Le Béton Armé

Le Béton Armé

Composition du béton 

De nombreuses méthodes de composition des bétons,basées  sur des considérations théoriques diverses,ont été proposées et plusieurs d'entre elles sont appliquées en pratique.

La méthode "Dreux"

Le Béton Armé

La méthode "Dreux" est en fait une synthèse de celles qui ont abouti à des résultats favorables. Elle fournit dans chaque cas particulier une solution (béton satisfait aux nécessités du chantier, après légère mise au point éventuelle. Mais elle implique encore des manipulations et  l'usage d'un matériel de laboratoire que les petits utilisateurs ne possèdent pas ; elle aboutit d'ailleurs à des dosages en poids.

Composition du béton 

En admettant quelques valeurs forfaitaires, notamment en ce qui concerne la teneur  en  humidité  des  granulats et  son influence sur leur volume,la méthode "Dreux" elle est une méthode  simplifiée  qui  est  à  la  portée  de  tous  les  petits utilisateurs, car elle ne nécessité aucun calcul mais simplement l'usage de graphiques appelés abaques qui permettent,en partant des  valeurs caractéristiques que doit présenter  ce  béton et  de  celle  concernant les matériaux disponibles, de  trouver automatiquement  la solution (quantités  de  matériaux  à utiliser) en suivant un cheminement définit par des règles précises.

L'évaluation préalable de l'humidité contenue dans les granulats peut être faites, soit par pesée avant et après dessiccation, soit plus simplement en appliquant les valeurs forfaitaires figurant dans le tableau ci-dessous :

Le Béton Armé

Ces états apparents du sable sont précisés ci-dessous :

-  SEC :

- Cas rare : les granulats présentent un aspect mat et laissent la main un peu poussiéreuse.

- HUMIDE :

- Cas le plus courant : l'aspect des granulats est brillant, ils laissent la main mouillée ;les grains de sable y adhèrent légèrement et on peut en faire une boulette ne le comprimant,

- MOUILLE :

- Cas ne se présentant guère que pour des granulats subissant ou venant de subir une pluie importante,

- TREMPE :

- Cas rare : cela suppose des granulats complètement saturés d'eau et à peine égouttés.

Préparation  béton

Sur les chantiers moyens ou petits où prépare le béton sur place, la composition su béton est encore le plus souvent affaire de routine.

Le mélange effectué avec une brouette de 80 litres à raison de brouettes de gros granulat et 5 de sable plus le nombre de sacs de ciment correspondant au dosage adopté-généralement entre 25 et 40 kg au m3 - représente, en principe, la composition passe -partout : 800 litres de gravillon pour 400 litres de sable, plus 7 à 8 sacs de ciment pour un mètre cube de béton mis en place par piquage. 

Quant à l'eau, elle  est ajoutée "à l'oeil", si en fait varier son volume sans modifier dans la même proportion le dosage en ciment, on modifie du même coup la résistance à la compression puisque le rapport C E ne reste pas constant.

D'autres causes d'erreurs interviennent couramment, telles que :

−  non arasement des brouettes dont la contenance correspond à un chargement arasé suivant le haut des côtés,

−  foisonnement important du sable pour des teneurs en eau de 3 à 5 % en poids amenant un sous dosage de cet élément,
−  influence du diamètre du plus gros granulat, la quantité d'éléments fins (sable + ciment) devant diminuer lorsque ce diamètre augmente,

−  forme du gros granulat (roulé ou concassé).

Une composition précise des bétons ne  peut être exprimée qu'en  poids,ce qui implique l'emploi de bascules pour la mesure des granulats.Si certains utilisateurs ne peuvent pas en général  employer un tel matériel,en raison de son prix,le dosage en volumes qu'ils pratiquent obligatoirement est  heureusement susceptible de perfectionnements. La méthode "DREUX" pour la composition des bétons en volumes a été mise au point à leur intention.

BETONS CAVERNEUX 

Le béton caverneux est un béton dans lequel on réserve volontairement des vides dont  l'importance  globale est de l'ordre de 30% mais qui, individuellement, doivent être aussi gros que possible. Ils répondent à certaines préoccupations particulières :

1. Diminution de la conductibilité thermique du béton (de l'ordre de 1/3, mais au prix d'une certaine diminution de l'isolation phonique).
2. Diminution de la quantité de matériaux nécessaires.
3. Diminution du poids (dentiste environ 1,9 à 2 au lieu de 2,3 à 2,4).
4. Diminution de la porosité.

Cette dernière qualité nécessite quelques éclaircissement : il est évident qu'un tel béton, qui renferme des vides importants et communiquant entre eux est perméable, c'est-à- dire qu'il peut être traversé par un liquide ;on fait de cette manière des dalles supportant le sable utilisé pour la fabrication des eaux.

 Par contre, l'eau baignant un morceau de béton caverneux à sa partie inférieure ne s'élève pas à l'inférieur de ce béton, alors qu'un béton imperméable mais poreux (c'est-à-dire ne comportant que des canaux  capillaires) aspire l'eau. C'est par ce mécanique que les vieux murs construits en matériaux poreux absorbent l'eau du sous-sol.

Un mur construit en béton caverneux doit être protégé par un enduit étanche pour éviter la pénétration de la pluie, mais il s'opposera aux remontées d'humidité.

         Le béton caverneux est composé de granulats aussi réguliers que possible en forme et en diamètre, de cailloux ou gravillons, pourvu que leur calibre de dépasse pas le 1/6 de l'épaisseur de l'ouvrage à  construire (comme on cherche à créer un vide maximal, des sphères de même diamètre donneraient  théoriquement la meilleure solution), d'un peu de sable et de ciment.

     Le dosage en ciment portland doit être aussi faible que possible et ne devrait pas dépasser 275 kg. 

La quantité d'eau ne peut être précisée ; elle est à déterminer par essais successifs de manière à obtenir un enrobage correct de tous les agrégats par une pâte de ciment bien onctueuse pour les coller suffisamment les uns aux autres au voisinage de leurs points de contact, tout excès étant susceptible d'entraîner un égouttage de la pâte de ciment des parties supérieures avec obturation des vides à la partie inférieure.

          Cette technique peut présenter un certain intérêt dans des  bâtiments  destinés à l'élevage de  bétail lorsqu'il y a lieu de la préserver du froid et de l'humidité. Son intérêt serait  accru  par  l'utilisation de granulats légers naturels ou artificiels qui  permettent également d'augmenter l'isolation thermique.

BETONS CAVERNEUX 

           Une  prochaine  notice  technique  sera  réservée  à  cette question.  Néanmoins,  les caractéristiques du béton convenant à ces ouvrages peuvent être précisées dès maintenant.

        Le dosage à utiliser est de l'ordre de 300 kg de ciment portlant 45 ou ciment portland de fer ou ciment au laitier et à la pouzzolane avec 800 litres de gravillons 5/20 et 450 litres de sable. La quantité d'eau doit être juste suffisante pour que le damage  puisse être effectué sans reflux latéral du béton et avec obtention d'une surface fermé. (Soit un affaissement au Cône d'Abrams de 5 cm environ).

Résistance à lacompression 

On sait que le principe du béton armé consiste à utiliser au mieux les qualités mécaniques respectives du béton et de l'acier : ce dernier résiste bien aux efforts de traction (partie inférieure des poutres posées sur deux appuis et soumises à une flexion) alors que le béton, qui possède une bonne résistance à l'écrasement, supporte les efforts de compression à la partie supérieure de la         poutre. La résistance à l'écrasement du béton est donc ici primordiale.

Tableau de résistances caractéristiques Fc28 en fonction du ciment et du dosage.

Le Béton Armé

CC  : Conditions courantes de fabrication des bétons

AS  : Avec auto-contrôle surveillé

x  : Cas à justifier par une étude appropriée.

Le dosage normal du béton armé et 350 kg de ciment par m3  de béton. La plasticité mesurée au Cône d'Abrams peut varier de 6 cm pour des pièces d'assez fortes dimensions et peu  ferraillées  à  15  cm  pour  des  pièces  minces  ou  très  ferraillées  dans  lesquelles  la pénétration du béton est difficile et suivant la méthode de mise en place.

Effet de paroi 

La présence d'armatures souvent serrées et les dimensions assez modestes en général des pièces de béton armé font intervenir un phénomène appelé "effet de paroi" qui exige que l'on  introduise  d'autant  moins  de  gravillon  dans  le  béton  que  la  pièce  est  de  faible dimensions et que le ferraillage y est plus serré.

Dimensions du granulat 

Les dimensions des pièces en béton armé sont en général faibles et la présence d'armatures  nécessite que le calibre du gravillon ne dépasse pas le quart de la plus petite dimension de la pièce et les ¾ de la plus petite distance séparant deux armatures ou une armature et le coffrage lorsqu'il n'est prévu pour la mise en place qu'une vibration faible ou même un simple piquage.

BETON ORDINAIRE

On entend par -à un béton ne recevant que des efforts assez faibles ou agissant par son poids propre et dont les plus gros granulats ont un calibre faible par rapport à la plus petite dimension de l'ouvrage : ainsi, par exemple, un béton de cailloux dont les plus gros éléments atteindraient 60 mm, qui servirait à la construction d'un mur de soutènement de 0,50 m d'épaisseur. 

 Dans un tel ouvrage, on compte surtout sur la masse du béton pour résister à la poussée des terres et non pas tellement sur sa résistant propre.

Si un béton de ce type n'a pas à faire face à des conditions particulières (présence d'eau,éventuellement  agressive,  usure  par  frottement,  points  d'ancrage,  etc.),  on  peut admettre des tolérances assez larges du point de vue de la compacité.  Avec des cailloux, le dosage est de l'ordre de 250 kg de ciment /m3  et, avec du gravillon, 300 kg/m3. Le ciment à utiliser est de la classe 325 au plus. Rappelons qu'il est préférable, dans ce cas, d'utiliser une plus  grande  quantité  de  ciment  d'une  classe  de  résistance  inférieure. 

 La  compacité, l'ouvrabilité et la résistance aux agents agressifs ne peuvent qu'un gagner. L'affaissement au Cône d'Abrams peut varier de 5 cm pour du béton damé et descendre jusqu'à 10 cm pour du béton coulé lorsque une plus grande facilité de moulage est nécessaire.

On peut rattacher à cette catégorie les bétons dits "maigres" visant :

 Bétons maigres

• Le  simple  remplissage  de  volumes  ne  concourant  pas  à  la  stabilité  des constructions mais pour lesquels un simple remblaiement en sable ou terre ne serait pas admissible en raison des tassements probables.
• La mise en état de propreté d'un fond de fouille peu résistant , de manière à permettre la  circulation des ouvriers exécutant par exemple le montage des armatures du béton armé de fondation. En cas de fouille dans des sables propres et graveleux, on pourra aller jusqu'à employer sur place le sable tout venant, ce qui est formellement prohibé pour le béton de structure. 

Suivant les cas d'espèce,le dosage pourra même descendre jusqu'à 150 kg de ciment par m3  de béton.

Retrait du Béton

 Le retrait est la diminution de longueur d'un élément en béton. Il se développe au cours de la prise et du durcissement.

Le béton fraîchement coulé peut subir un premier retrait dit "avant prise", causé par l'évaporation d'une partie de l'eau qu'il contient et non imputable au ciment, même "frais" ; il peut en résulter des fissures avant la fin de la prise. 

Ce phénomène est analogue à celui qui se produit sur une flaque de boue se desséchant au soleil dont la surface se craquèle en hexagones plus ou moins réguliers. Le remède est évidement de s'opposer au départ de l'eau par tous les  moyens : bonne granularité, protection contre la dessiccation, notamment par utilisation d'un produit de cure.

Après  la  prise,  interviennent  successivement  le  retrait  thermique  et  le  retrait hydraulique.

Le retrait thermique provient de la diminution de longueur, consécutive au retour à la température ambiante du béton dont le durcissement s'est produit alors qu'il n'avait pas encore dissipé la chaleur due à la prise du ciment.

Le retrait hydraulique résulte de ce que le volume des composant du ciment est légèrement diminué par l'hydratation. Il est de l'ordre de (1 mm par mètre) pour une pâte pure.

Ce phénomène, d'abord rapide, se poursuit de plus en plus lentement et peut durer des années. Du fait que la pâte de ciment est mélangée à des granulats (mortier ou béton), son raccourcissement n'affecte que les joints qui les séparent. 

Donc, moins il y a de joints, moins  important  sera  le  retrait  du  béton,  c'est-à-dire  que  celui-ci  diminue  lorsque  la dimension des gros granulats augmente. En moyenne, ce  retrait atteint, après une durée variable, une  valeur  de  l'ordre (4 dixièmes  de  millimètre  pour  un  mètre).  

Il augmente avec le dosage en ciment et en général avec sa finesse de mouture laquelle d'augmenter sa  résistance. 

  C'est pourquoi le retrait s'accroît en général avec la classe de résistance du ciment. Il diminue lorsque le durcissement du béton s'effectue en atmosphère humide.
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