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COURS DE MATERIAUX DE CONSTRUCTION GUIDE DE L’ETUDIANT SUPPORT DE FORMULATION D

COURS DE MATERIAUX DE CONSTRUCTION GUIDE DE L’ETUDIANT SUPPORT DE FORMULATION DES BETONS Page 1 FORMULATION DES BETONS : METHODE DE DREUX-GORISSE COURS DE MATERIAUX DE CONSTRUCTION GUIDE DE L’ETUDIANT SUPPORT DE FORMULATION DES BETONS Page 2 I- Objectif 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). L’étude de la composition d’un béton, consiste à définir le mélange optimal des différents granulats dont on dispose ainsi que le dosage en ciment et en eau, afin de réaliser un béton dont les qualités soient celles recherchées pour la construction de l’ouvrage ou de partie d’ouvrage en cause. Les méthodes de composition se subdivisent en deux types :  Les méthodes à « granularité continue », si la courbe sur le graphique granulométrique s’élevant d’une façon continue ; autrement dit du plus petit grain de ciment de dimension dc ≈ 6.3• m au plus gros grain D des graviers. Toutes les grosseurs intermédiaires sont représentées. Exemple : béton constitué d’un sable 0/5 mm et deux graviers 5/20 mm et 20/50 mm.  Les méthodes à « granularité discontinue », lorsque la courbe granulométrique correspondante présente un palier qui équivaut à un manque d’élément intermédiaire Ex : béton constitué d’un sable 0/5 mm et d’un gravier 20/50. La granularité continus permet d’obtenir des bétons plus plastiques et de bonne ouvrabilité ; Par contre la granularité discontinus conduit à des bétons présentant en général, des résistances en compression un peu supérieures mais au détriment de l’ouvrabilité ; il semble toutefois que la plus part des bétons actuellement utilisés sont à granularité continue. II - Définition du cahier des charges Il s'agit de définir, en fonction du type d'ouvrage à réaliser, les paramètres nécessaires à la mise en œuvre 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) COURS DE MATERIAUX DE CONSTRUCTION GUIDE DE L’ETUDIANT SUPPORT DE FORMULATION DES BETONS Page 3 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  16 Fluide Fl Léger piquage Fondations profondes Dalles et voiles minces Critère de résistance : Le béton doit être formulé pour qu'à 28 jours sa résistance moyenne en compression atteigne la valeur caractéristique ’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. '28 = 1,15 x fc28 Choix du ciment : Le choix du type de ciment est fonction de la valeur de sa classe vraie ’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  ’c 45 MPa 55 MPa > 60 MPa COURS DE MATERIAUX DE CONSTRUCTION GUIDE DE L’ETUDIANT SUPPORT DE FORMULATION DES BETONS Page 4 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 permettent 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 œuvre correcte du béton, il est important que la taille des plus gros granulats 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 : Ambiance très agressive  5 cm Ambiance moyennement agressive  3 cm Ambiance peu agressive  3 cm Ambiance non agressive  1 cm < d r Rayon moyen du ferraillage  1,4 r  1,2 r hm Hauteur ou épaisseur minimale  hm / 5 COURS DE MATERIAUX DE CONSTRUCTION GUIDE DE L’ETUDIANT SUPPORT DE FORMULATION DES BETONS Page 5 III Formulation de Dreux-Gorisse 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 : ’28 = Résistance moyenne en compression du béton à 28 jours en MPa ’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. 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 COURS DE MATERIAUX DE CONSTRUCTION GUIDE DE L’ETUDIANT SUPPORT DE FORMULATION DES BETONS Page 6 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.). COURS DE MATERIAUX DE CONSTRUCTION GUIDE DE L’ETUDIANT SUPPORT DE FORMULATION DES BETONS Page 7 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 : ’28 en MPa et Dmax en mm. (2) : Milieu exposé sans agressivité particulière COURS DE MATERIAUX DE CONSTRUCTION GUIDE DE L’ETUDIANT SUPPORT DE FORMULATION DES BETONS Page 8 (3) : Milieu agressif Détermination de E La quantité d’eau E nécessaire à la confection du béton se calcule grâce aux uploads/Ingenierie_Lourd/ formulation-des-betons-abaques.pdf