2 400,00

Sable 0/5 m3 0.04 15 000,00 600,00

carreaux m2 1 60 000,00 60 000,00

Interprétation

Le coût des matières premières pour confectionner 1 m2 de sol en Béton lissé est plus faible

par rapport au sol en dallage avec carrelage.


113

Le nombre d’ouvrier nécessaire pour sa mise en place peut être réduit et le temps de

fabrication est raccourci ;

Ces remarques nous prouvent que le coût du béton lissé est abordable.

Pour conclure, chaque sol est un cas unique. Les prix peuvent varier du simple au

double en fonction du chantier, des finitions, des teintes,… Il ne faut pas oublier qu’un sol en

béton lissé inclut la chape, alors qu’un carrelage, un parquet ou une résine ne l’inclut pas, ce

qui est traduit automatiquement dans les prix des différents devis.

114

CONCLUSION GENERALE

Les travaux de bétonnage entrent en grande partie dans l’ensemble du bâtiment. C’est

pour cela que les fournisseurs et les exécutants, autrement dit, les centrales à béton et les

entrepreneurs, doivent connaître la technologie du béton pour pouvoir fournir un produit

idoine avec des matières premières de qualité, et mis en œuvre dans les règles de l’art.

En fait, un sol en béton lissé doit être considéré comme un concept global dans lequel

le dimensionnement, les détails, le choix des matériaux et les méthodes d’application sont

compatibles.

Non seulement, les bétons lissés traitent des questions d’esthétique et de décoration,

mais leur application joue un grand rôle pour supporter des charges et garder les qualités le

plus longtemps possible.

Les bétons sont donc des éléments indispensables à la construction, et en particulier les

bétons lissés sont des matériaux à valoriser pour leurs qualités.

Ce travail se rapporte à la contribution à l’étude du béton lissé dans le but d’utiliser les

différentes variétés de matières premières existant à Madagascar, et de concevoir un nouveau

matériau pour répondre à toutes les attentes des consommateurs, en ce qui concerne le

traitement des dallages des bâtiments industriels et d’habitations.

Toutefois, des études approfondies sont encore à entreprendre pour améliorer les

performances de ce béton lissé. De plus, nous sommes un peu limités dans notre recherche par

le manque de matériels.

Nous pensons, par ce travail, avoir jeté les premiers jalons pour l’utilisation et la

maitrise de ce matériau encore méconnu des entreprises du bâtiment à Madagascar.

BIBLIOGRAPHIE

[3] : RANAIVONIARIVO Velomanantsoa Gabriely « Bétons et mortiers » cours 4eme année

2011,Département Science des matériaux et métallurgie de l’Ecole Supérieure

Polytechnique d’Antananarivo;

[4] : G. DREUX et J.FESTA

Le nouveau guide du béton

Edition Eyrolles

320 pages

[5] : R. LACHON

Manuel de laboratoire, Tome I

Edition Dunod.

150 pages

[6] : R. LACHON

Manuel de laboratoire, Tome II

Edition Dunod.

150 pages

[7] : J. FAURY

Le béton,

Edition Dunod.

200 pages

[8] : A. JOISEL

Composition de béton hydraulique

Edition S.T.A.R

250 pages

[9] : LIVRES : BETON ARME ciments et bétons / béton

armé/armatures/coffrage/poteaux/poutres/linteaux/appuis/chaînages/planchers/et

dalles/balcons/escaliers

[10] : R. LACHON, R.DUPAIN

Granulats, sols, ciments et bétons

Edition Castéilla

300 pages

[11] : R.LANCHON 14497 T1 cours de laboratoire

[12] : RABENJARISOA Andriamihaja Tiana, Formulation de béton selon les méthodes de

FAURY et DREUX GORISSE, Mémoire d’ Ingéniorat, BTP, ESPA soutenu le 29 Décembre

2003, 79 pages

[13] : R. VALLETTE

Manuel de composition de béton,

Edition Eyrolles

250 pages

[14] : ANDRIAMPARANY Flavien Razafiarison,

Informatisation de la formulation du béton inspirée de la méthode de FAURY, Mémoire

DEA, Science des matériaux, ESPA, soutenu le 26 octobre 2006

88 pages

[15] : Nadia BAHLOULI,

Cours Matériaux composites,

DESS Mécaniques avancée et Stratégie industrielle,

7-9pages

WEBOGRAPHIE

[1] : http// : www.google /cours en ligne/matériaux de construction ; Fiches techniques :

CIMbéton, construire avec les produits préfabriqués en béton : école française du

béton, CERIB, Fédération de l’industrie du béton (11/07/13).

[2] : www.betonsdecoratifs.com(11/07/13)

[16] : http// :www.febelcem.be (24/09/13)

[17] : http// : Polyéthylène - Wikipédia.htm(04/02/14)

www.francebeton.com(07/03/14)

http://www.betonsdecoratifs.com/

http://www.febelcem.be/

http://www.febelcem.be/

http://www.francebeton.com/

I

Annexe 1: Fiche technique du

ciment CEM I 42,5N utilisé

III

Annexe 2 : Fiche technique de la

dolomie D4O

V

Annexe 3 : Fiche de données de

sécurité de l’adjuvant CHRYSO®

Plast R Omega124

IX

Annexe 4 : Résumé des

caractéristiques physiques d’un

polyéthylène téréphtalate [6]

X

PROPRIETES UNITE VALEURS

Nombre de viscosité

Poids moléculaire moyen

cm3/g

x 105

320

1.5

Indice de fusion

MFI 190/5

MFI 230/2.16

MFI 230/5

Domaine de fusion

Densité à 23°C

g/10 min g/10 min

g/10 min

°C

g/cm3

0.33-0.95

0.35-0.70

0.25-0.45

125-131

0.951-0.955 Limite élastique Limite

d’allongement Charge à

la rupture

Allongement à la rupture

Mpa

Mpa

%

22-26

30-38

>600

3.5% de contrainte de flexion

Module de cisaillement Module

d’élasticité

N/mm2

N/mm2

N/mm2

17-22

500-600

850-1050

Dureté à la bille H30

Dureté Shore D

N/mm

-

40

61-67

XI

Résistance au choc

(selon Charpy)

Résistance au choc sur

barreau entaillé

(selon Charpy)

kJ/m2

kJ/m2

15-21

sans rupture

Température de ramollissement

Vicat

VST/A/50

VST/B/50

Stabilité dimensionnelle à

chaud

Coefficient de dilatation linéaire

Conductibilité thermique /20°C

Tenue au feu

°C

°C

°C

°C

k-1

W/m.k

-

-

-

123-127

67-77

42

73

1.6-2.10-4

0.40-0.45

B2

B2

V2

Résistance transversale

Résistance superficielle

Constante diélectrique (50Hz)

Facteur de perte diélectrique

(50Hz)

Résistance au claquage

Ωcm

Ω

-

-

kV/mm

>1016

>1013

2.3-2.6

1.10-1-6.10-4

>20

Table des matières

REMERCIEMENT

SOMMAIRE……….……………………………………………...…………………………………………………………………….…....….i

LISTE DES BREVIATIONS…………………………………………………………………………………………………………………...ii

LISTE DES TABLEAUX……………………………………………………................................................................….…iv

LISTE DES FIGURES………………………………………………………..………………………………………………………………...vi

LISTE DES PHOTOS………………………………………………………..………………………………………………………………..vii

LISTE DES ANNEXES……………………………………………………..……..............................................................viii

INTRODUCTION………………………………………………………………………………………………………………………………….1

Chapitre 01 : GENERALITES SUR LES BETONS LISSES ET SES CONSTITUANTS ........................... 3

I.1. HISTORIQUE ................................................................................................................... 3

I.2. DEFINITIONS .................................................................................................................. 3

I.3. LES DIFFERENTS CONSTITUANTS DU BETON LISSE ........................................................... 3

I.3.1. LES CIMENTS ................................................................................................................................. 4

I.3.2. LES GRANULATS ......................................................................................................................... 10

I.3.3. L’EAU DE GACHAGE .................................................................................................................. 13

I.3.4. LES ADJUVANTS .......................................................................................................................... 14

I.3.5. LES AJOUTS ................................................................................................................................. 16

I.3.6. LES RESINES ................................................................................................................................. 16

Chapitre 02 : LES FACTEURS D’ETUDE DES BETONS LISSES .................................................... 22

II.1 DIMENSION DES GRANULATS ...................................................................................... 22

II.1.1. IMPORTANCE DE LA DIMENSION MAXIMALE D ................................................................. 22

II.1.2. EFFET DE PAROI ......................................................................................................................... 22

II.2 OUVRABILITE .............................................................................................................. 23

II.2.1. L’AFFAISSEMENT AU CONE D’ABRAMS OU SLUMP-TEST ................................................. 23

II.2.2. ESSAI D’ETALEMENT SUR TABLE OU FLOW TEST ................................................................ 24

II.3 RESISTANCE ................................................................................................................. 25

II.3.1. INFLUENCE DE LA QUALITE DU CIMENT ............................................................................... 25

II.3.2. INFLUENCE DU DOSAGE EN CIMENT ET DU DOSAGE EN EAU…………………………………. 25

II.3.3. INFLUENCE DE LA GRANULARITE ........................................................................................... 27

II.3.4. IMPORTANCE DE L’ADHERENCE MORTIER-GRAVIER ……………………………………………….27

II.3.5. RESISTANCE DU BETON FRAIS ................................................................................................ 28

II.3.6. INFLUENCE DE L’AGE SUR LE DURCISSEMENT DU BETON ................................................. 28

II.3.7. INFLUENCE DE LA TEMPERATURE ET DE L’HUMIDITE ........................................................ 28

II.3.8. CLASSIFICATION ET DESIGNATION DES BETONS ................................................................. 29

II.4 RETRAIT ....................................................................................................................... 30

II.5 DILATATION ................................................................................................................. 30

II.6 FLUAGE ........................................................................................................................ 30

II.7 ELASTICITE ................................................................................................................... 31

II.8 EFFET « POISSON » ....................................................................................................... 31

II.9 CORROSION DES BETONS ............................................................................................. 31

II.9.1. LE GONFLEMENT DU AU SULFATE ......................................................................................... 31

II.9.2. LA REACTION ALCALIS-GRANULATS ...................................................................................... 31

II.9.3. LA CARBONATATION ................................................................................................................ 32

II.10 LES PROPRIETES DU TOPPING ....................................................................................... 32

II.10.1. RESISTANCE MECANIQUES ................................................................................................... 32

II.10.2. INFLUENCE DE LA LUMIERE ET DE LA TEMPERATURE (durabilité) ................................ 32

Chapitre 03 : COMPOSITION ET DOSAGE DES BETONS LISSES................................................ 33

III.1 CHOIX DES MATERIAUX EN FONCTION DES CONDITIONS CLIMATIQUES ET

L’ENVIRONNEMENT DE L’OUVRAGE ........................................................................................ 33

III.1.1. CHOIX DES MATERIAUX EN FONCTION DES CONDITIONS CLIMATIQUES ..................... 33

III.1.2. CHOIX DES CIMENTS EN FONCTION DE L’ENVIRONNEMENT DE L’OUVRAGE .............. 35

III.2 EXEMPLE DE METHODE DE COMPOSITION DE BETON : LA METHODE DREUX-GORISSE .. 37

III.2.1. LE PROBLEME: METTRE AU POINT UN BETON DE QUALITE ............................................ 38

III.2.2. LES GRANULATS: L'OSSATURE ET LA COMPACITE DU BETON ......................................... 38

III.2.3. LE CIMENT: LA COLLE .............................................................................................................. 39

III.2.4. LE BETON: UN MATERIAU DE CONSTRUCTION .................................................................. 39

III.2.5. OBJECTIFS DE LA METHODE ................................................................................................... 39

III.2.6. PRINCIPE DE LA METHODE..................................................................................................... 40

III.2.7. DOSAGE EN MASSE DES GRANULATS .................................................................................. 45

Chapitre 04 : PROCEDES DE MISE EN ŒUVRE DU BETON LISSE ............................................. 47

INTRODUCTION ...................................................................................................................... 47

IV.1 PROCESSUS DE FABRICATION DU BETON LISSE .............................................................. 47

IV.2.1. STOCKAGE ................................................................................................................................. 47

IV.2.2. DOSAGE ..................................................................................................................................... 47

IV.2.3. MALAXAGE ............................................................................................................................... 48

IV.2 TECHNIQUE DE MISE EN ŒUVRE DU BETON LISSE ....................................................... 48

IV.3.1. LA COUCHE DE BETON DE BASE ............................................................................................ 48

IV.3.2. LE SAUPOUDRAGE ou COUCHE D’USURE .......................................................................... 49

IV.3.3. FINITION DE TEINTE ................................................................................................................ 49

IV.3.4. SURFAÇAGE ou POLISSAGE.................................................................................................... 50

IV.3.5. SCIAGE DES JOINTS ................................................................................................................. 50

IV.3.6. LA COUCHE DE FINITION EN RESINE ................................................................................ 51

Chapitre 05 : CARACTERISATION DES MATERIAUX ................................................................. 53

INTRODUCTION ...................................................................................................................... 53

V.1. LES GRANULATS ........................................................................................................... 53

V.2.1. PROVENANCE ET NATURE....................................................................................................... 53

V.2.2. ANALYSE GRANULOMETRIQUE ............................................................................................. 53

V.2.3. LES COURBES GRANULOMETRIQUES .................................................................................... 56

V.2.4. MESURE DE LA MASSE VOLUMIQUE ABSOLUE OU MASSE SPECIFIQUE DES

GRANULATS……………………………………………………………………………………………………………….60

V.2.5. MESURE DE LA MASSE VOLUMIQUE APPARENTE .............................................................. 61

V.2.6. EVALUATION DE L’HUMIDITE DES GRANULATS.................................................................. 61

V.2.7. LE MODULE DE FINESSE DES SABLES : .................................................................................. 62

V.2.8. EQUIVALENT DE SABLE ............................................................................................................ 62

V.2.9. COEFFICIENT LOS ANGELES ..................................................................................................... 65

V.2.10. COEFFICIENT D’APPLATISSEMENT ....................................................................................... 67

V.2.11. RECAPITULATION DES CARACTERISTIQUES DES GRANULATS : ..................................... 68

V.2. L’EAU DE GACHAGE ...................................................................................................... 69

V.3.1. CARACTERISTIQUES PHYSIQUES ET TOLERANCES : ............................................................ 69

V.3.2. CARACTERISTIQUES CHIMIQUES ET TOLERANCES : ........................................................... 69

V.3. LE CIMENT ................................................................................................................... 70

V.4.1. CARACTERISTIQUES CHIMIQUES ET MINERALOGIQUES ................................................... 70

V.4.2. CARACTERISTIQUES PHYSIQUES. ........................................................................................... 72

V.4.3. CARACTERISTIQUES MECANIQUES........................................................................................ 77

V.4. DOLOMIE ..................................................................................................................... 77

V.5.1. CARACTERISTIQUES PHYSIQUES. ........................................................................................... 78

V.5.2. CARACTERISTIQUES CHIMIQUES DE LA DOLOMIE. ............................................................ 78

V.5. ADJUVANT ................................................................................................................... 79

V.6.1. CARACTERES GENERAUX ......................................................................................................... 79

V.6.2. AUTRES PROPRIETES ET INDICATION ................................................................................... 80

V.6. LE RESINE POLYETHYLENE TEREPHTALATE ..................................................................... 81

V.7.1. CARACTERISTIQUES PHYSIQUES ............................................................................................ 82

V.7.2. CARACTERISTIQUES DIELECTRIQUES. ................................................................................... 83

V.7.3. CARACTERISTIQUES THERMIQUES ET CLIMATIQUES. ...................................................... 83

V.7.4. CARACTERISTIQUES CHIMIQUE. ............................................................................................ 84

Chapitre 06 : LES ESSAIS DE FABRICATION DU BETON LISSE ................................................. 86

VI.1. DETERMINATIONS DES DOSAGES EN MASSES DES DIFFERENTS COMPOSANTS POUR 1m3 DE

BETON .................................................................................................................................... 86

VI.1.1. PAR LA METHODE DREUX-GORISSE ..................................................................................... 86

VI.1.2. DOSAGES EN GRANULATS ..................................................................................................... 89

VI.2. CARACTERISATION DU BETON SUPPORT A L’ETAT FRAIS ............................................... 93

VI.2.1. DETERMINATION DES CONSISTANCES AU CONE D’ABRAMS. ........................................ 94

VI.2.2. MESURE DE L’ETALEMENT ..................................................................................................... 95

VI.2.3. LA MISE EN PLACE ET LE SERRAGE DU BETON ................................................................... 95

VI.2.4. DEMOULAGE ............................................................................................................................ 96

VI.2.5. CURE DU BETON ...................................................................................................................... 96

VI.2.6. RESULTATS ................................................................................................................................ 97

VI.3. CARACTERISATION DU BETON SUPPORT A L’ETAT DURCI : ............................................ 97

VI.3.1. ESSAIS DE COMPRESSION SUR EPROUVETTES CYLINDRIQUE : ....................................... 98

VI.3.2. ESSAI DE TRACTION PAR FLEXION : ..................................................................................... 99

VI.4. DETERMINATIONS DES QUANTITES DES DIFFERENTS COMPOSANTS CONTENUS DANS LA

COUCHE D’USURE POUR 1 m3 DE BETON ................................................................................ 101

VI.4.1. MASSE DES DIFFERENTS COMPOSANTS CONTENUS DANS LA COUCHE D’USURE

INCORPOREE ............................................................................................................................... 101

VI.4.2. MASSE DES DIFFERENTS COMPOSANTS CONTENUS DANS LA COUCHE D’USURE

RAPPORTEE SUR BETON DURCI............................................................................................... 107

VI.4.3. MASSE DU POLYETHYLENE DANS LA FINITION ................................................................ 108

Chapitre 07 : AVANTAGES ET ETUDES ECONOMIQUES ....................................................................... 110

INTRODUCTION ..................................................................................................................... 110

VII.1. LES AVANTAGES DU BETON LISSE ................................................................................ 110

VII.2.1. L’OUVRABILITE...................................................................................................................... 110

VII.2.2. LA QUALITE D'APPARENCE ................................................................................. …………110

VII.2.3. LA QUALITE PHYSIQUE ET CHIMIQUE ............................................................................... 111

VII.2. LES APPLICATIONS PRIVILEGIEES .................................................................................. 111

VII.3. ETUDE ESTIMATIF ........................................................................................................ 112

CONCLUSION GENERALE ..................................................................................................................... 114

BIBLIOGRAPHIE ET WEBOGRAPHIE

ANNEXES 5: Une fiche technique du ciment CEM I 42,5N utilisé……………………………………………………………I

ANNEXE 6 : Une fiche technique de la dolomie D4O………………………………………………………………………….III

ANNEXE7:Une fiche de données de sécurité de l’adjuvant CHRYSO® Plast R Omega124…………………...V

ANNEXE8:résumé des caractéristiques physiques d’un polyéthylène téréphtalate…….………………..…..IX

Table des matières

RESUME

Auteur: MBOTIRAVO Jean Eric

Titre: “CONTRIBUTION A L’ETUDE DUBETON LISSE”

Nombre des pages : 114 Nombre des tableaux : 58 Nombre des figures : 15 Nombre des photos : 11 Nombre d’Annexes : 04

RESUME

Dans l’étude du béton lissé, la connaissance des caractéristiques de ses différents éléments

constitutifs à l’aide des différents essais de laboratoire, revêt une importance toute particulière au

respect des normes.

L’association de ces connaissances avec des méthodes de formulation adéquate, que nous

proposons dans notre travail met en valeur l’intensité et le type de serrage, la facilite de mise en œuvre

à l’état frais, la compacité et une bonne résistance à l’état durci et un bon aspect du béton lissé. En nous

basant sur les résultats obtenus, nous avons mis en exergue les particularités et les recommandations

techniques spécifiques ainsi que les soins à prodiguer au béton lissé.

Un béton lissé n’est pas recommandé pour des applications extérieures. En effet, l’obtention d’une

surface lisse confère un caractère glissant qui peut être dangereux en cas de rosée, de pluie ou de gel.

Notre étude a montré qu’un sol en béton lissé est moins cher que l’utilisation du carrelage du même

sol.

Mots clés : béton, résine, esthétique, confort, lisse, brillance, formulation, ouvrabilité,

compacité, résistance.

ABSTRACT

In the study of concrete, the knowledge of the characteristics of its various components using

different laboratory tests, takes on particular importance to the respect of the norm.

Combining this knowledge with adequate methods of formulation, we propose in our work

emphasizes the intensity and the type of tightening, gives a high-performance concrete, easy to

implement at the fresh, very compact state and having a good resistance at the hardened stateand, a good

aspect. By basing on the results obtained, we will propose to highlight the particularities and specific as

well as the care to smooth concrete technical recommendations.

A polished concrete is not recommended for outdoor applications. Indeed, a smooth surface gives

a slipperiness that can be hazardous in case of dew, rain or frost.

Our study showed that a smoothed concrete ground is less expensive than the use of the

tiling of the same ground.

Keywords: concrete, resin, esthetic, comfort, smooth, shin, formulation, workability,

compactness and resistance.

Directeur de Mémoire: Professeur Titulaire RANAIVONIARIVO Velomanantsoa

Gabriely

Coordonnées de l’auteur : tel : 0341274305 /0331400663 E-mail: [email protected]

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