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INTRODUCTION Le ciment est un liant, une matière pulvérulente, formant avec l’e

INTRODUCTION Le ciment est un liant, une matière pulvérulente, formant avec l’eau ou avec une solution saline une pâte homogène et plastique, capable d’agglomérer, en durcissant, des substances variées appelées « agrégat » ou « granulat ». C'est une gangue hydraulique durcissant rapidement et atteignant en peu de jours son maximum de résistance. Après durcissement, cette pâte conserve sa résistance et sa stabilité, même sous l’eau. Son emploi le plus fréquent est sous forme de poudre, mélangée à de l'eau, pour agréger du sable fin, des graviers, pour produire du mortier, ou encore du béton. Cependant, la <<Prise>> du ciment est une réaction chimique qui, à partir d’un corps anhydre (corps qui ne contient pas du tout d’eau) et instable auquel on ajoute de l’eau, donne un nouveau corps stable et indéformable. Or une équation chimique est une relation qualitative : pour un ciment donné, il y’a une quantité d’eau nécessaire et suffisante. Les ciments sont des corps trop complexes pour que cette quantité d’eau puisse être déterminée a priori par les règles de la chimie. C’est ainsi que, en vue de l’optimisation de l’utilisation de matériau, plusieurs essais ont été mis sur pied parmi lesquels l’essai d’expansion à chaud et à froid, l’essai de retrait et de gonflement, l’essai traction par flexion, l’essai de compression, l’essai de prise du ciment, l’essai de consistance du ciment, l’essai de densité du ciment, etc. Ce sont ces deux derniers essais qui font l’objet de notre exposé. I. ESSAI DE CONSISTANCE DE LA PÂTE DE CIMENT 1. But et principe Le but de l’essai de consistance est précisément de déterminer la quantité optimale d’eau de gâchage. Ici, il est question de - Fabriquer la pâte de ciment à l’aide d’un malaxeur normalisé ; - Introduire cette pâte dans le moule tronconique de l’appareil de VICAT ; - Laisser la tige s’enfoncer ; - Relever l’enfoncement de la sonde. 2. Matériel utilisé • Salle climatisée : L’essai doit se dérouler dans une salle, dont la température est de 20°C± 1°C et dont l’humidité relative est supérieure à 90%. A défaut d’une telle humidité relative, l’échantillon testé pourra, entre deux mesures, être entreposé dans de l’eau maintenue à 20°C± 1°C ; • Malaxeur normalisé : avec une cuve de 5 litres de contenance et d’une pale de malaxage pouvant tourner à 2 vitesses (dites lente 140 tr/mn et rapide 285 tr/mn) ; • L’appareil de VICAT. Équipé : - D’une tige coulissante équipée à son extrémité soit de la sonde de consistance en métal de 50 mm de longueur effective (cylindrique Ø 10mm). La masse totale des parties mobiles doit être de 300 g ; - Du moule de VICAT de forme tronconique, d'une profondeur de 40 mm, f supérieur 70 mm, f inférieur 80 mm ; - D’une plaque de base plane, plus large que le moule, et d'une épaisseur d'au moins 2,5 mm ; • Balance de portée 5kg de précision à 1 g près ; • Chronomètre précise à 0,1 s près ; • Une spatule ; • Des éprouvettes graduées en plastique ; • Des bacs en plastiques. 3. Mode opératoire • Peser - 500 g de ciment ; - Une certaine quantité d’eau. • Fabriquer la pâte comme suit. • La pâte est alors rapidement introduite dans le moule tronconique posé sur une plaque de verre, sans tassement ni vibration excessifs. Il faut enlever l’excès de pâte par un mouvement de va-et-vient effectué avec une truelle maintenue perpendiculairement à la surface supérieure du moule. Puis l’ensemble est placé sur la platine de l’appareil de Vicat. • La sonde est amenée à la surface de l’échantillon et relâchée sans élan (sans vitesse). La sonde alors s’enfonce dans la pâte. Lorsqu’elle est immobilisée (ou après 30 s d’attente), relever la distance d séparant l’extrémité de l’aiguille de la plaque de base. 4. Résultat - Effectuer une série d’essai en partant de E/C = 0.15 et en allant de 0.05 en 0.05 jusqu’à l’obtention de d= 6mm ± 1mm (valeur maximum E/C=0.40). Noter les valeurs de C/E ou E/C et de d et compléter le tableau ci-dessous (modèle) ; - Tracer un graphique où d est fonction de C/E ou E/C ; - Trouver le rapport C/E ou E/C idéal ; - Analyser vos résultats et conclure. La pâte sera à consistance normale si d= 6mm ± 1mm : Si d > 7 mm : il n’y a pas assez d’eau ; Si d < 5 mm : il y a trop d’eau. Dans les 2 cas, jeter la pâte, nettoyer et sécher le matériel et recommencer avec une nouvelle W. II. ESSAI DE PRISE DE LA PÂTE DE CIMENT A. DÉTERMINATION DU TEMPS DE DÉBUT DE PRISE 1- But et principe L’essai de prise du ciment est un essai en laboratoire qui consiste à déterminer le temps disponible pour la mise en œuvre des mortiers et des bétons in situ. Principe L’essai consiste à suivre la transformation d’état d’un matériau visqueux, facile à travailler à l’état d’un matériau durci (plus difficile voire impossible à travailler). Le temps de début de prise est déterminé à l'instant où l'aiguille de Vicat (S= 1 mm2, masse = 300 g) ne s'enfonce plus jusqu'au fond d'une pastille de pâte pure de ciment à propriétés normalisés. L’appareil de Vicat est utilisé à la fois pour la détermination de la consistance normale ainsi qu’à la mesure du temps de début de prise. En effet, pour chaque liant utilisé, il y a une teneur en eau nécessaire qui donne à la pâte une consistance dite normale. La détermination de cette teneur en eau est en fait un préalable à la mesure de la prise. 2- Matériel utilisé - On utilise l'APPAREIL DE VICAT décrit plus haut. Il doit cependant être équipé non plus de la sonde de consistance mais d’une aiguille en acier de 50 mm de longueur effective et de 1,13 mm de diamètre. La masse totale des parties mobiles doit être de 300 g. - Salle climatisée : l’essai doit se dérouler dans une salle, dont la température est de 20 °C ± 2 °C et dont l’humidité relative est supérieure à 50 %, - Malaxeur normalisé : avec une cuve de 5 litres de contenance et d’une pale de malaxage pouvant tourner à deux vitesses (dites lente 140 tr/min et rapide 285 tr/min), - Balance précise à 0,1 g près, - Chronomètre précis à 0,1 s près. - Les éprouvettes gradues normalises - Un thermomètre - Un chronomètre - Une spatule - Deux moules de forme tronconique - Un accessoire annulaire adaptable sur l’aiguille normalisée 3- Mode opératoire - Remplir le moule de VICAT de pâte de consistance normalisée et l'araser ; - Régler l'aiguille : l'abaisser jusqu'à la plaque de base pour ajuster le repère au zéro ; - Relever l'aiguille en position d'attente ; - Au bout d'un temps convenable, placer le moule et la plaque dans l'axe de l'aiguille ; - Abaisser l'aiguille jusqu'à ce qu'elle arrive au contact de la pâte. Lâcher alors rapidement les parties mobiles et laisser pénétrer l’aiguille verticalement ; - Effectuer la lecture à la fin de la pénétration, ou 30 secondes après la libération de l'aiguille. 4- Expression des résultats - La lecture indique la distance entre l'extrémité de l'aiguille et la plaque de base ; - Répéter l'essai de pénétration sur la même éprouvette à des positions convenablement espacées, et après avoir nettoyé l'aiguille ; - Enregistrer le temps mesuré depuis le début du malaxage, au bout duquel la distance entre l'aiguille et la plaque est de 4 mm ± 1 mm. C'est le temps de début de prise à 5 min. prés. B. DETERMINATION DU TEMPS DE FIN DE PRISE 1) But de l'essai Il s'agit de déterminer le temps qui s'écoule entre le gâchage et la fin de prise du ciment. 2) Mode opératoire - Retourner le moule rempli précédemment ; - Munir l'aiguille de l'accessoire annulaire. Procéder de la même manière que pour l'essai de début de prise ; - Effectuer la lecture à la fin de la pénétration, ou 30 secondes après la libération de l'aiguille. 3) Expression des résultats - La lecture indique la distance entre l'extrémité de l'aiguille et la plaque de base ; - Répéter l'essai de pénétration sur la même éprouvette à des positions convenablement espacées, et après avoir nettoyé l'aiguille ; - Enregistrer le temps mesuré depuis le début du malaxage, au bout duquel l'aiguille ne pénètre plus pour la première fois qu'à 0,5 mm. C'est le temps de fin de prise à 15 min. prés. CONCLUSION En somme, dès que le ciment anhydre a été mélangé avec de l’eau, l’hydratation commence et les propriétés de la pâte ainsi obtenue sont évolutives dans le temps. Tant que cette hydratation n’est pas trop avancée la pâte reste plus au moins malléable voire plastique, mais au bout d’un certain temps, le matériau devient de plus en plus difficile à travailler et sa température augmente : il fait prise et uploads/s3/ expose-les-essais-sur-le-ciment.pdf