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Bibliothèque SOGEA – Thème Les bétons LES BETONS ESSAIS ET CONTRÔLE 1. Béton fr

Bibliothèque SOGEA – Thème Les bétons LES BETONS ESSAIS ET CONTRÔLE 1. Béton frais......................................................................................................2 1.1. Ouvrabilité......................................................................................................................2 1.2. Essais d'affaissement au cône d'Abrams.........................................................................2 1.3. Sédimentation.................................................................................................................3 2. Béton durci.....................................................................................................5 2.1. Résistance mécanique.....................................................................................................5 2.2. Les essais mécaniques.....................................................................................................6 2.3. Relation entre les paramètres mécaniques......................................................................8 2.4. Statistique: résistance caractéristique d'un béton............................................................8 Indice de révision : A Essais et contrôles - page 1 sur 9 Dernière mise à jour : 30/09/00 Bibliothèque SOGEA – Thème Les bétons ESSAIS ET CONTRÔLE 1. Béton frais 1.1. Ouvrabilité L'ouvrabilité est un paramètre qui rend compte de l'aptitude à la mise en place du béton dans un moule. La pâte de ciment, avant sa prise, est un fluide visqueux, ayant un seuil de cisaillement. Sa déformation ne peut se produire qu'après avoir appliqué des efforts supérieurs au seuil de cisaillement. En deçà, il n'y a pas déformation. En y incluant des granulats, on obtient du béton dont le comportement rhéologique reste similaire (sauf pour les bétons raides). Le comportement du béton frais est donc caractérisé par un seuil de cisaillement et une viscosité. Des machines pouvant mesurer ces caractéristiques n'existent pas sur les chantiers. On se contente à l'heure actuelle d'utiliser des appareils de mesure de consistance qui "imitent" l'aptitude du béton à être mis en place comme le cône d'Abrams ou les essais à la table à secousses. 1.2. Essais d'affaissement au cône d'Abrams (NF P 18-451)  Mode opératoire (fig. 1) Quatre couches sont mises en place par piquage (25 coups par couche) dans un tronc de cône. On mesure l'affaissement après démoulage et stabilisation de l'éprouvette testée.  Interprétation et utilisation On distingue quatre classes de béton en fonction de l'affaissement mesuré. Le tableau (fig. 2) donne des recommandations en fonction du type d'ouvrage à réaliser. La figure 3 indique la conduite à tenir quand le béton reçu est hors tolérance. Quand l'affaissement est trop grand (au-dessus de la zone de tolérance), une attention particulière doit être observée pendant la vibration: il y a risque de ségrégation. Quand l'affaissement est trop petit, on peut ajouter de l'eau pour améliorer (ouvrabilité, à condition de réhomogénéiser le mélange 2 minutes dans la toupie. Indice de révision : A Essais et contrôles - page 2 sur 9 Dernière mise à jour : 30/09/00 Bibliothèque SOGEA – Thème Les bétons 1.3. Sédimentation  Ressuage La pâte de ciment fraîchement malaxée est une structure floculante. Les grains de ciment, plus denses que l'eau, ont tendance à descendre (gravité). Le floculat va se tasser et une couche d'eau limpide apparaît en surface :l'eau de ressuage. Ce phénomène se produit entre la fin de la vibration et le début de la prise. Le ressuage se produit aussi pour le béton. Le tassement dans le coffrage et une vibration non homogène risquent de provoquer une fissuration du béton avant même la prise et le durcissement.  Ségrégation Les inclusions (granulats et bulles d'air) placées dans la matrice (pâte de ciment fraîche) sont soumises à leur poids propre, à la poussée d'Archimède (en considérant la matrice comme un guide) et aux forces de liaisons (liées à la viscosité) de la pâte. Quand ces forces de liaisons sont faibles (faible viscosité de la pâte), les granulats, plus lourds, vont descendre et les bulles d'air, plus légères, vont remonter à la surface. Quand le béton est soumis à des chocs importants ou répétés, on peut assister à une "décohésion" des éléments les plus gros du mélange. La ségrégation est le phénomène de séparation des éléments constitutifs du béton. Indice de révision : A Essais et contrôles - page 3 sur 9 Dernière mise à jour : 30/09/00 Bibliothèque SOGEA – Thème Les bétons Indice de révision : A Essais et contrôles - page 4 sur 9 Dernière mise à jour : 30/09/00 Bibliothèque SOGEA – Thème Les bétons 2. Béton durci Références :AFNOR DTU P 1&201 (DTU N° 21) NF P 18-400, -404, -405, -406, -408, -411, -412, -422 & -423 2.1. Résistance mécanique Le béton est un matériau composite constitué d'une matrice (la pâte de ciment durcie) et d'inclusions (les granulats). La matrice forme après prise une structure poreuse, contenant de l'eau plus ou moins libre (selon la dimension des pores). Les inclusions (gravier, sable, éléments fins) doivent âtre inertes et avoir un comportement du type élastique. La formule de Féret fait apparaître le rôle des différents éléments constitutifs du béton sur la résistance du béton. fc =k x (Vc/(Vc+Ve+Vv))² = k x Co² avec: Co = compacité du béton, fc = contrainte de rupture en compression, k = coefficient fonction du ciment et des granulats, Vc = volume de ciment, Ve = volume d'eau, Vv = volume de l'air occlus. La formule montre que l'augmentation du volume d'eau (Ve) et/ou du volume d'air occlus (Vv) entraîne une diminution de la résistance mécanique. Pour améliorer la résistance mécanique, il faut donc augmenter la compacité du béton en place. On a vu que pour améliorer l'ouvrabilité d'un béton, on peut ajouter de l'eau. Cet ajout va diminuer la compacité et donc la résistance mécanique. Dans la composition d'un béton, il faudra donc trouver un compromis résistance et ouvrabilité. • Les bétons courants ont une résistance en compression comprise entre 20 et 40 MPa pour un rapport E/C de l'ordre de 0,5. - Entre 50 et 100 MPa, on a les BHP (Béton Hautes Performances), - puis entre 100 et 150 MPa on trouve les BTHP (Béton Très Hautes Performances), -et au-delà de 150 MPa, en laboratoire, on réalise des BE (Béton Exceptionnel). Indice de révision : A Essais et contrôles - page 5 sur 9 Dernière mise à jour : 30/09/00 Bibliothèque SOGEA – Thème Les bétons 2.2. Les essais mécaniques (NF P 18-404)  Essais destructifs Ces essais sont pratiqués en laboratoire sur des éprouvettes cylindriques (16 x 32) ou prismatiques (NF P 18-400, -404, -405, -422 & -423) confectionnées à partir du béton prélevé sur la gâchée (NF P 18-432). - Essai en compression (NF P 18-406 & Pr P 18-433) Après surfaçage (NF P 18-416), l'éprouvette 16 x 32 est placée verticalement entre les plateaux d'une machine de compression (fig. 1a), conforme aux normes NF P 18-411 et -412. L'effort de compression est appliqué progressivement, à une vitesse de mise en charge de 10 + ou - 4 kN par seconde. On considère, bien que l'état des contraintes dans l'éprouvette soit assez complexe, que la rupture se fait en compression simple. La contrainte a pour expression: fc = Fmax / Ac avec : Ac = 200 cm² pour une éprouvette 16 x 32. Si on enregistre l'effort F en fonction du raccourcissement l, on obtient la courbe caractéristique de la figure 1c. La forme de rupture caractéristique (diabolo) s'explique par l'apparition de contraintes de compression radiale au voisinage des plateaux de la machine d'essais. L'éprouvette comprimée augmente de section grâce à l'effet Poisson (= 0,2). Cette expansion est contrariée par le frottement  plateau/surface d'où cette étreinte latérale figurée en 1b. - Essai de traction par fendage (NF P 18-408: essais brésiliens) L'éprouvette 16 x 32 est placée horizontalement arme les plateaux d'une machine de compression (fig. 2a). La mise en charge de l'éprouvette doit être progressive et sans choc, à une vitesse de 4 + ou - 0,8 kN par seconde. La rupture de l'éprouvette se fart suivant une fissure verticale (fendage : fig. 2b). La mécanique des milieux continus montre que ce plan moyen est le siège de contraintes de traction (fig. 2c) ayant pour valeur: ft= (2x Fmax) / (.a.h) avec : a= diamètre de l'éprouvette (16) et H = hauteur de l'éprouvette (32). Indice de révision : A Essais et contrôles - page 6 sur 9 Dernière mise à jour : 30/09/00 Bibliothèque SOGEA – Thème Les bétons  Essais non destructifs Ils sont pratiqués "in situ" et permettent de contrôler les performances mécaniques des bétons. - Le scléromètre (NF P 18-417) (Fig.. 1) & Pr P 18-445 L'appareil est composé d'une masselotte chargée par un ressort, qui est projetée sur une tige métallique en contact avec la surface du béton. La hauteur du rebond de cette masselotte est lue sur une échelle graduée : c'est l'indice sclérométrique noté Is. Plus la masselotte rebondit haut, plus le béton est résistant. Pour effectuer la mesure, on presse l'appareil contre la surface à tester jusqu'au déclenchement de la percussion de la masselotte sur la tige. Les surfaces de béton testées doivent être brutes. L'enduit (ou la peinture) doit être éliminé ainsi que les couches de laitance et les particules étrangères qui seront poncées. Les zones présentant des nids de graviers, des écaillages, une texture grossière, une porosité élevée, des armatures affleurantes doivent être évitées. L'appareil est étalonné pour fonctionner en position horizontale. Dans le cas d'utilisation sur des surfaces inclinées, une correction doit être effectuée (fig. 2). Pour chaque zone de surface analysée, l'indice sclérométrique est la médiane des valeurs individuelles d'indice : Is. Chaque appareil est livré avec des abaques donnant les courbes de correction ainsi que la relation entre l'indice sclérométrique uploads/Ingenierie_Lourd/ 09-essais-et-controle.pdf