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FORMULATION DES BETONS : METHODE DE DREUX- GORISSE Déterminer en fonction des c

FORMULATION DES BETONS : METHODE DE DREUX- GORISSE Déterminer en fonction des critères de maniabilité et de résistance définis par le cahier des charges, la nature et les quantités de matériaux nécessaires à la confection d’un mètre cube de béton (eau E, ciment C, sable S, gravillon g et gravier G en kg/m3). Il s'agit de définir, en fonction du type d'ouvrage à réaliser, les paramètres nécessaires à la mise en oeuvre du béton et à la stabilité à court et long terme de l'ouvrage. Les paramètres principaux devant être définis sont : la maniabilité et la résistance du béton, la nature du ciment et le type de granulats. Critère de maniabilité : La maniabilité est caractérisée, entre autre, par la valeur de l’affaissement au cône d’Abrams (Aff.). Elle est choisie en fonction du type d’ouvrage à réaliser, du mode de réalisation et des moyens de vibration disponibles sur chantier (Tab.1). Tableau 1 : Affaissement au cône conseillé en fonction du type d’ouvrage à réaliser. Affaissement en cm Plasticité Désignation Vibration conseillée Usages fréquents 0 à 4 Ferme F Puissante Bétons extrudés Bétons de VRD 5 à 9 Plastique P Normale Génie civil Ouvrages d’art Bétons de masse 10 à 15 Très plastique TP Faible Ouvrages courants ³ 16 Fluide Fl Léger piquage Fondations profondes Dalles et voiles minces Critère de résistance : Le béton doit être formulé pour qu'à 28 jour sa résistance moyenne en compression atteigne la DREUX http://iut-tice.ujf-grenoble.fr/tice-espaces/GC/materiaux/mtx3/DREU... 1 sur 15 26/06/2014 19:26 valeur caractéristique s’28. Cette valeur doit, par mesure de sécurité, être supérieure de 15 % à la résistance minimale en compression fc28 nécessaire à la stabilité de l'ouvrage. s'28 = 1,15 x fc28 Choix du ciment : Le choix du type de ciment est fonction de la valeur de sa classe vraie s’c et des critères de mise en œuvre (vitesse de prise et de durcissement, chaleur d’hydratation, etc…). La classe vraie du ciment est la résistance moyenne en compression obtenue à 28 jours sur des éprouvettes de mortier normalisé. Le cimentier garantie une valeur minimale atteinte par au moins 95 % des échantillons (dénomination normalisée spécifiée sur le sac de ciment). La correspondance entre classe vraie du liant et valeur minimale garantie par le fabriquant est donnée dans le tableau 2. Tableau 2 : Correspondance entre classe vraie et dénomination normalisée des ciments. Dénomination normalisée 32,5 MPa 42,5 MPa 52,5 MPa Classe vraie s ’c 45 MPa 55 MPa > 60 MPa Exemple : la classe vraie du ciment CEM II/B-S 32.5 R est de 45 MPa. Choix des granulats : Les granulats à utiliser dans la fabrication du béton doivent permettrent la réalisation d'un squelette granulaire à minimum de vides. Il faut en conséquence utiliser des granulats de toutes tailles pour que les plus petits éléments viennent combler les vides laissés par les plus gros. Pour permettre une mise en oeuvre correcte du béton, il est important que la taille des plus gros granulat Dmax ne s'oppose pas au déplacement des grains entre les armatures métalliques du ferraillage. Le tableau 3 donne une borne supérieure de Dmax à respecter en fonction de la densité du ferraillage, des dimensions de la pièce à réaliser, et de la valeur de l'enrobage des armatures. Dmax est le diamètre du plus gros granulats entrant dans la composition du béton. Sa valeur peut être lue sur la feuille d'analyse granulométrique des granulats correspondants. Tableau 3 : Détermination de Dmax en fonction du ferraillage et de l’enrobage. Caractéristiques de la pièce à bétonner Dmax eh Espacement horizontal entre armatures horizontales £ eh / 1,5 ev Espacement vertical entre lits d’armatures horizontales £ ev d Enrobages des armatures : < d DREUX http://iut-tice.ujf-grenoble.fr/tice-espaces/GC/materiaux/mtx3/DREU... 2 sur 15 26/06/2014 19:26 Ambiance très agressive ³ 5 cm Ambiance moyennement agressive ³ 3 cm Ambiance peu agressive ³ 3 cm Ambiance non agressive ³ 1 cm r Rayon moyen du ferraillage £ 1,4 r £ 1,2 r hm Hauteur ou épaisseur minimale £ hm / 5 La méthode de formulation de Dreux-Gorisse permet de déterminer les quantités optimales de matériaux (eau E, ciment C, sable S, gravillon g et gravier G) nécessaires à la confection d’un mètre cube de béton conformément au cahier des charges. Plusieurs étapes de calcul successives sont nécessaires à l’obtention de la formulation théorique de béton : Détermination du rapport C/E Détermination de C et E Détermination du mélange optimal à minimum de vides Détermination de la compacité du béton Détermination des masses de granulats Les résultats intermédiaires relatifs à chaque étape de calcul seront consignés sur la fiche de résultats jointe en annexe. Détermination du rapport C/E Le rapport C / E est calculé grâce à la formule de Bolomey : Avec : s’28 = Résistance moyenne en compression du béton à 28 jours en MPa s’c = Classe vraie du ciment à 28 jours en MPa C = Dosage en ciment en kg par m3 de béton E = Dosage en eau total sur matériau sec en litre par m3 de béton G’ = Coefficient granulaire (Tab.4) fonction de la qualité et de la dimension maximale des granulats. Tableau 4 : Coefficient granulaire G’ en fonction de la qualité et de la taille maximale des granulats Dmax. DREUX http://iut-tice.ujf-grenoble.fr/tice-espaces/GC/materiaux/mtx3/DREU... 3 sur 15 26/06/2014 19:26 Qualité des granulats Dimension Dmax des granulats Fins Dmax < 12,5 mm Moyens 20 < Dmax < 31,5 Gros Dmax > 50 mm Excellente 0,55 0,60 0,65 Bonne, courante 0,45 0,50 0,55 Passable 0,35 0,40 0,45 Ces valeurs supposent que le serrage du béton sera effectué dans de bonnes conditions (par vibration en principe) Détermination de C La valeur de C est déterminée grâce à l’abaque de la figure 1 en fonction des valeurs de C/E et de l’affaissement au cône d’Abrams. Figure 1 : Abaque permettant la détermination de Copt. Pour cela il suffit de positionner sur l’abaque (Fig. 2) les valeurs de C/E et de l’affaissement au cône recherchées. Le point ainsi obtenu doit être ramené parallèlement aux courbes de l’abaque pour déterminer la valeur optimale de Copt. Au delà de 400 kg de ciment par m3 de béton, on préférera à un surdosage en ciment l’usage d’un fluidifiant (Fluid.). DREUX http://iut-tice.ujf-grenoble.fr/tice-espaces/GC/materiaux/mtx3/DREU... 4 sur 15 26/06/2014 19:26 Figure 2 : Exemple de détermination de Copt. Exemple : Pour des valeurs de C / E de 1,9 et un affaissement au cône de 8 cm, la quantité optimale de ciment nécessaire à la confection d’un mètre cube de béton est de 385 kg. Le dosage effectif de ciment C à retenir doit être supérieur ou égal à Copt., et aux valeurs minimales Cmin données par les formules 1 à 3 pour les bétons non normalisés (formule 1 lorsque le béton est en milieu non exposé, formule 2 pour un milieu exposé sans agressivité particulière et formule 3 pour un milieu agressif). (1) : Milieu non exposé Avec : s’28 en MPa et Dmax en mm. (2) : Milieu exposé sans agressivité particulière (3) : Milieu agressif Détermination de E DREUX http://iut-tice.ujf-grenoble.fr/tice-espaces/GC/materiaux/mtx3/DREU... 5 sur 15 26/06/2014 19:26 La quantité d’eau E nécessaire à la confection du béton se calcule grâce aux valeurs de C/E et de C. Corrections sur le dosage en ciment C et le dosage en eau E Lorsque la dimension maximale des granulats Dmax est différente de 20 mm, une correction sur la quantité de pâte est nécessaire à l’obtention de la maniabilité souhaitée. Les corrections (Tab.5) sont à apporter sur les quantités d’eau et de ciment (le rapport C/E reste inchangé). Tableau 5 : Correction sur le dosage de pâte en fonction de Dmax. Dimension maximale des granulats (Dmax en mm) 5 8 12,5 20 31,5 50 80 Correction sur le dosage de pâte (en %) + 15 + 9 + 4 0 - 4 - 8 - 12 Détermination du mélange optimal à minimum de vides Il s'agit de déterminer les pourcentages de sable, de gravillons et de cailloux qui vont permettre la réalisation d'un squelette granulaire à minimum de vides. Les quantités des matériaux de chaque classe granulaire doivent être judicieuses pour que les plus petits éléments viennent combler les vides laissés par les plus gros. La courbe granulométrique théorique d'un matériau à minimum de vides peut être schématisée par une droite brisée. La démarche proposée par Dreux pour déterminer le mélange optimum à minimum de vides est la suivante : Tracé de la droite brisée de référence Détermination des pourcentages en volumes absolus de matériaux Tracé de la droite de référence de Dreux : La droite de référence de Dreux représente la courbe idéale d’un matériau à minimum de vides. C’est une droite brisée dont le point de brisure est défini par son abscisse X et son ordonnée Y : En abscisse : Si Dmax £ 20 mm X = Dmax / 2 Si Dmax > 20 mm Module(X) = (Module(Dmax)+38) / 2 En ordonnée : Y est donné en pourcentage de passants cumulés K est un coefficient donné par le tableau 6, Ks et Kp uploads/Ingenierie_Lourd/ dreux 1 .pdf