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LE BETON SOMMAIRE : • Les Liants hydrauliques • Les Granulats • Les Adjuvants •

LE BETON SOMMAIRE : • Les Liants hydrauliques • Les Granulats • Les Adjuvants • L’Eau de gâchage LES LIANTS HYDRAULIQUES I – PRESENTATION Les liants hydrauliques permettent de réaliser avec des granulats et de l'eau les mortiers (D<4mm) et les bétons (D>4mm). Ce sont des produits pulvérulents formant avec l'eau une pâte qui se solidifie en agglomérant les autres éléments d'un mortier ou d'un béton. Un produit hydraulique a la propriété de faire prise, de durcir à la température ambiante, par simple gâchage à l'eau, même en milieu humide privé d'air. II – FABRICATION DU CIMENT Extraction : une cimenterie dispose d'une carrière de calcaire et d'une carrière d'argile. Les matières premières sont extraites et les blocs obtenus sont concassés pour obtenir des éléments inférieurs à 50 mm. Préparation du mélange : les matières premières sont très soigneusement dosées et mélangées de façon à obtenir une composition parfaitement régulière. Le mélange est très finement broyé dans des broyeurs rotatifs à boulets. I1 est ensuite préparé à la cuisson suivants différents procédés. Le cru se présente sous forme d'une pâte liquide dans la voie humide, d'une farine dans la voie sèche, de granules dans la voie semi-sèche. Cuisson : La cuisson se fait à une température de 1450 °c. Elle est très généralement réalisée dans un four rotatif dans lequel la matière chemine lentement, venant à la rencontre de la source de chaleur. Broyage : Le clinker est finement broyé pour obtenir le ciment portland. Il est incorporé du gypse (>5%) pour régulariser sa prise. Les autres ciments sont obtenus en ajoutant d’autres constituants (voir §IV). III – PROPRIETES DES LIANTS HYDRAULIQUES Propriétés du ciment anhydre : Le ciment est une poudre dont on peut mesurer la masse volumique absolue, la granulométrie, et la surface spécifique. La masse volumique absolue varie de 2.90 à 3.20 g/cm3 suivant les constituants du ciment. L'intervalle granulaire va de 0 à 200 µm.. La détermination de la surface spécifique est une façon de mesuré la réactivité des ciments. Plus la surface spécifique est grande, plus il y a de grains fins et plus le ciment réagit vite. Hydratation, prise et durcissement : Examinons une pâte de ciment gâchée à l'eau ; elle reste molle et reste en apparence inaltérée pendant un certain temps, quelques minutes, plusieurs heures, suivant la nature du liant. Puis on observe une augmentation brusque de la viscosité : c'est le début de prise ; simultanément on peut noter un dégagement de chaleur. La fin de prise correspond à l'instant où la pâte cesse d'être déformable. On constate ensuite que la résistance mécanique du ciment continue à s'accroître durant des jours et des mois : c'est le phénomène du durcissement. Le début de prise des ciments les plus couramment employés se situe entre 2 et 3 heures après l'introduction de l'eau, mais certains ciments commencent leurs prises quelques minutes seulement après le gâchage. La fin de prise se situe en général 15 à 20 heures après le gâchage, mais peut avoir lieu au bout quelques minutes pour les ciments les plus rapides. La quantité de chaleur dégagée, appelée chaleur d'hydratation varie suivant la classe du ciment et les proportions des constituants. Elle est importante pour les classes de ciment élevées. Elle est faible pour les ciments contenant une faible proportion de clinker. Les ciments à forte chaleur d'hydratation sont souvent ceux dont le retrait d'hydratation est le plus fort, c'est à dire avec lesquels les risques de fissuration précoce peuvent être les plus grands. Les résistances mécaniques des ciments sont mesurées sur prisme 4x4x16 de "mortier normal". La norme NF P 15301 fixe les classes de résistances à l’intérieur desquelles doivent se trouver les résistances des ciments fabriquées industriellement (voir paragraphe V). Toutes les caractéristiques du ciment, en cours d'hydratation ou durci, sont sensibles à la température du mélange au moment du gâchage, puis à la température de conservation. La chaleur accélère la prise et le durcissement, le froid par contre les ralentit et peut même arrêter toute réaction. Retrait et gonflement: la mesure du gonflement dans l'eau et du retrait à l’air est effectué sur prisme 4x4x16 de mortier "normal" (nonne NF P 15-433). IV - LES DIFFERENTS CONSTITUANTS DES CIMENTS Le laitier de haut fourneau (S) : Le laitier de haut fourneau est un produit de l'industrie métallurgique ayant des propriétés hydrauliques. II est obtenu par refroidissement rapide de la scorie fondue provenant de la fusion du minerai de fer dans un haut fourneau. Les pouzzolanes naturelles (Z) : Cette roche volcanique réduite en poudre réagit en présence d'eau avec la chaux et forme des hydrates développant des résistances mécaniques. Les cendres volantes : Les cendres volantes sont obtenues par dépoussiérage électrostatique ou mécanique de particules pulvérulentes provenant du courant de gaz des chaudières, alimentées au charbon pulvérisé. Elles peuvent avoir des propriétés pouzzolaniques et en plus des propriétés hydrauliques. La schistes calcinés (T) : Les schistes calcinés sont produits dans un four spécial à .une température d'environ 800°C et sont finement broyés. Ils ont de fartes propriétés hydrauliques et des propriétés pouzzolaniques. Les calcaires (L) Les fumées de silice (D) : Les fumées de silices proviennent de la réduction de quartz de grande pureté par du charbon dans des fours à arc électrique utilisés pour la production de silicium et d'alliage de ferrosilicium. Les constituants secondaires (ou filler) :.Les fillers (F) sont des produits obtenus par broyage de certaines roches. Ils sont inertes et améliorent les propriétés physiques des ciments (ouvrabilité par exemple). Le sulfate de calcium : Le sulfate de calcium doit être ajouté en faible quantité aux autres constituants du ciment au cours de sa fabrication, en vue de régulariser sa prise. Le sulfate de calcium peut être du gypse. V - TYPES DE CIMENT, COMPOSITION ET DESIGNATION NORMALISEE Les ciments courants sont subdivisés en cinq types principaux : - CPA-CEM I Ciment Portland Les ciments sont identifiés par leur type et par un chiffre indiquant la classe de résistance. Si le ciment a une résistance élevée au jeune âge, la lettre R est ajoutée. - CPJ-CEM II Ciment Portland composé - CHK-CEM III Ciment de haut fourneau - CLK-CEM IV Ciment pouzzolanique - CLC-CEM V Ciment au laitier et aux cendres Exemples de marquages : Composition des ciments courants : Résistances des ciments courants : La résistance normale d'un ciment est la résistance mécanique à la compression déterminée conformément à la norme NF EN 196-I, après 28 jours. Trois classes de résistance normale sont couverte : 32.5, 42.5 et 52.5 (voir tableau ci-dessus). La résistance au jeune âge d'un ciment est la résistance mécanique à la compression, déterminée conformément à la norme NF EN 196-1, après deux ou sept jours LES AUTRES CIMENTS : Ciment de laitier à la chaux : CLX (NF P 15-306) Ce ciment est un mélange de chaux hydrauliques et de laitier granulé de haut fourneau. Ciment à maçonner : CM (NF P 15-307) Ce ciment contient les mêmes éléments actifs que le CPA mais ses résistances sont moins élevées. Ciment naturel : CN (NF P 15-308) Ce ciment résulte de la mouture de roches clinkérisées, obtenues par la cuisson de calcaires marneux de composition très régulière et voisine de celle des mélanges d'argile et de calcaire servant à la fabrication du ciment Portland artificiel. Ciment prompt naturel : CNP (NF P 15-314) Le ciment prompt naturel, à prise et durcissement rapides, résulte de la cuisson à température modéré d'un calcaire argileux de composition régulière, extrait de bancs homogènes, suivi d'un broyage fin. Ciment alumineux fondu : CA (NF P 15-315) Le ciment alumineux fondu est un liant hydraulique qui résulte de la mouture, après cuisson jusqu'à fusion, d'un mélange composé principalement d'alumine, de chaux, d'oxydes de fer et de silice, dans des proportions telles que le ciment obtenu renferme au moins 30 % de sa masse d'alumine. II est réfractaire. Ciment pour travaux à la mer : PM (NF P 15-317) Ces ciments présentent des teneurs limitées en aluminate tricalcique qui leur permettent de conférer au béton une résistance accrue à l'agression des ions sulfate en présence des d'ions chlorure. VI – PRECONISATION D’EMPLOI DES CIMENTS COURANTS 32,5 42,5 42,5R 52,5 52,5R L’absence de signe dans une colonne n’interdit pas l’utilisation du ciment correspondant mais signifie que d’autres liants sont conseillés pour des raisons économiques ou techniques. CPJ CLK CHF CLC CPJ CPA CLK CPJ CPA CHF CPJ CPA CPJ CPA Maçonnerie Béton courant (non armé ou fondation) Béton armé (structures porteuses) Béton armé avec décoffrage accéléré Produits préfabriqués en béton non armé Eléments préfabriqués en béton armé (poutres, prédalles, panneaux) Béton précontraint Stabilisation des sols et graves ciment Travaux en grandes masses Travaux en milieux agressifs (eau de mer ou eaux sulfatées, terrains gypseux) (prise mer) Travaux par temps froid Tout en respectant les spécifications des normes qui fixent les conditions d'emplois d'emploi de chaque liant, il faut retenir que : Les CPJ-CEM II 32.5 conviennent bien pour les travaux de maçonnerie et les bétons peu sollicités. En fondation, uploads/Ingenierie_Lourd/ constituants-du-beton.pdf