l’essentiel des cours

BREVET DE TECHNICIEN SUPERIEUR TRAVAUX PUBLICS

LPO Raoul Georges NICOLO 97100 BASSE TERRE Année Scolaire 2017-2018 1

L’Essentiel DES COURS

DE

LABORATOIRE

LABORATOIRE Génie civil CARACTERISATIONDESMATERIAUX COURS

GÉNÉRALITÉS SUR LES ESSAIS CHAPITRE I

LABORATOIRE Département De Génie Civil Sept.-18 cours labo bts TP1_14_15_00.docx

LPO Raoul Georges NICOLO 97100 BASSE TERRE Page : 2 sur 62

CHAPITRE I - GENERALITES SUR LES ESSAIS

1. Essai de recherche ------------------------------------------------------------------- 4

2. Essai d'étude -------------------------------------------------------------------------- 4

3. Essai de convenance ---------------------------------------------------------------- 4

4. Essai de contrôle --------------------------------------------------------------------- 4

5. Essai d'information ------------------------------------------------------------------ 4

6. Essai de détection -------------------------------------------------------------------- 4

7. Essai sur maquette ------------------------------------------------------------------- 4

CHAPITRE II - LES UNITES

1. Multiples ------------------------------------------------------------------------------ 5

2. Sous-multiples ------------------------------------------------------------------------ 5

3. Unités de longueur ------------------------------------------------------------------- 5

4. Unités de surface --------------------------------------------------------------------- 5

5. Unités de volume --------------------------------------------------------------------- 5

6. Unités de masse ---------------------------------------------------------------------- 5

7. Unités de force ------------------------------------------------------------------------ 5

CHAPITRE III - GENERALITES SUR LE MATERIAU BETON

1. Définition ------------------------------------------------------------------------------ 6

2. Les composants d'un béton ---------------------------------------------------------- 6

3. Les caractéristiques d'un béton ----------------------------------------------------- 7

CHAPITRE IV - ETUDE DU CIMENT

1. Échantillonnage ---------------------------------------------------------------------- 8

2. Masse volumique --------------------------------------------------------------------- 9

3. Évolution du ciment après gâchage ------------------------------------------------ 10

4. Caractéristiques essentielles d’un ciment ---------------------------------------- 10

5. Désignation des ciments ------------------------------------------------------------- 11

6. Essai de prise ------------------------------------------------------------------------- 12

7. Essai de rupture par flexion --------------------------------------------------------- 14

8. Essai de rupture par compression -------------------------------------------------- 16





CHAPITREV- ETUDE DES GRANULATS

1. Échantillonnage ---------------------------------------------------------------------- 18

2. Masse volumique --------------------------------------------------------------------- 18

3. Compacité ----------------------------------------------------------------------------- 20

4. Porosité -------------------------------------------------------------------------------- 21

5. Indice des vides ---------------------------------------------------------------------- 21

6. Analyse granulométrique ----------------------------------------------------------- 22

7. Module de finesse -------------------------------------------------------------------- 24

8. Mélange de deux granulats --------------------------------------------------------- 25

9. Équivalent de sable ------------------------------------------------------------------ 26

10. foisonnement d'un sable ------------------------------------------------------------- 29

11. Sable normal / Mortier normal / Éprouvettes 4* 4* 16 ------------------------- 31

12. Forme des granulats ----------------------------------------------------------------- 33

13. L’eau dans les matériaux ------------------------------------------------------------ 35

13.1 Teneur en eau ------------------------------------------------------------------- 35

13.2 Degré de saturation ------------------------------------------------------------- 38

13.3 Coefficient d’absorption -------------------------------------------------------- 39

CHAPITRE VI -ÉTUDE DU BÉTON

1. Masse volumique --------------------------------------------------------------------- 40

2. Composition d'un béton ------------------------------------------------------------- 40

2.1. Méthode pratique de DREUX………………………………………...…40

2.2. Méthode de DREUX-GORISSE…………………………….………..…43

3. Les problèmes de l'eau --------------------------------------------------------------- 49

4. Les adjuvants ------------------------------------------------------------------------- 50

5. Essais sur bétons frais --------------------------------------------------------------- 52

5.1. Essai d'affaissement au cône d'Abrams -------------------------------------- 52

5.2. Essai d'étalement ---------------------------------------------------------------- 53

5.3. Le plasticimètre rapide --------------------------------------------------------- 54

5.4. L'essai de compactage ---------------------------------------------------------- 56

5.5. Le maniabilimètre à béton L.C.P.C ------------------------------------------- 57

6. Essais sur bétons durcis ------------------------------------------------------------- 59

6.1. Essai sclérométrique ------------------------------------------------------------ 59

6.2. Essai de traction par fendage -------------------------------------------------- 60

6.3. Essai de compression ----------------------------------------------------------- 62





Essai exécuté entièrement en laboratoire, destiné à étudier l’influence de certains paramètres sur

les caractéristiques du (des) matériau(x) considéré(s).

2 ESSAI D'ÉTUDE

Essai exécuté entièrement en laboratoire avec les matériaux qui seront utilisés sur le chantier

dans le but vérifier si en fonction des conditions de mise en oeuvre les caractéristiques exigées seront

respectées.

3 ESSAI DE CONVENANCE

Essai ayant pour but de vérifier qu’avec les moyens du chantier, on peut réaliser avec un

minimum d’aléas le(s) matériau(x) défini(s) par l’essai d’étude.

4 ESSAI DE

CONTRÔLE

Essai ayant pour but de vérifier la régularité de la fabrication et de contrôler si les

caractéristiques du (des) matériau(x) prescrites sont bien atteintes.

5 ESSAI DE

D’INFORMATION

Essai exécuté sur le matériau prélevé dans l’ouvrage ou à proximité immédiate de son exécution,

destiné à vérifier :

1°/ sa résistance probable,

2°/ son comportement (aux intempéries...)

6 ESSAI DE DÉTECTION

Essai ayant pour but de s’assurer dans une certaine mesure de la régularité de la fabrication et de

vérifier si les caractéristiques prescrites sont bien atteintes sur le chantier. Essai exécuté avec moins de

rigueur que les essais de contrôle et d’information.

7 ESSAI SUR MAQUETTE OU MODÈLE RÉDUIT

Permet d’étudier le comportement d’un « ensemble » sous diverses sollicitations. Le processus et

l’exécution étant adapté à l’objectif recherché.

1 ESSAI DE RECHERCHE

LABORATOIRE LES UNITÉS CHAPITRE II



1 MULTIPLES

Préfixe Symbole Facteur

déca

hecto

kilo

méga

giga

téra

da

h

k

M

G

T

101 soit 10

102 soit 100

103 soit 1000

106 soit 1 000 000

109 soit 1 000 000 000

1012 soit 1 000 000 000 000

2 SOUS-MULTIPLES

Préfixe Symbole Facteur

déci

centi

milli

micro

nano

pico

femto

atto

d

c

m

n

p

f

a

10-1 soit 0,1

10-2 soit 0,01

10-3 soit 0,001

10-6 soit 0,000 001

10-9 soit 0,000 000 001

10-12 soit 0,000 000 000 001

10-15 soit 0,000 000 000 000 001

10-18 soit 0,000 000 000 000 000 001

3 UNITÉS DE LONGUEUR

Multiples Unité Sous-multiples

Mm ¤ ¤ km hm dam m dm cm mm ¤ ¤ m ¤

* * * * * * 1 * * * * * * *

4 UNITÉS DE SURFACE


Mm² ¤ ¤ km² hm² dam² m² dm² cm² mm² ¤ ¤ m² ¤

* * * * * * * * * * * * * 1 * * * * * * * * * * * * * *

5 UNITÉS DE VOLUME


km3 hm3 dam3 m3 dm3 cm3 mm3

* * * * * * * * * * * 1 * * * * * * * * *

6 UNITÉS DE MASSE


Mg ¤ ¤ kg hg dag g dg cg mg ¤ ¤ g ¤

* * * * * * 1 * * * * * * *

7 UNITÉS DE FORCE


MN ¤ ¤ kN hN daN N dN cN mN ¤ ¤ N ¤

* * * * * * 1 * * * * * * *

LABORATOIRE GÉNÉRALITÉS SUR LE MATÉRIAU BÉTON CHAPITRE III



1 DÉFINITION

Le béton est un matériau artificiel hétérogène complexe utilisé pour la construction de différents

ouvrages (bâtiments, ouvrages d'art...). C'est un mélange intime de granulats: sable (S) et gravier (G), de

ciment (C), d'eau (E) et souvent d'adjuvants. Après sa mise en oeuvre, le béton durcit dans l'eau ou dans

l'air, grâce au liant hydraulique qu'il contient.

Pour adapter un béton aux exigences de chaque réalisation, il suffit de faire varier la nature et/ou le

"dosage" de chacun de ces composants.

Béton Masse volumique

(kg/m3)

Destination

Léger 1500 à 1800 Structure

1000 à 1500 Semi- isolant, semi-porteur

300 à 800 Isolant

Courant 2200 à 2400 Chantiers de bâtiment- travaux publics et/ou

préfabrication

2400 à 3000 Dallage ou chape industriels (abrasion)

Lourd 3000 à 5000 Centrales nucléaires...

Réfractaire 2200 à 2500 Fours

Désignation des bétons.

2 LES COMPOSANTS D'UN BÉTON

2,1- Les granulats: Ils constituent le squelette du béton . Lorsqu'ils sont agglomérés par le liant, ils

confèrent sa compacité au béton.

Les granulats composés de sable et de gravier, extraits de carrières, sont de dimensions (granulométries)

différentes: 0 à 5 mm pour le sable et supérieure à 5 mm pour le gravier..

2,2- Le ciment: C'est un liant hydraulique, c'est à dire une matière organique. Il est le résultat du

mélange d'argile et de calcaire. Ce mélange une fois broyé puis cuit dans un four à 1450° C (Clinker) est à

nouveau finement broyé pour donner le ciment.

La résistance des bétons est d'autant plus élevée que la finesse du ciment utilisé est elle même élevée.

Le ciment est classé selon sa composition en différentes catégories et selon sa résistance en différentes

classes de résistances mécaniques atteintes à des échéances déterminées.

2,3- L'eau: Elle intervient, par ses propriétés mécaniques, physiques et chimiques dans toutes les

étapes de la vie du béton. Elle donne au béton sa consistance qui permet de le mouler. Elle assure

l'hydratation du ciment. Elle est présente dans le béton tout au long de sa vie. Elle est nécessaire au béton

mais, mal dosée, elle peut entraîner de graves désordres.

2,4- Les adjuvants: Ce sont des produits que l'on rajoute au béton afin d'améliorer certaines

propriétés ou qualités recherchées soit sur le béton frais ( plastifiant, fluidifiant, entraîneur d'air,

accélérateur de prise, retardateur de prise...) soit sur le béton durci (antigel ...).

PHOTO BETON

LABORATOIRE GÉNÉRALITÉS SUR LE MATÉRIAU BÉTON CHAPITRE III



3 LES CARACTÉRISTIQUES D'UN BÉTON

Un "bon" béton doit répondre à certaines exigences qui découlent de:

- la nature de l'ouvrage à réaliser,

- les moyens utilisés pour le mettre en oeuvre.

Ces exigences, qui généralement caractérisent un béton, sont:

- la durabilité: Le béton doit être durable vis à vis des agressions extérieures (gel, pollution, eau

agressive....),Norme NFP 18-305

- la résistance mécanique: aptitude du béton à résister à une charge maximale sans être mis hors service,

- l'ouvrabilité: aptitude du béton à être mis en oeuvre (enrobage des armatures, remplissage de tout le

coffrage avec un minimum d'air retenu...).

Il faut donc choisir le meilleur compromis, par rapport à ces 3 exigences à satisfaire. Il existe pour cela

des méthodes de composition des bétons.

Ex: Trop d'eau de gâchage peut favoriser l'ouvrabilité mais nuire à la résistance et à la durabilité.

LABORATOIRE ÉTUDE DU CIMENT CHAPITRE VI



Le composant principal du ciment, le "clinker", est obtenu à partir d'un mélange de calcaire et d'argile

en proportion moyenne de 80% - 20%. Les grains de calcaire et d'argile intimement mélangés par

broyage ou délayage forment le "cru". Celui-ci passe alors par différentes étapes parmi lesquelles la

"cuisson" durant laquelle la température atteint environ 1450 °C, ce qui correspond à la "clinkerisation".

Enfin, le clinker, finement broyé avec du gypse (< 5 %), donne le " ciment Portland ".

Schéma de fabrication du ciment par voie sèche.

1 ÉCHANTILLONNAGE

Les essais réalisés en laboratoire portent nécessairement sur des quantités réduites de matériaux. Ce

sont des échantillons. Il faut que les résultats obtenus à partir de ces échantillons soit représentatifs de

l'ensemble du matériau considéré.

Les prélèvements d'échantillons se font en deux temps:

- prélèvement sur le chantier, à la carrière ou à l'usine, d'une quantité de matériaux nettement plus grande

que celle qui sera utilisée pour l'essai proprement dit,

- prélèvement dans la quantité précédente de la fraction correspondant à l'essai envisagé.




1,1- Cas du ciment: En ce qui concerne le prélèvement de ciment, celui-ci sera constitué d'un sac,

d'un baril, ou de 3 prises d'une dizaine de kilogrammes prélevées dans un conteneur ( on prendra soin de

ne pas effectuer ce prélèvement au voisinage de l'orifice).

2 MASSE VOLUMIQUE

2,1- Masse volumique apparente:

masse volumique apparentemasse

volume apparent

Le volume apparent correspond au volume occupé par la matière telle quelle se présente à nous, c'est à

dire vides compris. Le ciment étant une poudre fine, l'utilisation de l'appareillage représenté ci-dessous est

nécessaire à une détermination correcte de la masse volumique apparente.

Mode opératoire:

- Tarer la mesure de 1 litre (Mt),

- centrer la mesure sous l'entonnoir,

- fermer le volet placé sous l'entonnoir,

- verser le ciment par petites quantités (200 g) et remuer à l'aide d'une spatule,

- ouvrir le volet,

- lorsque le ciment déborde de la mesure, araser l'excès avec une règle,

- peser à nouveau la mesure pleine (Mc).

masse volumique apparenteMc - Mt

1000 ( / )g cm3

2,2- Masse volumique absolue:

masse volumique absoluemasse

volume absolu




Le volume absolu correspond au volume occupé par la matière solide, c'est à dire vides non compris. Le

principe d'Archimède ( tout corps plongé dans un liquide déplace un volume de liquide égal au volume de

ce corps ) permet de déterminer le volume apparent du ciment. Le densimètre de LECHATELIER est

utilisé avec un liquide neutre ( benzène ).

Mode opératoire:

- Prélever au décigramme prés une masse de ciment de:

- 64 g pour les CPA,

- 60 g pour les ciments aux laitiers,

- 57 g pour les autres ciments,

- remplir de benzène à 20°C le densimètre "LECHATELIER" jusqu'au niveau "zéro",

- introduire délicatement le ciment tout en agitant le densimètre afin d'éliminer l'air,

- déduire le volume absolu du ciment.

3 ÉVOLUTION DU CIMENT APRÈS GÂCHAGE

Avant d'atteindre son stade final, l'évolution du ciment passe par trois phases successives:

3,1- Phase dormante: La "pâte" de ciment (ciment + eau) reste en apparence inchangée pendant un

certain temps (de quelques minutes à plusieurs heures suivant la nature du ciment).

3,2- Début et fin de prise: Après une à deux heures, on observe une augmentation brusque de la

viscosité: c'est le début de prise.

La fin de prise correspond au moment où la pâte cesse d'être déformable et se transforme en un

matériau rigide.

3,3- Durcissement: Après la prise, l'hydratation du ciment se poursuit pendant très longtemps. La

résistance mécanique continue à croître bien que la résistance à 28 jours reste la valeur

conventionnelle.

4 CARACTÉRISTIQUES ESSENTIELLES D'UN CIMENT

4,1- La surface spécifique (finesse de Blaine): Elle permet de mesurer la finesse de mouture d'un

ciment c'est à dire la surface développée totale de tous les grains contenus dans un gramme de ciment

(2800 à 5000 cm² / g).

4,2- La masse volumique apparente: Elle représente la masse de la poudre par unité de volume,

vides entre les grains compris (1000 kg/m3).




4,3- La masse volumique absolue: Elle représente la masse de la poudre par unité de volume, vides

entre les grains non compris (2900 kg/m3 à 3150 kg/ m3).

4,4- La résistance mécanique: Mesurée sur éprouvettes de mortier normal, elle représente la limite

inférieure de résistance en compression à 28 jours.

5 DÉSIGNATION DES CIMENTS

5,1- Types de ciment et composition:

5,2- Classe de résistance:

La résistance " normale " d'un ciment est la résistance mécanique à la compression mesurée à 28

jours (MPa).

Les ciments sont répartis en trois "classes " définies par la valeur minimale de la résistance normale

du ciment à 28 jours.




La conformité d'un lot de ciment est appréciée pour ce qui concerne la résistance à la compression en

fonction des valeurs du tableau suivant qui sont " garanties ":

6 ESSAI DE PRISE

L'essai de prise consiste à déterminer le temps de prise c'est à dire la durée qui s'écoule entre l'instant

ou le liant est mis en contact avec l'eau de gâchage et le "début de la prise".

L'essai de prise permet d'estimer le temps matériel dont on dispose pour procéder au malaxage, au

transport et à la mise en oeuvre du béton. Ceci avant que le ciment ne fasse prise.

Désignation Temps de prise

ciments à prise rapide 5 à 8 minutes

ciments à prise semi-lente 8 à 30 minutes

ciments à prise lente 30 minutes à 6 heures

ciments à prise très lente plus de 6 heures

6,1- Matériau:

Il s'agit de caractériser le ciment. C'est pourquoi, pour que les résultats soient comparables, il faut

que d'un mortier à un autre, la seule variable soit la nature du ciment. On utilise pour cela un mortier

normal c'est à dire constitué de sable normal ( voir chapitre V): 450 g de ciment, 1350 g de sable normal,

225 g d'eau.

6,2- Matériel:




Appareil de Vicat

6,3- Mode opératoire:

- Préparation et conservation de l'éprouvette: Remplir immédiatement le moule tronconique avec le

mortier normal préparé puis araser soigneusement la surface. Immerger l'éprouvette dans l'eau ( ou la

placer dans l'armoire humide ) et ne l'en extraire que pendant le temps nécessaire à chacune des

observations.

- détermination du début de prise: L'aiguille de Vicat, descendue perpendiculairement à la surface

du mortier et immobilisée pendant un court arrêt quand elle entre en contact avec cette surface, est

abandonnée à elle-même sans vitesse initiale. Observer l'enfoncement de l'aiguille jusqu'à constatation du

début de prise.

- début de prise: Le début de prise est l'instant où l'aiguille cesse de s'enfoncer et s'arrête à une

distance du fond du moule supérieure à 2.5 mm pour le mortier normal, dimension des plus gros grains de

sable.

La fin de la prise correspond au moment où le mortier est devenu un bloc rigide. Après la prise, le

phénomène d'hydratation se poursuit, c'est la période de durcissement qui est de quelques heures à

plusieurs mois.

- expression des résultats: Le temps de prise résulte de l'observation de l'enfoncement de l'aiguille de

Vicat à des temps donnés. On trace la distance lue sur le cadran gradué en fonction du temps des

observations.

Désignation : Temps de prise

Ciments à prise rapide : 5 à 8 minutes

Ciments à prise ½ lente : 8 à 30 minutes

Ciments à prise lente : 30 minutes à 6 heures

Ciments à prise très lente : Plus de 6 heures




7 ESSAI DE RUPTURE PAR FLEXION

7,1- Matériau:

Il s'agit encore une fois de caractériser le ciment. C'est pourquoi on utilise pour cela un mortier

normal c'est à dire constitué de sable normal ( voir chapitre V): 450 g de ciment, 1350 g de sable normal,

225 g d'eau.

7,2- Matériel:

Celui-ci est constitué d'un malaxeur, d'une table a secousse, d'un moule permettant de réaliser 3

éprouvettes 4x4x16 ainsi que d'un dispositif à rouleaux comportant deux rouleaux distant de 100 mm sur

les quels repose l'éprouvette prismatique et un troisième rouleau centré par rapport aux deux premiers et

transmettant la charge ponctuelle.

Moule pour éprouvettes 4x4x16

Table à secousse

7,3- Conduite de l'essai et résultats:

3 éprouvettes seront soumises à une charge croissante jusqu'à la rupture. La contrainte de rupture

par flexion ainsi déterminée correspond à la limite de rupture du mortier par traction. On retiendra la

moyenne arithmétique des 3 essais.




7.3.1 Schéma mécanique de l’essai :

7.3.2 Diagramme de l’effort tranchant :

7.3.3 Diagramme du moment fléchissant :




8 ESSAI DE RUPTURE PAR COMPRESSION

8.1 Principe

L'essai de rupture par compression est réalisé à la suite de l'essai de rupture par flexion, sur les 6

demi prismes (issu des 3 éprouvettes 4*4*16).

Chaque demi prisme est essayé en compression sur ses deux faces latérales de moulage sous une

section de 40 * 40 mm, entre deux plaques de métal dur d'au moins 10 mm d'épaisseur, de 40 mm de

largeur et de longueur supérieure à 40 mm. Le demi prisme est placé entre ces plaques de façon à ce que

son extrémité intacte dépasse d'environ 1 cm.

8.2 Mode opératoire

Les demi prismes sont placés entre les plateaux d'une presse, dont la charge doit croître Jusqu’à la

rupture à une vitesse telle que l'accroissement de contrainte soit compris entre 10 et 20 kPa.

Toutefois, jusqu'à la moitié de la charge de rupture présumée, la charge peut croître plus rapidement.

8.3 Résultats

Les mesures sont effectuées sur 3 éprouvettes 4*4*16 pour l'essai de rupture à la traction, et sur

les 6 demi prismes pour l'essai de rupture à la compression.

Les résultats obtenus pour chacun des 6 demi prismes sont arrondis à 0,1 :MPa près, et on en fait

la moyenne.

2b

Fc

Fc : force- de compression de rupture en N.

b : arête de l'éprouvette, en mm.

Si l'un des 6 résultats diffère de :t 10 % de cette moyenne, il est écarté, et la moyenne

est alors calculée à partir des 5 résultats restants. Si à nouveau un des 5 résultats s'écarte de ± 10 %

de cette nouvelle moyenne, la série des 6 mesures est écartée. Auquel cas, il convient de chercher

les raisons de cette dispersion: malaxage, mise en place, conservation...

8,4- Résistance normale - Classe vraie - Classe commerciale

La résistance dite résistance normale pour un ciment donné est la résistance ainsi mesurée à

l’âge de 28 jours. C'est cette résistance qui définit la classe du ciment: si un ciment, à 28 jours, une

résistance normale de 52 MPa, on dira que sa classe vraie est de 52 MPa.

La classe commerciale, celle qui est indiquée par le fabricant, peut s'éloigner

notablement de cette classe vraie, car les normes NF P 15-301 et ENV 197-1 autorisent une

variation de 20 Mpaau-dessus d'une valeur spécifiée.

==:>Voir tableau § 5,2 Class,e de résistance.

LABORATOIRE ÉTUDE DES GRANULATS CHAPITRE V



La composition d'un béton de qualité passe nécessairement par la connaissance des caractéristiques

physiques et mécaniques de chacun de ses composants. Le sable et le gravier, regroupés sous l'appellation

de granulats, composent le squelette du béton.

1 ÉCHANTILLONNAGE

Les essais réalisés en laboratoire portent nécessairement sur des quantités réduites de matériaux. Ce

sont des échantillons. Il faut que les résultats obtenus à partir de ces échantillons soit représentatifs de

l'ensemble du matériau considéré.

Les prélèvements d'échantillons se font en deux temps:

- prélèvement sur le chantier, à la carrière ou à l'usine, d'une quantité de matériaux nettement plus grande

que celle qui sera utilisée pour l'essai proprement dit,

- prélèvement dans la quantité précédente de la fraction correspondant à l'essai envisagé.

1,1- Cas du sable: En ce qui concerne le tas de sable, on prendra, de préférence, une partie au bas du

tas, une partie en haut, et 3 parties à l'intérieur du tas. Les diverses fractions étant par la suite mélangées

avec soin.

1,2- Cas du gravier: En ce qui concerne le gravier, l'hétérogénéité étant moindre, on prendra, de

préférence, une partie au bas du tas, une partie en haut, et 2 parties à mi- hauteur.

1,3- Le quadrage: Celui-ci consiste à partager en 4 quarts sensiblement égaux l'échantillon primaire

homogénéisé et à éliminer deux fraction opposées.

Quadrage Échantillonneur

2 MASSE VOLUMIQUE



volume apparent





dire vides compris.

Mode opératoire:

1- Prendre le sable (par exemple) dans les deux mains foffi1ant un entonnoir.

2- Placer ces deux mains à 10 cm environ au dessus d'une mesure de .1 litre, et laisser tomber ce

sable, ni trop vite, ni trop lentement.

3- Verser ainsi le corps, toujours, au centre de la mesure, jusqu'à ce qu'il déborde tout autour en

foffi1ant un cône.

4- Araser à la règle.

5- Peser le contenu.

2,2- Masse volumique absolue:

masse volumique absoluemasse

volume absolu

Le volume absolu correspond au volume occupé par la matière solide, c'est à dire vides non compris. Le

principe d'Archimède ( tout corps plongé dans un liquide déplace un volume de liquide égal au volume de

ce corps ) permet de déterminer le volume apparent du sable ou du gravier.

2,21- Méthode de l'éprouvette graduée

1- Mettre dans une éprouvette graduée un volume V1 d'eau

2- Peser la masse M du corps (de l'ordre de 300 g) et l'introduire dans l'éprouvette. Bien

éliminer les bulles d'air.

3- Lire le nouveau volume V2.

4- Le volume absolu est V = V2 – V1

et la masse volumique absolue est 12 VV

MMVabs




2,22- Méthode du ballon

1- Matériel nécessaire :

- récipient en verre (environ 1 dm3 )

- balance de précision

2- Principe:

- Peser le récipient plein d'eau, soit Pl.

- Peser un échantillon du corps étudié (environ 500g), soit P2.

- Introduire le corps dans le ballon, remplir à nouveau d'eau, et peser, soit P3.

- Le poids d'eau chassé par le corps est P = Pl + P2 - P3, et la densité de l"'eau étant sensiblement

égal à 1 à la température ambiante, la masse volumique cherchée est donné par le rapport :

P2

MVabs=

Pl + Pl - P3

3 COMPACITÉ

La compacité d'un sable ou d'un gravier est le rapport entre le volume absolu et le volume apparent:

Cvolume absolu

volume apparent ou

MVabsolue

eMVapparentC

3,1- Influence de la compacité

Plus le grain sera serré et plein, présentant le minimum de vides et plus le mortier ou le béton

sera résistant, imperméable, cela avec un minimum de liant.




3,2- Détermination de la compacité

1- Sécher environ 700 grammes de matériau (sable).

2- Le verser dans une éprouvette graduée sans le tasser, ce qui donnera le volume apparent, soit V.

3- Verser ce sable dans une seconde éprouvette qui contiendra un volume VI d'eau (≈400 cm3)

4- Noter le no~veau volume atteint par l'eau, soit V2.

5- Le volume absolu des grains Vabs = V2 – V1.

La compacité sera donc:

100*12

00

V

VVC

Le pourcentage des vides est:

100*

120

0

V

VVVP

L'on vérifie: C + P = l

4 POROSITÉ

La porosité d'un sable ou d'un gravier est le rapport entre le volume des vides et le volume apparent:

Pvolume apparent - volume absolu

volume apparent

4,1- Détermination de la porosité

1- Prélever une masse de matière supérieure à 1 kg.

2- Dessécher le prélèvement à 103 °C ± 2 °C jusqu'à masse constante. Soit M la masse obtenue.

3- Placer le prélèvement dans l'eau froide, que l'on portera à ébullition en la maintenant pendant deux

heures.

4- Après refroidissement, retirer chaqueéléments et le sécher à l'aide d'un linge sec pour enlever la

couche d'eau superficielle. Soit M' la nouvelle masse de prélèvement.

Le granulat a absorbé un poids d'eau de M -M' grammes occupant un volume de M - M' cm3. , Le

volume absolu du granulat est MVabs

MVabs

La porosité du granulat est donc:

100**'

00 Mvabs

M

MMP

La porosité d'un granulat lourd pour un béton de construction doit être inférieure à 10 %.

Remarque: P + C = 1




5 - INDICE DES VIDES :

5-1- Définition :

Volume des vides Volume apparent – Volume absolue

e = =

Volume du solide Volume absolu

5-2- Remarques :

e = n/c

e = n / (1 – n)

n = e / (1 + e)

5-3- Utilité :

- Etat de tassement des sols

- Evaluationdes tassement sous les fondations

6 ANALYSE GRANULOMÉTRIQUE

L'analyse granulométrique consiste à définir les granulats et les classer selon la dimension de leurs

grains.

6,1- Définitions:

Granulat: matériau grenu, de provenance naturelle ou artificielle.

Granularité: ensemble des caractéristiques définissant l'état granulaire.

Granulométrie: science ayant pour objet la mesure de la dimension et la détermination de la forme des

grains.

Tamis: toile métallique à mailles carrées. d: ouverture de la maille, dimension de 0.04 mm à 5 mm

suivant une progression géométrique de raison r = 10 = 1.259.

Module: Nombre conventionnel désignant le tamis d'ouverture d: M = 10 log d + 1.

Tamisât: ce qui passe au travers du tamis.

Refus: ce qui reste dans le tamis et donc qui ne passe pas à travers ses mailles.

5,2- Matériel:





- Prélever une quantité de matériau aussi représentative que possible,

- faire sécher la quantité de matériau prélevé (étuve),

- déterminer la masse (M) de la quantité de matériau prélevé (pesée),

- empiler la série de tamis suivant leurs modules croissants,

- placer un récipient à fond plein sous le dernier tamis,

- fixer la série constituée ( 5 tamis) sur le cadre vibrant ( > 5 minutes),

- peser les quantités (R) de granulat retenues dans chaque tamis (refus),

- déterminer la quantité (T) de granulat passée au tamis d (module ) et l'exprimer en pourcentage

(T%) de la masse initiale M,

- tracer le graphe T (%) = f (d).

6,3- Principes de l'analyse granulométrique:

Classe granulaire: classe d'un granulat, dont la granularité est définie d'un point de vue dimensionnel

par deux tamis consécutifs. Ex: classe 0.08- 0.16 mm 0.08 < d 0.16.

Granulat élémentaire: soient M1 et M2 deux modules successifs; on appelle granulat élémentaire

M1/M2 le granulat qui passe entièrement M2 et est retenu par M1. (Idem pour d1/d2).

Granularité continue- discontinue: la granularité d'un granulat est dite continue lorsque entre deux

dimensions élémentaires il manque au plus trois dimensions de granulat. La granularité est dite

discontinue dans le cas contraire.

Catégories de granulats: il existe 5 catégories de granulats en fonction de la dimension des grains:

Moellons, galets d > 80 mm

Cailloux, pierres cassées 80 mm d > 20 mm

Graviers 20 mm d > 5 mm

Sables 5 mm d > 0.08 mm

Fines, farines ou fillers 0.08 mm d

6,4- Interprétation d'une courbe granulométrique:

La forme de la courbe renseigne immédiatement sur la composition d'un granulat:

Courbe fréquente granulat courant 1

Courbe convexe majorité d'éléments fins 2

Courbe concave majorité de gros grains 3

Courbe présentant une partie horizontale granularité discontinue 4




7 MODULE DE FINESSE

Le module de finesse d'un granulat est égal au 1/100éme de la somme des refus cumulés, exprimée en

pourcentage, sur les différents tamis de la série suivante: 0.16 - 0.315 - 0.63 - 1.25 - 2.5 - 5.0 - 10 - 20 -

40 et 80 mm.

Le module de finesse est plus particulièrement appliqué aux sables dont il est une caractéristique

importante et par conséquent également sur la qualité du béton. En effet, un bon sable pour béton doit

avoir un module de finesse compris entre 2.2 et 2.8.

Module de finesse Interprétation / conséquences sur le béton

1.8 <Mf< 2.2 sable trop fin: facilité de mise oeuvre, augmentation du dosage en eau, chute

de la résistance.

2.2 <Mf< 2.8 sable préférentiel: ouvrabilité satisfaisante, bonne résistance, ségrégation

limitée.

2.8 <Mf< 3.2 sable grossier: mauvaise ouvrabilité, résistance élevée, risque de ségrégation.

Soit un sable dont l'analyse granulométrique a donné les résultats suivants:

Tamis (mm) 0.16 0.315 0.63 1.25 2.5 5.0

Refus cumulés (%) 93 81 57 27 8 0

Module de finesse Mf

93 81 57 27 8 0

100

266

1002 66.

2.2 <Mf = 2.66 < 2.8 Il s'agit d'un sable préférentiel qui donnera un béton d'ouvrabilité satisfaisante,

de bonne résistance avec des risques de ségrégabilité limités.

EXEMPLE




Soit la courbe granulométrique d'un sable représentée ci-dessous. Calculer le

module de finesse de ce sable. En déduire les conséquences de son utilisation dans

la fabrication d'un béton à court et à long terme.

8 MÉLANGE DE DEUX GRANULATS

Afin de corriger un granulat initialement incompatible avec la fabrication d'un béton de bonne qualité,

on réalise un mélange de deux ou plusieurs granulats.

Il faut au préalable se fixer un module de finesse (2.5 pour un sable), module de finesse idéal pour

obtenir un bon béton. Ensuite, déterminer les proportions de chaques granulats dans le mélange.

Les règles d'Abrams permettent de déterminer le pourcentage de chacun des

sables S1 et S2 , de modules de finesse respectifs Mf1 et Mf2 , à mélanger afin

d'obtenir un sable S de module de finesse Mf = 2.5:

SMf Mf

Mf Mfx1

2

1 2100

S

Mf Mf

Mf Mfx2

1

1 2100

S1: sable le plus grossier ; S2: sable le plus fin.

Soit S1 un sable à corriger à l'aide d'un sable S2 . Les analyses granulométriques de ses deux sables ont

donné les résultats suivants:

Dimensions des

tamis (mm)

0.08 0.125 0.16 0.25 0.315 0.5 0.63 1 1.25 2 2.5 3.15 5

Refus S1 99 97 95 88 83 70 61 4

8

37 2

4

15 10 2.5

cumulés (%) S2 92 89 85 75 65 45 35 1

8

12 5 2 0 0

APPLICATION

EXEMPLE




Mf 1 = 2.93 ; Mf2 = 1.99

s x12 5 199

2 93 199100 54 26%

. .

. .. s x2

2 93 2 5

2 93 199100 4574%

. .

. ..

Afin de tracer la courbe granulométrique du mélange S et de vérifier que son module de finesse est bien

de 2.5, on calcule les refus cumulés du mélange:

Pour un tamis donné: p s p s p 1 1 2 2* *

p1: pourcentage de refus cumulés pour le sable S1,

p2: pourcentage de refus cumulés pour le sable S2,

p: pourcentage de refus cumulés pour le mélange S,

Récapitulation:

Dimensions des

tamis (mm)

0.08 0.125 0.16 0.25 0.315 0.5 0.63 1 1.25 2 2.5 3.15 5

Refus S1 99 97 95 88 83 70 61 4

8

37 2

4

15 10 2.5

cumulés (%) S2 92 89 85 75 65 45 35 1

8

12 5 2 0 0

S 96 93 90 82 75 59 49 3

4

25 1

5

9 5 1

Mf = 2.49

9 ÉQUIVALENT DE SABLE

L'essai d'équivalent de sable est un essai rapide de laboratoire ou de chantier qui permet de déceler la

présence et l'importance d'éléments fins, limoneux et argileux, dans un sol ou un granulat.

La présence et la proportion d'éléments limoneux dans un granulat:

* augmente la quantité d'eau de gâchage

* diminue la résistance mécanique

* favorise le retrait et les fissures à l'évaporation

* mauvaise adhérence: pellicule enrobant les grains qui les isole.

9,1- Principe de l'équivalent de sable:

Un échantillon de matériau passant au tamis de dimension 5 mm et de module 38 est lavé avec une

solution de chlorure de calcium ( 125 cm3 de solution concentrée pour 5 litres d'eau distillée ).

* les éléments argileux et limoneux floculent

* les éléments sableux se déposent

On compare le volume des éléments sableux au volume apparent total: sable + éléments flocules (%).

9,2- Matériel:





- Tamiser le matériau ( 500 à 700 g ), l'humidifier afin d'éviter les pertes,

- remplir l'éprouvette avec la solution lavante jusqu'au trait 100 mm,

- verser 120g du matériau tamisé dans l'éprouvette à l'aide de l'entonnoir. Boucher, tapoter légèrement

et laisser reposer 10 mn,

- enfoncer soigneusement le bouchon et utiliser la machine à secouer: 90 coups ( aller et retour ) de

20 cm en 30 secondes,

- enlever le bouchon, le rincer dans l'éprouvette pour récupérer le dépôt, rincer le sable et les parois par

introduction du tube laveur et rotation de l'éprouvette,

- remplir l'éprouvette de solution jusqu'au 2ème trait et laisser reposer 20 mn,

- noter le niveau H1 du flocule d'argile par rapport au fond, noter H2' ( hauteur à vue ),




- introduire le piston de 1 kg, laisser reposer sur le sable, bloquer le manchon coulissant sur la tige,

- noter le niveau H2 du sable,

- calculer:

Équivalent de sable ES ES = 100 . H2 / H1 à 1 décimale

Équivalent de sable à vue ESV ESV = 100 . H2' / H1

ES ou ESV est la moyenne de deux prises d'essai arrondi à l'entier le plus voisin.

9,4- Interprétation d'un essai d'équivalent de sable:

ES à vue ES piston Nature et qualité du sable

ES 65 ES 60 sable argileux: risque de retrait ou de gonflement à rejeter

pour des bétons de qualité

65 ES 75 60 ES 70

sable légèrement argileux de propreté admissible pour

bétons de qualité courante quand on ne craint pas

particulièrement le retrait

75 ES 85 70 ES 80

sable propre à faible pourcentage de fines argileuses

convenant parfaitement pour les bétons de haute qualité

( valeur optimale ES piston = 75; ES à vue = 80 ).

ES 85 ES 80

sable très propre: l'absence presque totale de fines

argileuses risque d'entraîner un défaut de plasticité du

béton qu'il faudra rattraper par une augmentation du




dosage en eau.

Nota:

* Béton courant: ES = 70

* Béton courant à résistance élevée, béton de qualité: ES = 75

* Béton de qualité à haute résistance, béton exceptionnel: ES = 80

0 ES

15 75 80 85 95

10 FOISONNEMENT D'UN SABLE

Il s'agit d'étudier la variation de la masse volumique apparente d'un sable en fonction de sa teneur en

eau. En effet, un sable n'est jamais totalement sec. Or, dans une composition de béton (Chapitre IV) on

détermine une quantité de sable sec.

10,1- Matériau:

Sable sec.

10,2- Matériel:

Une mesure de 1 litre,

une règle à araser,

un plateau,

un malaxeur de laboratoire,

Une balance.


- Tarer la mesure de 1 litre,

- peser 2000 g de sable sec ( = 0%),

- placer la mesure sur le plateau,

- remplir de sable la mesure de 1 litre sans tasser,

- araser à la règle, recueillir le sable sur le plateau,

- peser la mesure, en déduire la masse volumique apparente du sable sec mvapp0

- ajouter 1% d'eau (20g) aux 2000 g de sable, malaxer,

- recommencer l'opération précédente, déterminer mvapp1,

- augmenter la teneur en eau de 1 % à la fois et déterminer mv appi




(%)Masse de l' eau contenue

masse du maté riau sec 100

10,4- Résultats:

Au début il y a une importante diminution de la masse volumique apparente: de l'ordre de 20 à 25 %.

Ensuite, la masse volumique apparente passe par un minimum avant d'augmenter à nouveau jusqu'à la

valeur correspondant à la saturation ( au-delà de cette valeur, l'eau ajoutée s'écoule à travers le sable et la

teneur en eau reste constante).

A court terme, l'utilisation d'un sable humide sans tenir compte de sa teneur en eau risque de fausser le

dosage en sable du béton: quantité de sable sec insuffisante donc un volume de béton inférieur au volume

nécessaire d'où la nécessité d'en fabriquer d'avantage.

A long terme, le béton fabriqué à partir d'un tel sable sera plus poreux (moins résistant) car le sable en

quantité insuffisante n'aura pas comblé tous les vides. De même, le surplus d'eau contenue dans ce sable

sera libre de s'évaporer et laissera la place à des pores.




11 SABLE NORMAL / MORTIER NORMAL

11.1_ Le sable normal

L'intérêt d'un sable normal est de pouvoir, chaque fois que cela est nécessaire, disposer d'un sable

identique à lui-même pour faire un mortier normal où la seul variable est la nature du liant.

Le sable normal est un sable naturel, sec, parfaitement propre, à grains arrondis siliceux provenant de

la région de leucate (Aude). Une fois tamisé, ce sable est remélangé pour obtenir la granularité normale.




La courbe granulométrique d'un sable normale doit se trouver à l'intérieur d'un fuseau, défini par les

tamisât ( ou refus):

Tamis (mm ) 0.08 0.16 0.5 1.0 1.6 2.0

Tamisât ( % ) 2 2 12 5 33 5 67 5 95 5 100

Spécification du fuseau :

Module Ouverture Refus cumulés

en %

Tamisats cumulés

en %

Fractionnement du sable

20 0.08 98 ± 2 2 ± 2

23 0.16 88 ± 5 12 ± 5 fraction fine

28 0.50 67 ± 5 33 ± 5

31 1.00 33 ± 5 67 ± 5 fraction moyenne

33 1.60 5 ± 5 95 ± 5 fraction

34 2.00 0 100 grosse

le sable est divisé en quatre fractions

- fraction fine n°1 0.08/0.16 soit 1/6 de la masse totale.

- fraction fine n°2 0.16/0.50 soit 1/6 de la masse totale.

- fraction moyenne 0.50/1.00 soit 1/3 de la masse totale.

- fraction grosse 1.00/2.00 soit 1/3 de la masse totale.

Ces fractions sont en proportions telles qu’en mélangeant par exemple :

- 1 partie de fraction grosse 450 grammes

- 1 partie de fraction moyenne 450 grammes

- 1/2 partie de fraction fine n°1 225 grammes

- 1/2 partie de fraction fine n°2 225 grammes

FUSEAU SABLE NORMAL

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

2

12

33

67

95100

0

7

28

62

90

100

4

17

38

72

100 100

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

%

T

a

m

i

s

a

t

Module Afnor




On obtient 1350 grammes de sable normal nécessaire à la fabrication du mortier normal.

11.2_ Le mortier normal.

On utilise pour cela : 1350 g de sable normal, 450 g de ciment et 225 g d’eau.

Malaxage du mortier : EN 196

- mettre dans le malaxeur l’eau puis le ciment

- malaxer 30 secondes à vitesse lente ( = vitesse 1 )

- introduire régulièrement tout le sable pendant les 30 secondes suivantes

- malaxer 30 secondes à vitesse rapide ( = vitesse 2 )

- arrêter le malaxeur pendant 1 min. 30s. Pendant les 30 premières secondes, enlever tout le mortier

adhérent aux parois et au fond du récipient en le ramenant vers le centre.

- reprendre le malaxage pendant 60 secondes à vitesse rapide

11.3_ Les éprouvettes 4*4*16 en mortier normal.

Mise en place du mortier dans les moules pour éprouvettes 4*4*16 : EN196

- fixer le moule sur l’appareil à chocs

- introduire avec une cuillère convenable une première couche dans chaque compartiment du moule.

Etaler la couche uniformément

- serrage de la première couche en imprimant 60 chocs

- introduire la seconde couche

- serrage de la seconde couche en imprimant 60 chocs

- retirer le moule et enlever à la règle l’excès de mortier

12 FORME DES GRANULATS

12.1 But de l’essai :

- Les grains doivent-ils avoir une forme compacte ou allongée ou aplatie ?

- La mesure d’un coefficient permet d’évaluer la forme des grains.

- Attention : ne pas confondre avec l’angularité (grains roulés ou concassés)

12.2 Pourquoi préférer des granulats avec des grains de forme

compacte ?

- meilleur remplissage des vides

- mise en œuvre plus facile

- moins d’eau de gâchage

- isotropie de résistance («résistance identique dans toutes les directions»)

12.3 Coefficient d’aplatissement :

12.3.1 : Définitions :




La forme des grains s’appuie sur 3 dimensions :

- Longueur L : le plus grand écartement d’un couple de plans tangents parallèles

- EpaisseurE : le plus petit écartement d’un couple de plans tangents parallèles

- Grosseur G : la dimension de la plus petite maille carrée qui laisse passer le grain

Rappel : 1,58 est le rapport entre les dimensions de 2 tamis séparés par 2 modules.

Définition :

12.3-2 : Valeurs numériques :

Le coefficient d’aplatissement est d’autant plus grand :

- Que les grains sont plus aplatis

- Que les grains aplatis sont plus nombreux

Valeurs normalisées

Catégorie A AA : Vss=20 C’est à dire moins de 20 % de grains qui ont

G/E> 1,58

Catégories B et C AA et C : Vss=30 C’est à dire entre de 20 % et 30% de grains qui

ont G/E> 1,58

Catégorie D AD : Vss=40 C’est à dire entre de 30 % et 40 %de grains qui

ont G/E> 1,58

Ordres de grandeur

- Granulat plat : A > 30

- Granulats presque sphérique ou cubique : A < 10

12.3-3 : Mesure du coefficient d’aplatissement :

Principe de la mesure :

Double tamisage :

Tamisage en classes granulaires d/D sur les tamis à mailles carrées :

- Avec D=1,25 d, c’est à dire sur des tamis de modules consécutifs

- Donc le refus a : G> d

Tamisage de chaque classe granulaire sur des grilles à fentes parallèles :

- D’écartement d/1,58

- Donc le tamisât :

¤ est tel que E < (d/1,58)

On appelle «coefficient d’aplatissement» (noté A) d’un granulat le

pourcentage de grains PLATS, c’est à dire ceux pour lesquels on a :

G

E 1 58,




¤ est toujours tel que G > d

¤ doncG/E >1,58 donc grains «plats»

Mode opératoire : voir TP

13 L’eau dans les matériaux

Tous les matériaux dans la nature ou stockés à l’extérieur sont humides. Divers paramètres sont mesurables afin de

déterminer les quantités d’eau contenues et d’effectuer des corrections :

- La teneur en eau

- Le foisonnement (voir chapitre P4)

13.1 TENEUR EN EAU :

13.I-1- Définition :

Exprimée en pourcentage ou en proportion, c’est une grandeur qui caractérise le taux d’humidité d’un

matériau :

Masse d’eau contenue dans l’échantillon

W% =

Masse de l’échantillon SEC

me mh - ms

w% = * 100 = *100

ms ms

avec me = masse d’eau contenue dans l’échantillon

mh = masse de l’échantillon humide (masse des grains + masse d’eau)

ms = masse de l’échantillon sec (masse des grains)

13.1.2- Utilité :

- Tous les matériaux se présentent sous une forme plus ou moins humide.

- Les calculs et les dosages (notamment pour une composition de béton) se font avec des matériaux

secs.

- Il est donc nécessaire de mesurer la teneur en eau puis de procéder à des corrections avant de mener

les différents calculs.

13.I-3- Remarques :

La teneur en eau dépend de la quantité de vides dans le matériau (porosité) mais aussi du degré de

remplissage de ces vides.

Dans un matériau granulaire, l’eau se trouve entre les grains.

Dans un matériau massif, elle se trouve dans les pores ouverts.




13.1.4- Détermination de la teneur en eau:

13.I-4-1: Méthode de la poêle à frire:

Principe de l’essai:

- Tarer la poêle et peser l’échantillon humide: mh

- Faire chauffer l’échantillon sur le feu en remuant et laisser refroidir

- Peser l’échantillon: ms1

- 2ème séchage identique

- Peser ms2

Contrôle:

ms1 – ms2

- calculer 1 = * 100

ms2

- Si 1 > 1% l’échantillon n’est pas sec: sécher de nouveau et relever ms3

ms2 – ms3

Puis calculer 2 = *100 et vérifier que 2 < 1%

ms3

- Recommencer ces opérations jusqu’à ce que l’échantillon soit sec

- Lorsque 1%, l’échantillon est sec: calculer la teneur en eau

Formule de calcul:

mh - ms

w% = *100

ms

Attention: ms la plus sèche de ms2 ou ms3

13.I-4-2: Four à micro-ondes:

* Principe et calculs identiques à ceux de la poêle à frire.

* Précautions particulières:

- pour de petites quantités (<100g) de matériaux fins (pas de graviers)

- peser très précisément

- ne pas utiliser de métal

13.I-4-3: Etuve:




Principe et calculs identiques à ceux de la poêle à frire

Précations particulières:

pour les matériaux non argileux: laisser sécher 24 h à 105 °C

pour les matériaux argileux: 48 h à 60 °C (pour ne pas cuire les argiles)

II- MASSE VOLUMIQUES APPARENTES SECHE ET HUMIDE :

II-1- Masse sèche et masse humide :

mh = ms * (1 + w)

Démonstration :

II-2- Masse volumique sèche et masse volumique humide :

Masse volumique apparente humide = masse volumique sèche * (1 + w)

Attention : Cette formule ne peut pas être appliquée dans le cas du sable. En effet le sable est un matériau

dont le volume apparent varie, de manière non linéaire, en fonction de la teneur en eau : on dit qu’il

«foisonne».

Le gravier ne foisonne pas.

13.2 DEGRE DE SATURATION :

13.2.1 Définition :

Volume d’eau

Sr % = * 100

Volume des vides disponibles

Ve

= *100

Vv

13.2.2- Etat de saturation :

Quand le matériau est sec :

- Sr % = 0

- Les vides contiennent 100 % d’air et 0 % d’eau




Quand le matériau est saturé :

- Sr % = 100 %

- les vides contiennent 0 % d’air et 100 % d’eau

13.2.3- Formule de calcul :

s * w Sr% = * 100

w * e

13.3- COEFFICIENT D’ABSORPTION :

13.3.1- Définition :

L’eau est absorbée par la porosité ouverte.

Masse d’eau absorbée à l’intérieur des grains

A = *100

Masse sèche

13.3.2- Utilité :

Il faut tenir compte de la quantité d’eau qui sera absorbée par les grains de sol ou les granulats.

13.3.3- Principe de mesure :

- peser une masse sèche ms

- laisser imbiber 24 heures minimum dans l’eau

- essuyer l’extérieur des grains

- peser les grains ma

ma - ms

A = *100

ms

LABORATOIRE ÉTUDE DU BETON CHAPITRE VI



1 MASSE VOLUMIQUE



volume apparent


dire vides compris. La méthode de l'éprouvette graduée convient parfaitement à la détermination du

volume apparent du béton.

Béton

lecture

éprouvette graduée

La masse est déterminée par pesée de la matière. Sur 5 essais réalisés, les extremums sont éliminés et

seuls les 3 essais les plus significatifs sont retenus.

2 COMPOSITION D'UN BÉTON

Une composition de béton revient à déterminer les proportions des divers constituants en fonction:

- de la nature de l'ouvrage à réalisé,

- de la résistance souhaitée,

- des propriétés thermiques et acoustiques souhaitées,

- des procédés de fabrication, de transport et de mise en oeuvre,

En pratique, on s'est rendu compte qu'à dosage égal en ciment le béton le moins poreux est aussi le

plus résistant et le plus durable. Les méthodes de composition (DREUX- GORISSE) consistent donc à

rechercher, pour un dosage en ciment donné, la composition en matériaux inertes (S + G) telle que le

volume de vides contenus dans le béton soit le plus faible possible ( compacité maximale). Ensuite, un

ajustement expérimental de cette composition est effectué en fonction des résultats obtenus lors des essais

d'étude ou de convenance.

2,1- Méthode pratique de DREUX:

(Utilisation des abaques rapides)

Remarques préliminaires:

Résistance:




Résistance faible moyenne normale très bonne élevée

Contrainte de compression à 28 jours

(MPa)

< 15 15 à 25 25 à 30 30 à 35 > 40

Maniabilité:

En fonction des caractéristiques de l'ouvrage et des moyens de chantier, on fixe pour un béton une

maniabilité caractérisée par la consistance mesurée par l'essai au "cône d'Abrams".

Plasticité Serrage Affaissement A (cm)

Béton très ferme Vibration puissante 0 à 2

Béton ferme Bonne vibration 3 à 5

Béton plastique vibration courante 6 à 9

Béton mou Piquage 10 à 13

Béton très mou Piquage léger 13 à 15

Béton liquide (fluide) 16

Évaluation de l'ouvrabilité par rapport à l'affaissement au cône.

Granulats:

Trois classes granulaires sont retenue:

- un sable 0/5,

- un gravillon 5/12.5,

- un gravillon 5/20.

Granulat Sec Humide Mouillé Trempé

Aspect matériau, un peu

poussiéreux

brillant, légère

adhérence sur la

main

très humide,

dépôt d'eau sur la

main

l'eau ruisselle

% d'eau sable 0 à 3 4 à 7 8 à 11 12 à 15

gravillons 1 3 5 6

Évaluation du degrés d'humidité des granulats.

Ciment:

Le ciment selon les hypothèses de G. DREUX est de classe 32.5.




2,2- Méthode de DREUX- GORISSE:

A CALCUL DU DOSAGE EN CIMENT

On évalue le rapport C/E en fonction de la résistance moyenne désirée:

fcm: résistance en compression moyenne visée à 28 jours (MPa)

c28: classe de résistance vraie à 28 jours du ciment (MPa)

C: dosage en ciment ( kg/m3)

E: dosage en eau totale en eau sur matériaux secs ( l/m3)

G: coefficient granulaire

Remarque: La résistance est en général définie par la résistance caractéristique à 28 jours du béton en

compression. Étant donner les écarts de résistance qui peuvent survenir on adopte une résistance moyenne

fcm telle que:

Dimension D des granulats

Qualité des granulats Fins

D 12.5 mm

Moyens

20 D 31.5 mm

Gros

D 50 mm

Excellente 0.55 0.60 0.65

Bonne, Courante 0.45 0.50 0.55

Passable 0.35 0.40 0.45

COEFFICIENT GRANULAIRE G

Valeurs approximatives du coefficient granulaire G. Ces valeurs supposent que le serrage du béton

sera effectué dans de bonnes conditions ( par vibration en principe).

La valeur du rapport C/E étant fixée, n'importe quel couple de valeurs C, E ne convient pas: il faut

respecter la condition de consistance. Pour cela, on s'aidera de l'abaque ci-dessous pour obtenir C.

fcm = G c28( C/E - 0.5)

fcm = fc28 + 15 %




DOSAGE EN CIMENT EN FONCTION DE C/E ET DE L’OUVRABILITE

Abaque permettant d'évaluer approximativement le dosage en ciment à prévoir en fonction du

rapport C/E et de l'ouvrabilité désirée.

B CALCUL DU DOSAGE EN EAU

Connaissant le dosage en ciment C, on déduit alors le dosage approximatif en eau E.

Si D 25 mm, on déduit directement la valeur de E, si D 25 mm il faut alors apporter une correction au

dosage en eau en fonction de D.

Dimension maximale des

Granulats D en mm 4 8 12.5 20 31.5 50 80

Correction sur le dosage

En eau +15 +9 +4 0 -4 -8 -12

Correction sur le dosage en eau en fonction de D.

C CALCUL DU DOSAGE EN GRANULATS

Des vérifications préalables s'imposent, en particulier en ce qui concerne le sable utilisé car celui-ci a,

selon ses qualités une influence prépondérante sur le béton.

La propreté du sable utilisé sera vérifiée par l'essai d'équivalent de sable.

ES à vue ES piston Nature et qualité du sable

ES 65 ES 60 Sable argileux: risque de retrait ou de gonflement à rejeter




pour des bétons de qualité

65 ES 75 60 ES 70

sable légèrement argileux de propreté admissible pour bétons

de qualité courante quand on ne craint pas particulièrement le

retrait

75 ES 85 70 ES 80

sable propre à faible pourcentage de fines argileuses

convenant parfaitement pour les bétons de haute qualité

( valeur optimale ES piston = 75; ES à vue = 80 ).

ES 85 ES 80

Sable très propre: l'absence presque totale de fines argileuses

risque d'entraîner un défaut de plasticité du béton qu'il faudra

rattraper par une augmentation du dosage en eau.

Valeurs préconisées pour l'équivalent de sable ES.

La valeur du module de finesse devra de préférence se située entre 2.2 et 2.8. L'utilisation des règles

d'Abrams pour correction éventuelle de ce module de finesse est recommandée.

La courbe granulométrique sera comparée avec le fuseau optimal et, en cas de nécessité, il sera apporté

une correction par un mélange adéquat.

Sur un graphique d'analyse granulométrique, on trace une composition granulaire de référence OAB dont

les point particuliers sont obtenus de la façon suivante:

- le point O origine du repère,

- le point B correspondant à la dimension D du plus gros granulat,

- le point de brisure A de coordonnées:

En abscisse: X = D/2 si D 20 mm

X = le milieu du segment [ 5 ; D] si D 20 mm

En ordonnée: Y = 50 - D + K

K est un terme correcteur qui dépend du dosage en ciment, de l'efficacité du serrage, de la forme des

granulats.

Fuseau optimal.




Vibration Faible Normale Puissante

Forme des granulats

(sable en particulier)

Roulé

Concassé

Roulé

Concassé

Roulé

Concassé

Dosage en Ciment

400 + Fluidt -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

NOTE 1 : Correction supplémentaire Ks : Si le module de finesse du sable est fort, une correction

supplémentaire sera apportée de façon à relever le point A, ce qui correspond à majorer le dosage en

sable et vice versa.

La correction supplémentaire sur K peut être effectuée en ajoutant la valeur Ks = 6 Mf – 15

( Mf étant le module de finesse du sable qui peut varier de 2 à 3 avec une valeur optimale de l’ordre

de 2.5 ).

NOTE 2 :Correction supplémentaireKp : Si la qualité du béton est précisée pompable, il conviendra

de conférer au béton le maximum de plasticité et de l’enrichir en sable par rapport à un béton de

qualité courante. On pourra pour cela majorer le terme correcteur K de la valeur Kp = +5 à +10 selon

le degré de plasticité désiré.

Valeur du terme correcteur K.

La courbe de référence OAB est tracée sur le même graphique que les courbes granulométriques du sable

et des gravillons. Les lignes de partage entre chacun des granulats sont tracées en joignant le point à 95 %

de la courbe du premier au point à 5 % de la courbe du granulat suivant, et ainsi de suite.

Le coefficient de compactage et le rapport des volumes absolus des matières solides VM = VS + VG + VC

au volume total de béton frais en oeuvre: VM

1000




Pourcentage en valeur absolue des granulats.

Consistance

Serrage coefficient de compacité

D = 4 D = 8 D =12.5 D=20 D=31.5 D=50 D=80

Piquage…………….. 0.750 0.780 0.795 0.805 0.810 0.815 0.820

Molle 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

Piquage…………….. 0.760 0.790 0.805 0.815 0.820 0.825 0.830

Vibration faible…….. 0.765 0.795 0.810 0.820 0.825 0.830 0.835

Plastique Vibration normale….. 0.770 0.800 0.815 0.825 0.830 0.835 0.840

Vibration

puissante….

0.775 0.805 0.820 0.830 0.835 0.840 0.845

Vibration faible…….. 0.775 0.805 0.820 0.830 0.835 0.840 0.845

Ferme Vibration normale….. 0.780 0.810 0.825 0.835 0.840 0.845 0.850

Vibration

puissante….

0.785 0.815 0.830 0.840 0.845 0.850 0.855

NOTA ( simplifié ) :

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 concassés = - 0.03

Pour des granulats légers on pourra diminuer de 0.03 les valeurs de qui correspondent dans ce tableau à

des granulats denses ordinaires.

Coefficient de compacité.

Si C est le dosage en ciment de masse spécifique 3.1, le volume absolu des grains de ciment est:

cC

1

31

.

Le volume absolu de l'ensemble des granulats est alors: V c 1000 1*

Le volume absolu du granulat i est: v g Vi i * gi: pourcentage en valeur absolue du granulat i

La masse du granulat i est: m v1 1 1 * i: masse spécifique du granulat i

La masse totale des granulats est: G mi

D ESSAIS D'ÉTUDE ET CORRECTIONS

Résistance insuffisante:

Il faut augmenter le dosage en ciment, diminuer le dosage en eau. On peut également diminuer le

dosage en éléments fins du sable mais en faisant attention à la diminution de l'ouvrabilité et à

l'augmentation de la ségrégabilité. On peut également augmenter le rapport G/S.




Ouvrabilité insuffisante, ségrégabilité:

Il faut vérifier que le sable n'a pas un module de finesse trop fort. Si le béton a un aspect trop sec

ajouter de l'eau en faisant attention à la baisse de résistance. On peut également diminuer le rapport G/S.

Ajustement de la formule au m3:

Si la masse des granulats est G, la masse de ciment C et le dosage en eau E, la densité théorique du

m3 de béton frais est:

0

1000

G C E

La densité réelle du béton frais , déduite de la pesée, permet dans le cas ou elle est différente de la

densité théorique 0 d'apporter une correction sur la masse totale des granulats:

x 1000 0*( ) (kg)

Si: - 0 0 correction à déduire - 0 0 correction à ajouter

La correction à apporter sur la masse du granulat i est:

correction xm

G

i *

Soit: m i mix

G' ( ) 1 avec: G=s+g béton binaire

G=s+g1+g2 béton ternaire

LABORATOIRE ÉTUDE DU BÉTON CHAPITRE VI



3 PROBLÈMES DE L'EAU

3,1- Rôles de l'eau

1°/ Mouiller la surface des granulats, pour que la pâte de ciment puisse y adhérer.

2°/ Permettre la réalisation de cette pâte de ciment.

3° / Favoriser enfin la maniabilité du béton, en remplissant plus ou moins les vides entre les

constituants.

3,2- Quelle eau employer?

Les eaux naturelles ne sont quasiment jamais pures. Il faut seulement que les corps qu'elles

contiennent soient en quantités suffisamment faibles pour ne pas créer de désordres dans la construction.

Les tolérances sont les suivantes, en ce qui concerne d'une part les matières en suspension,

d'autre part des sels dissous:

Nature du béton

Tolérance en grammes par litre

Matière en

suspension Sels dissous

A: Résistance mécanique élevée

(ouvrage en B.A.)

2

15

B: Faible perméabilité

(barrages, réservoirs...)

2 15

C: Résistance mécanique faible

(fondations, blocages...)

5 30

Dans la pratique, on emploie une eau potable, la plupart du temps (lorsque c'est possible), l'eau

de la distribution publique.

3,3- Influence du dosage en eau

Cette influence s'exerce dans deux sens absolument contradictoires.

D'une part, il est indispensable de mettre une quantité d'eau suffisante pour que la maniabilité

corresponde au travail à exécuter.




D'autre part, la résistance mécanique du béton varie, toutes choses égales, par ailleurs, dans le

même sens que la valeur du rapport C/E de la masse du ciment à celle de l'eau pour une même quantité de

béton.

Lorsque c'est possible, on cherche à se rapprocher de 2 pour la valeur de CIE. Mais la

maniabilité indispensable oblige souvent à prendre une quantité d'eau supérieure.

On résout parfois ce problème en employant des adjuvants (voir §6)

3,4- Et l’eau de mer?

Les effets de l'eau de mer sont très mauvais: diminution du temps de prise, augmentation des fissures

et de la porosité, diminution de la résistance mécanique ………….. L'emploi de cette eau est, en général,

interdit.

Mais il est des régions où l'eau douce très rare et où les travaux en béton posent de

sérieux problèmes: il faut souvent y fabriquer l'eau douce à partir de l'eau de mer, ou la

transporter et l'entreposer à grands frais. Pour pailler ces difficultés, une invention franco-belge,

le procédé « S », permet de neutraliser l'action des sels nocifs (chlorures jusqu'à 42 grammes par

litre d’eau). Le procédé comporte le mélange au ciment d'un certain nombre de produits

chimiques bien déterminés, en fonction des circonstances. C'est un procédé relativement onéreux"

certes" mais qui doit être rentable pour certains travaux" et dont l'existence est à connaître.

4 LES ADJUVANTS

4,1- Définition

Ce sont des produits ajoutés au moment de la confection de bétons ou mortiers pour améliorer

certaines de leurs propriétés. Très nombreux" ils sont à utiliser avec prudence en suivant scrupuleusement

les conseils et instructions des fabricants, et seulement lorsque l'on dispose de moyens suffisants pour

assurer un contrôle rigoureux

Les adjuvants ne sont pas des panacées, permettent de transformer un béton

médiocre en bon béton, mais dans de nombreux cas" ils permettent l"exécution de travaux que

les moyens classiques ne permettent pas de réaliser.

4,2- Les plastifiants

- Rôle essentiel: améliorer la plasticité du béton

- Conséquences: réduction de la quantité d'eau de gâchage, d'ou augmentation des résistances

mécaniques et de la compacité, diminution de la porosité" du retrait..

- Précautions d’emploi :

- bonne répartition du produit dans la masse du béton

- éviter tout excès, même local (possibilité d" arrêt de la prise)

4,3 Les entraîneurs d'air

- Rôle: créer de fines bulles d"air ( Ø 10 à 300 μm) dans la masse du béton




-Conséquences:

- amélioration de la tenue au gel du béton

- meilleure maniabilité

- diminution de la ségrégation au transport

- Précautions:

-le béton doit être toujours très plastique (une forte vibration chasserait les bulles d'air)

- baisse sensible de la résistance mécanique (10% d'air -50% en compression et -25% en

traction)

4,4- Les retardateurs de prise

- Rôle: retarder la prise" jusqu'à 3 jours si nécessaire

- Intérêt: transport sur de longue distance" suppression des discontinuités aux reprises, bétonnage par

temps chaud.

- Exemples: phosphate, acide phosphorique, sucre, gypse...

4,5- Les accélérateurs de prise

- Rôle: accélérer l'hydratation des grains de ciment

- Intérêt: étanchement, scellement, travaux par temps froid

-Inconvénients: retrait augmenté, résistance mécaniques diminuées.

- Exemples: potasse, soude, ammoniaque...

4,6 Les accélérateurs de durcissement

- Rôle: permettre d'atteindre plus rapidement un pourcentage donné de la résistance du béton.

- Intérêt: décoffrage rapide, travaux: par temps froid.

- Inconvénients: retrait augmenté, résistance finale souvent diminuée.

- Exemples: carbonate de sodium, de potassium., certains corps gras, et ... la chaleur.

4,7 Les autres classes d'adjuvants

Il existe aussi:

- les antigels

- les hydrofuges de masse

- les hydrofuges de surface

- les colles pour bétons

- les produits de réa gréage utilisés en surface

- les produits de cure.

- les retardateurs de prise en surface

5 ESSAIS SUR BÉTON FRAIS

5,1- Essai d'affaissement (Slump-Test):




Cet essai a pour but de caractériser par une valeur la plus ou moins grande facilité de mise en

oeuvre d'un béton.

5,11- Matériau:

Cet essai est applicable a un béton dont la dimension D du plus gros granulat n'excède pas 25

mm ( on ira parfois jusqu'à 40 mm mais jamais au delà).

5,12- Matériel:

Accessoires

- tige de piquage en acier doux 16 mm,

l=60cm, extrémités hémisphériques,

- entonnoir pour introduire le béton.

Cône d'Abrams


3 prélèvements consécutifs seront réalisés.

- Huiler le moule et humecter la plaque,

- remplir le cône en respectant la norme (3 couches),

- mesurer la hauteur de béton,

- démouler : sans lenteur excessive ni brutalité,

- mesurer (au bout d'une minute) la nouvelle hauteur du béton.

5,14- Résultats:




Désignation du béton Affaissement (cm)

très ferme 0 à 3

ferme 3 à 6

normal 6 à 9

mou 9 à 13

très mou > 13

5,2- Essai d'étalement (Flow-Test):

Cet essai a pour but de caractériser par une valeur la plus ou moins grande facilité de mise en

oeuvre d'un béton.

5,21- Matériau:

Cet essai est applicable a un béton dont la dimension D du plus gros granulat est supérieure à 25

mm.

5,22- Matériel:

Accessoires

-

tige de piquage en acier doux 16 mm,

l=60cm, extrémités hémisphériques,

-

table à secousse.





3 prélèvements consécutifs seront réalisés.

- Humecter la table; y placer le cône,

- remplir le cône en respectant la norme (2 couches),

- démouler : sans lenteur excessive ni brutalité,

- imprimer 15 secousses (rotations) en 15 secondes

- mesurer le nouveau diamètre de béton en prenant la moyenne de 3 mesures à 60°.

(%)

D d

d100 d = 25 cm

5,24- Résultats:

Désignation du béton Étalement (%)

très ferme 10 à 30

ferme 30 à 60

normal 60 à 80

mou 80 à 100

très mou > 100

5,3- Le plasticimètre rapide

5,31- Description

Principe de la mesure: Fondé sur la mesure de l'effort de cisaillement en rotation appliqué au

béton par une tête à trois ailettes.

5,32- But de la mesure

Le plasticimètre rapide a été conçu essentiellement comme avertisseur d'excès d'eau. Il permet de

contrôler très facilement et très rapidement l'ouvrabilité du béton et de limiter le dosage en eau à des

quantités compatibles avec les résistances demandées, et cela sans apporter de perturbation dans la

marche des chantiers. .

Il permet également de détecter, en tout point du béton, les excès d'eau entraînant des fluidités trop

importantes,

5,33- Utilisation

5,331- Ou réaliser les mesures?




Elles peuvent être effectuées dans n'importe quel récipient: malaxeur, benne, brouette, et même

dans un tas de béton déposé sur le sol.

Pour un même chantier, il faut évidemment effectuer les mesures dans les même conditions.

5,332- Relation " Slump test / plasticimètre "

L'indication du plasticimètre correspond à l'indication donnée parle Cône d'Abrams

pour les bétons courants plastiques de la région parisienne dosés à 350 kg de ciment et granulats 0/25.

Dans les autres cas, les résultats du plasticimètre ne coïncident pas parfaitement avec

les valeurs d'affaissement obtenues au cône d'Abrams.

5,333- Emploi pour adjuvants

Dans le cas de bétons contenant des adjuvants plastifiants, le plasticimètre donne souvent des

résultats plus précis que le cône.

Ceci s'explique par le fait que le plasticimètre provoque un cisaillement alors que le cône

conserve la masse de béton plus statique.

5,334- Pour réaliser une mesure

- Ramener l'index en butée, dans la zone rouge, graduation 20.

- plonger verticalement les ailettes dans le béton jusqu'au repère gravé sur l'axe à 2,5 cm au-dessus de

leurs arrêtes supérieures.

- Secouer par quelques mouvements verticaux afin que le béton se reconstitue bien autour de l'appareil.

- Tourner lentement la poignée dans le sens des aiguilles d'une montre, à la vitesse de la trotteuse,

jusqu'à ce qu'il y ait cisaillement du béton (les ailettes se mettent à tourner) et stabilisation du curseur:

- Lire la valeur indiquée par l'index.

5,335- Position des ailettes dans le béton

- L'influence de l'enfoncement dans le béton est importante, plus elles sont enfoncées, plus le

béton indique 'ferme'.

- Respecter donc l'enfoncement prescrit de 2,5 cm, ou l'enfoncement particulier déterminé par

comparaison avec le cône d'Abrams dans le cas de bétons spéciaux. '

-Lors de la mesure, garder l'appareil aussi vertical que possible.

5,34- Entretien

- Laver les ailettes immédiatement après l'emploi.




- Eviter d'introduire de l'eau dans le boîtier contenant le mécanisme du plasticimètre.

5,4- L'essai de compactage [ISO 4111]

Dans cet essai, la dimension maximale des granulats ne doit dépasser 40 mm.

5,41- Principe de l'essai

La consistance est appréciée par le rapport entre un volume donné de béton avant compactage et

après compactage. Ce rapport est d'autant plus faible que le béton est fluide.

.'

5,42- Matériel

Il se compose:

- d'un récipient parallélépipédique 20 * 20 * 40 cm

- d'une truelle rectangulaire,

- d'une aiguille vibrante de Ǿ 40 mm, ou d'une table vibrante.

Table vibrante

Mesure du degré de compactage

5,43- Conduite de l'essai




L'essai consiste à remplir le récipient de béton. Le remplissage s'effectue avec la truelle en laissant ;

tomber le béton alternativement de chacun des quatre bords supérieurs du récipient. Après avoir été arasé,

le béton est compacté, soit au moyen de l'aiguil1e vibrante, soit au moyen de la table vibrante, jusqu'à ce

qu'on ne puisse plus déceler de diminution de volume. Soit s l'affaissement du béton dans le moule

mesuré au quatre coins du récipient.

Le degré de compactibilité est exprimé par le rapport : sh

h

1

1

5,44- Classe de compactage

La norme ENV 206 définit quatre classes de compactage en fonction du degré de compactibilité :

Classe de

compactage

C0 C1 C2 C3

sh

h

1

1 ≥ 1,46 1,45 à 1,26 1,25 à 1,11 1,10 à 1,04

5,5- Le maniabilimètre à béton L.C.P .C.


L'appareil est constitué de deux volumes séparés par une paroi amovible. Le plus grand des deux

volumes étant remplis de béton à tester. L'extraction de la paroi met en marche un vibrateur.

L'essai consiste à mesurer, après enlèvement de la paroi amovible, le temps que met le béton, sous

l'effet d'une vibration, pour atteindre un repère de mesure gravé sur une paroi du volume vide.

Ce temps peut varier de quelques secondes à quelques minutes suivant les dosages.

Le maniabilimètre LC.P .C.

5,52- Intérêt de l'essai

Cet essai a l'avantage de tenir compte de la mise en vibration du béton dans l'appréciation de sa

maniabilité. L'appareil mis au point au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées par Messieurs Lezy et

Lesage comporte une cuve métallique parallélépipédique dont les dimensions intérieurs sont de 30 cm de




large, 30 cm de profondeur et 60 cm de longueur. Une paroi mobile de section triangulaire sépare la cuve

et l'on remplit de béton l'alvéole situé de coté du parement incliné de la paroi. On soulève ensuite cette

paroi mobile qui peut coulisser verticalement et un contact électrique se réalise en même temps

provoquant la mise en marche d'un vibrateur (50 hertz) fixé sur la paroi avant de l'appareil. Le béton

s'écoule dans la cuve et l'on chronomètre le temps qu'il met pour atteindre un trait repère sur la paroi

opposé.

Cet essai prend tout son intérêt lorsqu'il s'agit de tester des bétons adjuvantés, adjuvant

dont le but est de fluidifié le mélange:

- soit en observant les réductions du temps t que permet cet adjuvant en fonction de son dosage,

- soit en observant la réduction du dosage en eau qu'il autorise tout en maintenant le même temps

d'écoulement qu'avec Un béton normal.

- Poser le maniabilimètre sur une aire plane et massive. Le fonctionnement de l'appareil posé sur

une table légère ou une surface peu stable peut conduire à des résultats aberrants.

- Retirer la cloison amovible pour essuyer la couche d'huile de protection anti rouille déposée

sur les parois internes de l'appareil. Graisser l'intérieur du moule avec une huile minérale de

viscosité comprise entre 3 et 4 poises constante à 20 °C.

- Remettre la cloison.

- Remplir la grande alvéole de béton, à la pelle, en répartissant le béton avec une truelle ou une

tige de piquage, sans tasser. Araser la surface à la règle. '

- Marquer à la craie le repère choisi dans la petite alvéole restant vide.

- Mettre le bouton du discontacteur sur la position 'marche'

- Retirer la cloison amovible en mettant le chronomètre en route, le vibrateur en met en marche.

- Arrêter le chronomètre lorsque le béton atteint le repère.

- Arrêter l'appareil en mettant le bouton du discontacteur sur "arrêt'.

- Nettoyer soigneusement la cuve après avoir enlevée les boulons qui fixent le fond de

l'appareil.

5,54- Résultats

Plus le béton est plastique, maniable et de bonne ouvrabilité et plus le temps est court. On

constate en moyenne les valeurs suivantes:

- pour les bétons mous et très fluide, on a t ≤ 10 secondes.

- pour les bétons très plastiques, on a t ≈ 15 secondes.

- pour les bétons de bonne ouvrabilité, on a 20 ≤ t ≤ 30 secondes.

- pour les bétons secs, peu maniables et d'ouvrabilité défectueuse, on a t ≥ 40 secondes.




6 ESSAIS SUR BÉTON DURCI

6,1- Essais non destructifs

Essais permettant d'étudier le comportement du béton durci sans avoir a détruire celui-ci. Par exemple

dans le cas où soit le prélèvement de béton frais pour réaliser des éprouvettes 16x32 n'a pas pu être réalisé

soit le prélèvement de carottes n'est pas possible.

6,11- Essai scléromètrique [NF P 18-417 ]

6,111- Objectif de l'essai

Le but de l'essai est de permettre l'obtention rapide de la résistance du béton d'un ouvrage, sans

procéder à des prélèvements de béton durci par carottage.


En fait, il s'agit de tester la dureté de surface d'un béton durci. Cette dureté étant d'autant

plus élevée que le béton est plus résistant, cela permet d'avoir un ordre de grandeur de la résistance

atteinte par un béton à un âge donné.

6,113- Matériel

- Un scléromètre : l'appareil est composé d'une masselotte qui est projetée par

un ressort sur une tige métallique en contact avec la surface du béton. Le rebond de la

masselotte est d'autant plus important que la surface du béton est dure. La hauteur du

rebond est lue sur une échelle

graduée et permet de définir un « indice sc1érométrique », noté IS

- Un bloc de néoprène armé pour le tarage du scléromètre.

6,114- Conduite de l'essai sur éprouvettes 16*32

Pour cet essai, les éprouvettes doivent être maintenues entre les plateaux de la presse sous une

charge de 10 kN, soit une contrainte de 0,5 Mpa.




- On réalise 27 mesures du rebond sur 3 génératrices de l'éprouvette, chaque mesure devant être

distante de 3 cm. Aucune mesure ne doit être située à moins de 4 cm des faces planes de l'éprouvette.

- L'estimation de ]a dureté de la surface analysée est déterminée en calculant la moyenne

des valeurs médianes correspondant aux différentes zones de cette surface.

- On supprime les résultats qui s'écartent de cette moyenne de plus de 5 unités.

- On effectue de nouvel1es mesures pour remplacer les résultats supprimés.

- Le nouvel indice sclérométrique moyen ISmoy permet de déterminer la résistance du béton par

simple lecture du graphique de référence Is = f(fcj). Ce graphique figure sur, l'appareil.

6,2- Essais destructifs

6,21- Essai de traction par fendage

Cet essai est aussi connu sous les désignations suivantes:

- essai brésilien

- essai Mesnager

- essai traction indirecte

- essai traction compression

- essai compression diamétrale

Cet essai permet de déterminer la résistance à la traction d'un béton par fendage.

6,211- Matériau:

Éprouvettes en béton d'élancement 2 (16x32) réalisées dans des moules métalliques ou

plastiques.

6,212- Matériel

Position des mesures sur

éprouvette 16*32

pour l’essai sclérométrique




Une presse hydraulique mue par une pompe électrique, par un volant ou une pompe, à main.

6,213- Mode opératoire

- Préparer 2 bandes de contreplaqué de longueur égale à la hauteur du cylindre avec b = (0,09 ±

0,01) d et e= 4 ± 1 mm

- Centrer l'éprouvette, disposée horizontalement, sur le plateau inférieur de la presse en la

faisant reposer sur l'une des deux' bandes,

- placer la seconde bande au-dessus de l'éprouvette et amener le plateau supérieur de la

presse au contact de celle-ci,

- mettre en charge (vitesse = 0.5 bar /s) jusqu'à la rupture.

6,214- Résultats

La résistance à la rupture est exprimée sous forme de contrainte, notée σt

ha

Pt

20

σt : résistance à la traction en Mpa

P: force de rupture en kN a : diamètre du cylindre en cm

h : hauteur du cylindre en cm

6,215- Remarques




La relation de calcul de σc est empirique, elle est issue de l'expérimentation. Il est donc très important de respecter les unités respectives des différents paramètres de cette relation, pour obtenir des résultats cohérents.

6,22- Essai de compression [ NF P 18-405 ]

Cet essai permet de détem1iner la résistance à la compression d'un béton. Pour cela, une éprouvette 16*32

est soumise à une charge croissante jusqu'à rupture. La résistance à la compression est le rapport entre la

charge de rupture et la section transversale de l'éprouvette.

6,221- Matériau

Éprouvettes en béton d'élancement 2 (16x32) réalisées dans des moules métalliques ou plastiques.

Les surfaces en contact avec la presse doivent être bien planes et perpendiculaires à l'axe de

l'éprouvette. Pour parvenir à ce résultat, deux méthodes peuvent être employées: le surfaçage

au souffre et la rectification par usinage des extrémités.

Le surfaçage au souffre est décrit dans la norme NF P 18-416. Il consiste à munir chaque extrémité de

l'éprouvette d'une galette à base de souffre respectant les deux exigences : planéité et perpendicularité aux

génératrices. La planéité est réalisée de la façon suivante:

- le mélange souffré est porté à une température de 125 °C ± 5 °C et versé sur une platine dont le

fond a été rectifié. '

- la perpendicularité est obtenue grâce à: un dispositif de guidage qui maintient les génératrices de

l'éprouvette perpendiculaires au fond rectifié du moule. ,

- l'éprouvette maintenue par le dispositif de guidage est descendue sur le souffre liquéfié.

- quand, après refroidissement, le souffre s'est solidifié, l'éprouvette (à laquelle adhère la galette

de souffre) est désolidarisée de la platine et il est procédé au surfaçage de la deuxième extrémité.




Le kit de surfaçage comprend:

une pince pour éprouvette, un pot chauffant de 3 litres, une louche en acier inox, une platine de 3urfaçage

au fond rectifié et un sac de 25 kg de mélange souffré.

6,222- Mode opératoire

- Centrer l'éprouvette, disposée verticalement sur le plateau inférieur de la presse,

- Amener le plateau supérieur de la presse au contact de celle-ci,

- Mettre en charge (vitesse=O,5± 0,2 MPa /s) jusqu'à la rupture.

6,223- Particularités de la rupture en compression

En général, l'éprouvette rompt de la manière indiquée en figure (b). dans ce type de rupture, deux

cônes apparaissent aux extrémités de l'éprouvette rompue. En effet, la pression exercée par les plateaux

de la presse à la jonction avec l'éprouvette gêne les déformations transversales dans cette zone.

Dans la partie centrale, la déformation transversale est libre, elle résulte des contrainte de

traction (symbolisées par les flèches notées t sur la figure (a) ) perpendiculaires à la compression.

Ce sont ces contraintes de traction qui aboutissent dans la zone centrale à la fissuration longitudinale de

l'éprouvette, puis à sa ruine. Les zones extrêmes, protégées pat le frettage créé par les plateaux, ne sont

pas détruites (figure (b)).

Le frettage peut être limité en graissant les zones de jonction plateaux / éprouvettes ou en y

interposant des appuis en téflon. La rupture est du type de celle indiquée sur la figure (c). Elle se

produit pour une charge P3 habituellement plus faible que celle obtenue dans le cas général P2 : en

protégeant ces extrémité de l'éclatement, le frettage permet à l'éprouvette d'encaisser des chargements

légèrement plus importants.




6,224- Résultats

La résistance à la compression est exprimée sous forme de contrainte, noté σ

S

P

σ : résistance à la compression en Mpa

P : force de rupture en MN

S = πD²/4 = surface transversale de l'éprouvette en m²

l’essentiel des cours

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