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CO L L E C T I O N TE C H N I Q U E C I M B É T O N Ciments et bétons B 51 Avan

CO L L E C T I O N TE C H N I Q U E C I M B É T O N Ciments et bétons B 51 Avant-propos Cette brochure a pour objectif de présenter de façon très synthétique les données essentielles relatives aux ciments et aux bétons dans leur diversité. Le rappel de règles fondamentales sur la nature des constituants, la for- mulation des bétons, leur mise en œuvre et leurs champs d’application, constitue ainsi un aide-mémoire à partir duquel les utilisateurs pourront approfondir leurs connaissances. Nous attirons l’attention du lecteur sur le fait que cette brochure ne montre que partiellement l’évolution constante des bétons qui appor- tent à tous les acteurs de l’acte de construire, tant au quotidien que dans les cas exceptionnels: durabilité, performances et esthétique. 3 Sommaire LES LIANTS HYDRAULIQUES Les ciments • les chaux p. 5 LES CIMENTS Fabrication p. 7 LES CIMENTS Domaines d’emploi p. 11 L’EAU DE GÂCHAGE • LES ADJUVANTS p. 13 LES GRANULATS p. 15 PRISE • DURCISSEMENT • MANIABILITÉ p.17 Le ciment • Le béton frais LES MORTIERS p.19 LES BÉTONS Formulation p. 21 Fabrication et transport LES BÉTONS Mise en œuvre p. 23 LES BÉTONS Performances p. 25 Diversité LES BÉTONS Domaines d’emploi p. 27 LES BÉTONS Filières de réalisation p. 29 LES BÉTONS Matière d’apparence et d’esthétique p. 31 Matière de l’aménagement urbain Principales normes ciments et bétons p. 32 Documents complémentaires p. 33 En savoir plus p. 34 Lexique p. 35 > > > > > > > > > > > > > > > > > 4 EXEMPLE DE MARQUAGE CONFORME À LA NORME EUROPÉENNE NF EN 197-1 Marquage CE Marque NF Les ciments – Les chaux 5 Les types de ciments Les liants hydrauliques les plus utilisés dans la construc- tion sont les ciments qui représentent une production d’environ 21 millions de tonnes en France en 2005. Les chaux hydrauliques qui constituent une autre famille représentent environ 400000 tonnes. Ce sont des matériaux qui font l’objet de fabrications industrielles et de contrôles garantissant leur confor- mité aux normes. Les ciments courants bénéficient d’un double mar- quage CE + NF qui atteste: – pour le marquage CE, que les produits sont conformes aux réglementations européennes en matière de santé, de sécurité et de respect de l’envi- ronnement, et sont donc réglementairement aptes à l’usage; – pour la marque NF associée au marquage CE, que les produits bénéficient de garanties complémentaires sur leur composition, leurs performances et leur contrôle. La norme de référence des ciments courants est la norme européenne EN 197-1 publiée par l’AFNOR sous la référence NF EN 197-1 « Ciment – partie 1: composition, spécifications et critères de conformité des ciments courants ». Les ciments sont subdivisés en cinq types selon la nature et la proportion des constituants. Les classes de résistance Les ciments sont répartis en trois classes, 32,5 - 42,5 - 52,5, définies par la valeur minimale de la résistance normale du ciment à 28 jours. La résistance normale d’un ciment est la résistance mécanique à la compression mesurée à 28 jours conformément à la norme NF EN 196-1 et exprimée en N/mm2 (1 N/mm2 = 1 MPa = 10 daN/cm2 = 10 bars). La classe R correspond à une résistance au jeune âge plus élevée que la classe normale correspondante (N). Ciments à usage spécifique Ainsi que les chaux hydrauliques naturelles Ciments courants à caractéristiques complémentaires LES LIANTS HYDRAULIQUES Les liants hydrauliques sont des produits ayant la propriété de durcir au contact de l’eau, et qui, après durcissement, conservent leur résistance et leur stabilité même sous l’eau. Ciments Portland CEM I Ciments Portland composés (1) CEM II / A ou B (2) Ciments de haut-fourneau CEM III / A, B ou C (2) Ciments pouzzolaniques CEM IV / A ou B (2) Ciments composés CEM V / A ou B (2) Ciment prompt naturel CNP norme NF P 15-314 Ciment d’aluminates de calcium CAC norme NF EN 14647 Ciment à maçonner MC norme NF EN 413-1 Ciment pour travaux à la mer PM norme NF P 15-317 Ciment pour travaux en eau ES norme NF P 15-319 à haute teneur en sulfates Ciment à teneur ouCP1norme NF P 15-318 en sulfures limitée CP2 Chaux hydrauliques naturelles NHL norme NF EN 459-1 1. Les ciments Portland composés concernent six ciments conte- nant un constituant autre que le clinker précisé par un symbole D, L, P , S, T, V (ou W) selon la nature du constituant: fumée de silice, cal- caire, pouzzolane, laitier, schistes calcinés ou cendres volantes. Dans ce type de ciments figure également un ciment contenant plu- sieurs des constituants ci-dessus. 2. Les lettres A, B, C fournissent une information sur la proportion de constituants autres que le clinker. Désignation de la classe de résistance 32,5 N 32,5 R – ≥16 ≥10 – ≥32,5 ≤52,5 42,5 N 42,5 R ≥20 – ≥30 – 52,5 N 52,5 R ≥10 – ≥20 – ≥42,5 ≤62,5 ≥52,5 – Résistance courante à 2 jours à 7 jours à 28 jours Résistance à court terme Résistance à la compression (en MPa) 6 7 Selon l’origine des matières premières, ce mélange peut être corrigé par apport de bauxite, d’oxyde de fer ou d’autres matériaux fournissant le complément d’alumine et de silice requis. Avant d’arriver aux produits finis que sont les différents types de ciments, le mélange de départ va passer suc- cessivement par différentes phases durant lesquelles la matière va subir une transformation chimique et cris- talline importante. LES CIMENTS Fabrication Les ciments courants sont fabriqués à partir d’un mélange de calcaire et d’argile dans des proportions voisines de 80 % - 20 %. (voie sèche, la plus usuelle) MATIÈRES PREMIÈRES Broyage < 200 µm CRU Cuisson 1450 °C CLINKER Broyage < 100 µm avec gypse CIMENT 80 % de calcaire (CaCO3) 20 % d’argile (SiO2 - Al2O3) Correctifs: bauxite, oxydes de fer, laitier de haut fourneau… Composition chimique (poids) Chaux Silice Alumine Oxyde ferrique (CaO) (SiO 2) (Al 2O 3) (Fe 2O 3) 65 à 70 % 18 à 24 % 4 à 8 % 1 à 6 % 4 phases cristallines principales % en Notation Nom Formule poids symbolique chimique moyen C3S silicate tricalcique ou alite 3 CaO, SiO2 62 C2S silicate bicalcique ou bélite 2 CaO, SiO2 22 C3A aluminate tricalcique 3 CaO, Al2O3 8 C4AF alumino-ferrite tétracalcique 4 CaO, Al2O3, Fe2O3 8 Clinker + autres constituants éventuels: laitier de haut fourneau, cendres volantes, calcaires, fumées de silice. COMPOSITION STADES DE FABRICATION 8 9 11 Ciments courants > CEM I • Béton armé en général coulé sur place ou préfa- briqué. • Béton précontraint. • Décoffrage rapide, mise en service rapide (de préfé- rence classe R). • Bétonnage jusqu’à température extérieure entre 5 et 10 °C. • Béton étuvé ou auto-étuvé. > CEM II / A ou B Ces ciments sont les plus couramment utilisés • Béton en élévation, armé ou non, d’ouvrages courants. • CEM II / A ou B classe R: travaux nécessitant une résistance initiale élevée (décoffrage rapide par exemple). • Fondations ou travaux souterrains en milieux non agressifs. • Dallages, sols industriels. • Maçonneries. • Stabilisation des sols. > CEM III / A, B ou C CEM V / A ou B • Travaux souterrains en milieux agressifs (terrains gypseux, eaux d’égouts, eaux industrielles, etc.). • Ouvrages en milieux sulfatés: les ciments pro- duits sont tous ES, ciments pour travaux en eaux à haute teneur en sulfates, en conformité à la norme NF P 15-319. • Travaux à la mer; les ciments produits sont tous PM, ciments pour travaux à la mer, en conformité à la norme NF P 15-317. • Bétons de masse. • Travaux en béton armé ou non, hydrauliques et sou- terrains (fondations). • Travaux nécessitant une faible chaleur d’hydratation. • Stabilisation des sols. Autres ciments à usage spécifique > Le ciment alumineux fondu • Ouvrages exigeant une résistance élevée à court terme. • Bétonnage par temps froid (jusqu’à - 10 °C pour des bétons massifs). • Pour béton devant subir des chocs thermiques ou une forte abrasion (utilisation de granulats synthé- tiques alumino-calciques). • Pour béton devant résister à des températures jus- qu’à 1250 °C. • Travaux à la mer. • Travaux en milieu fortement agressif A3* (pH de 4 à 5,5). • Travaux en milieu très fortement agressif A4* (pH < 4) – milieu industriel et égouts urbains et ouvrages d’assainissement. > Le ciment prompt naturel • Ouvrages nécessitant une prise très rapide: scelle- ments courants, blocages, aveuglements, voies d’eau, calfatages. • Enduits, moulages, tableaux, arêtes, repères, charges importantes. • Réhabilitation de façades de toutes compositions en mélange avec les chaux HL ou NHL. • Petits ouvrages: chaînages, regards, appuis. • Milieux agressifs A2* (eaux pures, eau de mer). • Travaux à la mer: ce ciment est PM, ciment pour tra- vaux à la mer, en conformité à la norme NF P 15-317. LES CIMENTS Domaines d’emploi La plupart des ciments conviennent aux emplois les plus usuels; néanmoins certains sont uploads/Ingenierie_Lourd/ ciments-et-betons-ollection-echnique-imbeton 1 .pdf