Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

11/05/2021 1 COURS SUR LES MATERIAUX DE GENIE CIVIL Pr MANEFOUET BERTILLE ILALI

11/05/2021 1 COURS SUR LES MATERIAUX DE GENIE CIVIL Pr MANEFOUET BERTILLE ILALIE KENTSA Géologue – Géotechnicienne – Hydrotechnicienne République Démocratique du Congo UNIVERSITE OFFICIELLE DE BUKAVU Faculté des Sciences Département de Géologie Objectifs du cours : • Connaître les différents types de matériaux de construction ; • Comprendre la fonction des matériaux dans la construction ; • comprendre les propriétés et sollicitations qui orientent le choix des matériaux de construction ; • comprendre les bases de la chimie, de la physique et de la microstructure qui sont responsables de leur comportement ; • sensibilisation aux questions environnementales Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 2 Pour les bétons : • connaître les bases de leur « technologie » pour sa bonne utilisation ; • Les aspects de leurs comportements mécaniques liés au matériaux ; • sensibilisation à la durabilité : - choix pour la meilleure économie sur tout le cycle de vie; - diagnostiques des pathologies éventuelles. Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 3 Objectifs du cours (Suite) : • Les matériaux ont de tous temps défini le niveau de développement de nos civilisations, en même temps que leur suprématie ou leur disparition. Ils ont même servi à définir certaines périodes de l'histoire : l'âge de la pierre, du bronze et du fer ont vu se succéder des civilisations qui ont vécu des mutations technologiques au sein desquelles les matériaux jouent un rôle déterminant (Figure : évolution des matériaux). Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 4 INTRODUCTION 11/05/2021 2 • Aujourd'hui encore, à l'âge des matériaux "avancés", l'ingénieur ne peut ni concevoir ni construire sans tenir compte du comportement des matériaux car ce sont leurs propriétés qui limitent très souvent les performances des objets et des équipements. Ceci est d'autant plus important que c'est lui qui endosse la responsabilité de la stabilité et de la tenue dans le temps des ouvrages qu'il est chargé de concevoir, d'exécuter et de gérer. Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 5 INTRODUCTION • Les propriétés des matériaux sont définies par la nature des liaisons chimiques, l'arrangement atomique et la microstructure. L'étude des relations entre l'organisation à l'échelle atomique, la microstructure et les propriétés des matériaux, constitue le domaine de la science des matériaux. Cette science est complétée par le génie des matériaux, qui s'occupe des procédés de fabrication, de transformation et de mise à forme. Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 6 INTRODUCTION INTRODUCTION 7 Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 Classification des matériaux de construction o Les matériaux de construction sont les matériaux qui ont la propriété de résister contre des forces importantes : Pierres, Terres cuites, Bois, Béton, Métaux, etc. o Les matériaux de protection sont les matériaux qui ont la propriété d'enrober et protéger les matériaux de construction principaux : Enduits, Peintures, Bitumes, etc. INTRODUCTION 8 Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 11/05/2021 3 Chapitre I : MISE EN EVIDENCE DE LA RELATION STRUCTURE / PROPRIETES Chapitre II: ARCHITECTURE ATOMIQUE Chapitre III: PROPRIETES PHYSIQUES Chapitre IV: DESCRIPTION DES MATERIAUX PLAN 9 Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 Chapitre I : MISE EN EVIDENCE DE LA RELATION STRUCTURE / PROPRIETES I.I. Généralités et définitions o Générales : Densité, prix o Mécaniques : Module d’Young, limite d’élasticité, résistance, déformation à la rupture, limite d’endurance, ténacité, dureté Vickers, capacité d'amortissement o Thermiques :Température de fusion, chaleur spécifique, conductivité thermique, coefficient de dilatation thermique o Electriques : Résistivité o Optiques : Transparence o Résistance à l’environnement : Inflammabilité, solvants, organiques, acides, bases, UV 10 Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 I.I. Généralités et Définitions (suite 0) I.I.1. Définitions des paramètres • Dureté : Mesurée en appuyant une bille ou un cône d'un matériau très dur (diamant, acier trempé) sur la surface du matériau. • Limite d'endurance : Sollicitation répétée pouvant entraîner l'apparition d'une fissure puis la rupture. Amplitude de contrainte maximale pour laquelle la rupture ne se produit pas. • Ténacité : Mesurée en chargeant une éprouvette jusqu’à apparition d'une fissure. Deux grandeurs : énergie de rupture G1C et ténacité K1C. Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 11 • Les modules d'élasticité Pentes des courbes contrainte/déformation o module d'Young E : comportement en traction et compression; o module de Coulomb G : comportement en cisaillement; o coefficient de Poisson ν : opposé du rapport des déformations transversale et longitudinale. o Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 12 I.I. Généralités et Définitions (suite 1) 11/05/2021 4 Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 13 Remarque : Pour des matériaux homogènes isotropes I.I. Généralités et Définitions (suite 3) Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 14 I.I. Généralités et Définitions (suite 4) Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 15 I.I. Généralités et Définitions (suite 5) • Coefficient de dilatation thermique : Caractérise la dilatation d'un matériau lors d'une variation de température. Un seul coefficient pour les matériaux isotropes. • Températures caractéristiques : Température de transition vitreuse : transition entre le solide et le liquide visqueux pour les matériaux non cristallins. Température de fusion, température de service maximale. • Conductivité thermique : Vitesse à laquelle la chaleur se propage en régime permanent à travers un solide. Flux thermique : φ = - λ.grad(T) avec λ conductivité thermique (W.m-1.K-1), φ flux de chaleur, x distance entre les surfaces où sont mesurées les températures Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 16 I.I. Généralités et Définitions (suite 6) 11/05/2021 5 • Diffusivité thermique : Donne le flux thermique dans le cas d'un régime transitoire. Exprimée en fonction des autres caractéristiques. • Usure, oxydation, corrosion : usure volumétrique : rapport du volume de matière arraché et de la surface de contact corrosion plus difficile à quantifier →seulement qualitatif données pour des couples de matériaux ou en fonction des milieux. Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 17 I.I. Généralités et Définitions (suite 7) Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 18 I.I. Généralités et Définitions (suite 8) • Fourchettes des valeur de quelques données numériques : Exemple : aciers module de Young entre 190 et 210 Gpa ; limite d’élasticité entre 250 et 2000 Mpa; Exemple : alliages d’aluminium module de Young entre 70 et 80 Gpa limite d’élasticité entre 100 et 650 Mpa →On peut tirer des conclusions sur les modules, mais pas sur les limites d’élasticité. Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 19 I.I. Généralités et Définitions (suite 9) Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 20 • On définit la propriété d'un matériau comme la mesure de son comportement, c'est-à-dire sa réaction à une sollicitation au cours d'un essai. On peut distinguer trois catégories de propriétés : les propriétés mécaniques, qui reflètent le comportement des matériaux déformés par des systèmes de forces; les propriétés physiques, qui mesurent le comportement des matériaux soumis à l'action de la température, des champs électriques ou magnétiques, ou de la lumière; les propriétés chimiques, qui caractérisent le comportement des matériaux soumis à un environnement plus ou moins agressif. I.II. Relation structure / Propriétés 11/05/2021 6 • Certaines propriétés dérivent directement de l'arrangement des atomes et de la nature des liaisons. C'est le cas de l'opacité des métaux, de la transparence des verres ou de l'extensibilité des caoutchoucs. • Dans un grand nombre de cas, la structure interne des matériaux est composée de grains ou de particules de taille microscopique, dotés d'une morphologie déterminée, qui constituent la microstructure. • Nombre de propriétés physiques, chimiques et mécaniques dépendent étroitement de cette microstructure. Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 21 I.II. Relation structure / Propriétés • L'utilisation des matériaux pose la question du choix du matériau le mieux adapté aux applications envisagées. Les critères de choix des matériaux doivent porter sur trois critères principaux : les fonctions principales de la construction, c'est-à-dire de mise en charge, des températures et des conditions minimales d'utilisation ; le comportement intrinsèque du matériau : résistance à la rupture, à l'usure, à la corrosion, conductibilité thermique,… le prix de revient des diverses solutions possibles. Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 22 I.II. Relation structure / Propriétés Il s’agit de définir les structures des matériaux et les modèles appliqués. Ex: explication de la loi d’Young σ = E.ε Deux types de modèles : Modèle mécanique et Modèle électrostatique Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 23 I.II. Relation structure / Propriétés Modèle mécanique Modèle électrostatique I.II.1. Organisation de la matière • Un premier matériau que l'ingénieur rencontre est le sol de fondation. • Les forces de liaison entre les particules du sol sont très faibles par rapport à celles rencontrées dans un matériau tel que l'acier. • La réaction qu'offre le sol à l'action des forces extérieures résulte essentiellement du frottement entre ses grains. Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 24 I.II. Relation structure / Propriétés 11/05/2021 7 Cours Matériaux de construction_Manefouet B.I._Mars 2018-Revu avril2019 25 I.II.1. Organisation de la matière (suite) • La cohésion naturelle présente dans un terrain est de l'ordre de 0,1 MPa, alors qu'elle est de l'ordre de 5 MPa dans un uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-materiaux-g-c-manefouet-k-2021-1-flatten-flatten.pdf