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Cours de Promotion Sociale Saint Luc Liège BUREAU D’ÉTUDES DU GÉNIE CIVIL Cours

Cours de Promotion Sociale Saint Luc Liège BUREAU D’ÉTUDES DU GÉNIE CIVIL Cours de Mr SOHET 134 LES OUVRAGES D’ART AÉRIENS Dans ce chapitre seront surtout abordés les ponts, mais aussi les ouvrages de génie civil et d’industries comme les pylônes, les éoliennes de grandes dimensions, les tours, gares, aéroports, stades, etc. ; pour ce faire, nous commencerons par aborder un matériau majoritairement utilisé pour ces structures à savoir le béton. Le béton sous toutes ses formes L’industrie du béton prêt à l’emploi est apparue en Belgique à la fin des années 50 avec comme objectif majeur de promouvoir l’utilisation de bétons de haute qualité. Depuis, les moyens mis en œuvre, les produits et les services se sont fortement développés : du camion malaxeur de 3 m³, on est passé au camion semi-remorque de 11 m³ ; au seul béton prêt à l’emploi, s’est jointe toute une série de produits spéciaux : béton léger, béton mousse, béton lourd, béton armé de fibres métalliques, béton projeté, béton colloïdal, béton à haute résistance, béton coloré, béton étanche, béton autocompactant et les bétons à performances particulières notamment les bétons à ultra-hautes performances (BUHP). Matériaux de base Le ciment La norme NBN EN 197-1 classe les ciments en 5 catégories principales (CEM I à CEM V) et distingue 27 produits. Tous les types de ciment ne sont pas fabriqués et présents sur le marché belge. Les exigences physiques/mécaniques (classes de résistance) et les exigences chimiques des ciments courants sont indiqués dans les tableaux suivants. La résistance à court terme ordinaire est identifiée par la lettre N : 32,5 devient 32,5 N, etc. La norme classe les ciments en 5 catégories principales (CEM I à CEM V) et distingue 27 produits. Tous les types de ciment ne sont pas fabriqués et présents sur le marché belge. Les ciments sont répertoriés en trois classes de résistance désignées par les valeurs 32,5 (N/mm²), 42,5 et 52,5. Ces trois classes sont complétées par trois sous-classes selon leur résistance au jeune âge : montée en résistance normale (classe de résistance accompagnée de la lettre « N ») ; montée en résistance rapide (classe de résistance accompagnée de la lettre « R ») ; montée en résistance lente (classe de résistance accompagnée de la lettre « L »), sous-classe réservée aux ciments de type CEM III. Caractéristiques complémentaires belges En Belgique, certains ciments ont des caractéristiques complémentaires, non couvertes par la norme européenne. Ces caractéristiques complémentaires sont reprises ci-après : Ciments à haute résistance aux sulfates (HSR) selon la norme NBN B 12-108. Ciments à teneur limitée en alcalis (LA) selon la norme NBN B 12-109. Ciments à haute résistance initiale (HES) selon la norme NBN B 12-110. Ciment sursulfaté selon la norme NBN B12-111 (ciment spécial). Cours de Promotion Sociale Saint Luc Liège BUREAU D’ÉTUDES DU GÉNIE CIVIL Cours de Mr SOHET 135 Composition des ciments selon NBN EN 197-1 La correspondance entre les anciens ciments et les nouveaux est approximativement la suivante : Type : P CEM I ; PPz CEM II ; HK CEM III/A ; HL CEM III/A ou B ; LK CEM III/C – CEM V/A. Classe : 30 32,5 ; 40 42,5 ; 50 52,5. Tableau : Holcim-Guide Pratique-Be.pdf Cours de Promotion Sociale Saint Luc Liège BUREAU D’ÉTUDES DU GÉNIE CIVIL Cours de Mr SOHET 136 Définition d’un ciment selon la norme NBN EN 197-1 Le ciment est un liant hydraulique, c’est-à-dire un matériau minéral finement moulu qui, gâché avec de l'eau, forme une pâte qui fait prise et durcit par suite de réactions et de processus d'hydratation et qui, après durcissement, conserve sa résistance et sa stabilité même sous l'eau. Le ciment conforme à la norme NBN EN 197-1, appelé ciment CEM, mélangé avec des granulats et gâché avec de l'eau de façon appropriée, doit être capable de produire un mortier ou un béton qui conserve son ouvrabilité pendant un temps suffisamment long et doit, après des périodes déterminées, atteindre des niveaux de résistance prescrits et aussi présenter une stabilité de volume à long terme. Le durcissement hydraulique du ciment CEM est principalement dû à l'hydratation des silicates de calcium, mais d'autres composés chimiques peuvent également intervenir dans le processus de durcissement, tel que, par exemple, les aluminates. Dans les ciments CEM, la somme des quantités relatives d'oxyde de calcium (CaO) et de dioxyde de silicium (SiO2) réactifs doit représenter une proportion au moins égale à 50 % en masse, lorsqu’elles sont déterminées selon la norme NBN EN 196-2. Les ciments CEM sont constitués de différents matériaux et sont de composition statistiquement homogène du fait d'une assurance qualité couvrant les processus de production et de manutention. Exigences mécaniques et physiques des ciments selon NBN EN 197-1 Exigences mécaniques et physiques des ciments Tableaux : les ciments belges, spécification et certification juin 2013 Cours de Promotion Sociale Saint Luc Liège BUREAU D’ÉTUDES DU GÉNIE CIVIL Cours de Mr SOHET 137 Alors que l’édition 1 de la norme NBN EN 197-1 ne couvrait aucun ciment spécial, c’est à dire un ciment courant doté d’une ou de plusieurs propriétés supplémentaires ou spécifiques, l’édition 2 actuelle en définit plusieurs. Nous les nommerons dans la suite de ce document « caractéristiques optionnelles des ciments courants ». En effet, comme il s’agit de caractéristiques éventuelles, les ciments courants peuvent éventuellement en être dotés. Le tableau ci-dessous donne un aperçu des caractéristiques optionnelles des ciments courants fabriqués en Belgique actuellement spécifiées par la norme NBN EN 197-1. Il s’agit de la caractéristique LH (Low Heat) pour les ciments courants à faible chaleur d’hydratation et de la caractéristique SR (Sulfate Resisting) pour les ciments courants résistant aux sulfates. Etant donné que la norme EN 197-1 est une norme harmonisée, ces caractéristiques optionnelles doivent également être marquées CE. Les ciments à faible chaleur d’hydratation « LH » La chaleur d’hydratation du ciment, exprimée en Joule (J) par gramme de ciment est la quantité de chaleur dégagée par son hydratation. En effet, les réactions d’hydratation des ciments sont des réactions exothermiques. Dans les constructions massives, l’utilisation de ciments à faible chaleur d’hydratation réduit fortement l’échauffement de la masse de béton lors du durcissement et constitue par conséquent une précaution utile pour diminuer le retrait thermique ultérieur et le risque de fissuration engendré par ce retrait. Les ciments LH sont donc à prescrire pour les ouvrages de masse, généralement à partir de plus de 50 cm d’épaisseur. Les ciments courants à faible chaleur d’hydratation sont des ciments dont la chaleur d’hydratation ne dépasse pas la valeur caractéristique de 270 J/g. Ils sont identifiés par la notation LH. Cette chaleur d’hydratation est déterminée conformément a la norme NBN EN 196-8 à 7 jours ou à la norme NBN EN 196-9 à 41 heures. Une recherche prénormative à démontré l’équivalence des résultats d’essai pour ces deux méthodes normalisées. Les ciments courants belges à faible chaleur d’hydratation selon la NBN EN 197-1 sont les suivants : CEM I LH CEM III/A LH CEM III/B LH CEM III/C LH CEM V/A (S-V) LH Tableau : les ciments belges, spécification et certification juin 2013 Cours de Promotion Sociale Saint Luc Liège BUREAU D’ÉTUDES DU GÉNIE CIVIL Cours de Mr SOHET 138 Les ciments à faible chaleur d’hydratation « LH » Le Comité Technique CEN/TC 51 "Ciment et chaux de construction" a mené une enquête sur toutes les spécifications et recommandations nationales au sein de l’Union Européenne afin d’identifier les ciments courants généralement acceptés comme résistant aux sulfates et donc susceptibles d’être inclus dans l’EN 197-1. L’examen de ces recherches a abouti au fait qu’une grande variété de ciments a été classée par les Etats membres de l’UE comme résistante aux sulfates. Cela est du aux différentes conditions géographiques et climatiques dans lesquelles les attaques sulfatiques sur le mortier et le béton se produisent sur le lieu d'utilisation, aux règles traditionnellement différentes régissant la production et l’utilisation des mortiers et bétons résistant aux sulfates et à la disponibilité parfois locale de certains constituants principaux des ciments. Les types de ciments courants dits « résistant aux sulfates » devant être harmonisés au niveau européen ont été choisis. Ce choix couvre la plupart des ciments courants généralement acceptés comme résistant aux sulfates, mais il n’était pas possible de prendre en compte toutes les particularités nationales dont l’utilisation est spécifiée dans des normes nationales, des règles d’application et des réglementations/dispositions nationales. C’est ainsi qu’en Belgique, d’autres ciments sont considérés comme résistant aux sulfates. Ils sont codifiés HSR (High Sulfate Resisting) depuis plus de 30 ans. Afin de simplifier la prescription des ciments possédant des propriétés de résistance accrue aux sulfates, la norme belge NBN B 12-108 reprend les spécifications des ciments HSR belges et définit les types de ciments SR européens (conformes à la NBN EN 197-1) dont l’expérience en Belgique a démontré leur haute résistance aux sulfates. Outre les caractéristiques couvertes par le marquage CE, les ciments courants peuvent porter le double uploads/Ingenierie_Lourd/ les-ouvrages-d-x27-art-ponts.pdf