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Le béton est un assemblage de matériaux de nature généralement minérale. Il met

Le béton est un assemblage de matériaux de nature généralement minérale. Il met en présence des matières inertes, appelées granulats ou agrégats (graviers, gravillons, sables, etc.), et un liant (ciment, bitume, argile), c'est-à-dire une matière susceptible d'en agglomérer d'autres ainsi que des adjuvants qui modifient les propriétés physiques et chimiques du mélange. Mêlé à de l'eau, on obtient une pâte, à l'homogénéité variable, qui peut, selon le matériau, être moulée en atelier (pierre artificielle), ou coulée sur chantier1. Le béton fait alors « prise », c'est-à-dire qu'il se solidifie. Lorsque l'argile est employée, on parle traditionnellement de « pisé », de « torchis » ou, plus récemment, de « béton de terre2 », probablement le plus ancien de tous les bétons. Lorsque le ciment est employé comme liant, on obtient un « béton de ciment ». Lorsque les granulats utilisés avec le liant hydraulique se réduisent à des sables, on parle alors de mortier. On peut largement optimiser la courbe granulaire du sable, auquel cas on parlera de « béton de sable ». Un liant hydrocarboné (bitume) peut également être utilisé, ce qui conduit à la fabrication du « béton bitumineux ». Une nouvelle classe de béton émerge qui prend le nom de géopolymère. La géopolymérisation remplace la chaux par des bases plus puissantes comme la potasse ou la soude qui réagissent avec les argiles pour former une matrice vitreuse qui lie les grains entre eux3. Le coulis (ciment, eau et adjuvants) et le mortier (ciment, sable, eau et adjuvants éventuels) diffèrent du béton (ciment, sable, gravier, eau et adjuvants éventuels) essentiellement par la taille des granulats (sable et gravier). Selon l'époque et les circonstances, on a pu faire des rapprochement entre ces différents matériaux qui tiennent à leur proximité physico-chimique4,5. On peut dire que les coulis et mortiers sont des cas particuliers simplifiés du béton, ou que le béton est un cas particulier de mortier. Le béton de ciment associé à de l'acier permet d'obtenir le béton armé ; associé à des fibres, il permet d'obtenir du béton fibré. C'est, à l'heure actuelle, l'un des matériaux de construction le plus utilisé au monde (deux tiers des habitations neuves dans le monde6). C'est aussi le deuxième matériau minéral le plus utilisé par l'homme après l'eau potable : 1 m3 par an et par habitant7. Son utilisation énergivore est source de multiples dégradations de l'environnement : la production du clinker entrant dans la composition des liants est responsable d’approximativement 5 % des émissions de gaz à effet de serre (GES) anthropiques8, principaux responsables du réchauffement climatique. De plus, la quête perpétuelle d’agrégats adaptés dont le sable, a conduit à la surexploitation de 75 % des plages de la planète, détruisant nombre d'écosystèmes littoraux6. Le béton de terre est un matériau qui a mal survécu à la révolution industrielle. Son usage est motivé par des raisons économiques (matériau gratuit disponible à même le sol), écologiques (ne nécessitant pas de processus chimiques de transformation énergivore ou polluant et ne générant pas de déchets indésirables) et politiques : n'intéressant ni l'industrie — car pas de processus de transformation complexe —, ni le commerce, à cause de sa disponibilité immédiate, il est une option notamment pour les pays du tiers-monde, soucieux d'indépendance, d'autonomie et d'autosuffisance2. Histoire Le mot betun au sens de mortier est attesté dans le Roman de Troie (vers 1160-1170). Béton désigne d'abord (1636) une maçonnerie de chaux vive, gros gravier, blocailles, et cailloux, dont on fonde les bâtiments. Philibert Monet le traduit par le terme latin opus signinum dont la description originale est donnée par Vitruve au ier siècle av. J.-C., sorte de bétonnage constitué de chaux, de sable et d'éclats de pierre, exempt de tuileaux, dont la compacité était obtenue au terme d’un damage intensif9. Il était en particulier employé dans des ouvrages de citerne. « Le béton se pétrifie dans la terre et devient dur comme roc10. » L'argile Vestige de la dynastie Han, Dunhuang, province Gansu (206 av. J.-C. à 220 ap. J.-C.) Pisé. Dans une définition plus large des bétons, les ouvrages de terre crue sont considérés comme étant des bétons. Le béton de terre est le premier de tous les bétons11. L'argile, ou à défaut une terre argileuse, sous la couche d'humus (les anciens parlaient de « terre franche » sous la terre végétale) est présente dans beaucoup de sols, et constitue un mortier (voir l'article mortier de terre) qui peut être facilement mis en œuvre par moulage dans des techniques de brique de terre crue ou de banchage. Les premières cités découvertes dans l'ancienne Mésopotamie étaient construites en terre crue, avant même l'invention de l'écriture. Ce matériau se dégradant plus rapidement que la pierre, il existe peu de vestiges aussi marquants que les pyramides d'Égypte. Ainsi, le Moyen-Orient et l'Asie centrale comptent de nombreux sites exceptionnels tels que Tchoga Zanbil (Iran), Mari (Syrie), Shibam (Yémen) ou Merv (Turkménistan). La chaux On voit par la suite la chaux associée à d'autres matériaux. La première utilisation du ciment remonte à l'antiquité égyptienne. En effet, un des mortiers les plus anciens, composé de chaux, d’argile, de sable et d’eau, fut utilisé dans la conception de la pyramide d'Abou Rawash, érigée aux alentours de 2600 av. J.-C., sous la IVe dynastie, mais également pour d’autres ouvrages. La Rome antique et l'opus caementicium Thermes de Caracalla, opus caementicium, 216 apr. J.-C. Vers le ier siècle apr. J.-C., la Rome antique reprend cette technique en l’améliorant avec l’incorporation de sable volcanique de Pouzzoles ou de tuiles broyées. La pouzzolane est associée à la chaux et maçonnée à des matériaux tout venant, les caementa. Elle forme une sorte de béton extrêmement résistant puisque beaucoup de bâtiments construits dans ce matériau présentent des vestiges encore debout. Comme le dit Vitruve dans son De architectura (livre II, chapitre 6), le mortier peut résister à l'eau et même faire prise en milieu très humide. Cette qualité est due à la présence d'une grande quantité de silicate d'alumine. En ajoutant à la chaux aérienne de la pouzzolane ou des tuileaux concassés, on la transforme artificiellement en chaux hydraulique. Ce n'est qu'en 1818 que Louis Vicat expliquera les principes de cette réaction, dans sa théorie de l'hydraulicité12. L'opus caementicium est une maçonnerie de blocage, un conglomérat souvent réalisé entre deux parois de petit appareil. Il permet de réaliser les volumes considérables de maçonnerie des aqueducs, ponts, basiliques, etc. Ce système constructif est performant, économique, rapide, et ne nécessite aucune qualification de la main-d'œuvre, une bonne partie des matériaux étant employés sans préparation préalable13. Le Panthéon de Rome est ainsi réalisé dans une sorte de béton14. En souvenir de l'usage qu'on fit de la pouzzolane, les cendres volantes silico-alumineuses issues de la combustion des charbons schisteux brûlés en centrale thermique, employées dans la confection des ciments contemporains, sont appelées également « pouzzolane15 », de même que tous les matériaux et roches aux vertus pouzzolaniques. La technique du béton, diffusée dans la Gaule romaine, est encore employée au début du Moyen Âge, même si elle est progressivement moins utilisée, au profit d'autres techniques, en particulier certains mortiers, ou des éléments plus décoratifs. Des exemples de sols en béton ont été observés par les archéologues dans des édifices de la fin du Xe siècle16. Puis les artisans dédaignent cette pierre factice et oublient son usage. C'est seulement à partir des Lumières que quelques savants s'y intéressent à nouveau14. La révolution industrielle et la chaux hydraulique Du temps de Bernard Forest de Bélidor (xviiie siècle), on faisait dans l'eau beaucoup de fondations avec des pierres qu'on jetait à l'endroit où on voulait établir des bases ; on plaçait avec ces pierres du mortier susceptible de durcir dans l'eau (qu'on obtient alors toujours par un mélange de chaux aérienne, de tuileaux ou de pouzzolane, et de sable). On donnait le nom de « béton » à ce mortier et cette manière de fonder s'appelait « fondation à pierres perdues ». Cette méthode avait le grand inconvénient d'exposer à mettre trop de mortier à certains endroits et pas assez à d'autres puisque lorsqu'on fondait à une grande profondeur sous l'eau, la mauvaise visibilité empêchait de bien distribuer le mortier. Le versement du béton sous l'eau se faisait par différentes méthodes : trémies, caisses fermées pour éviter que le mortier soit délavé le temps de son immersion, etc.17,18. Par la suite, Vicat donna le nom de « mortier hydraulique » à celui qui a la propriété de durcir dans l'eau (Vicat le nomme aussi « béton », mais il entrevoit qu'il conviendrait de donner ce nom uniquement au mortier hydraulique dans lequel on a introduit des cailloux ou de la pierraille). On a par la suite donné le nom de « béton » uniquement au mélange de ce mortier avec des pierres concassées. « Ainsi le béton n'est autre chose qu'une maçonnerie faite avec de petits matériaux ; et en faisant sur terre le mélange du mortier hydraulique avec les pierres concassées on a le grand avantage d'obtenir dans l'eau un massif bien homogène. On uploads/Ingenierie_Lourd/ le-beton.pdf