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Contrôle des Matériaux constituants de béton Hassan ZANZOUN Ingénieur Chef du S

Contrôle des Matériaux constituants de béton Hassan ZANZOUN Ingénieur Chef du Service Chimie 12 Décembre 2007 Maîtrise de la chimie de béton en vue de durabilité Agressions Chimiques sur les ouvrages hydrauliques CO2 SO4 2- Cl- Na+ Mg2+ - Environnement Béton Constituants : Eau de gâchage Granulats Ciments Adjuvants Porosité Fissurations Agressions sur le béton Maîtrise de la chimie de béton en vue de durabilité Les canalisations en béton sont confrontées, en même temps, aux agressions : oInternes oExternes Agressions Internes Maîtrise de la chimie de béton en vue de durabilité Réactions entre les constituants de béton : •Ciment •Granulats •Eau •Adjuvants  Réactions sulfatiques Réactions d’alcali-réaction Agressions Externes Maîtrise de la chimie de béton en vue de durabilité Agressions des environnements Attaque par des chlorures : Corrosion Attaques par du CO2 : Carbonatation 12 Décembre 2007 Ciments NM 10.1.004 Eau NF EN 1008 Granulats NF P18-540 BETON 12 Décembre 2007 Normes de spécifications Ciments NM 10.1.004 NF EN 197-1 Usine Ciment contrôlé au CEMGI Lafarge bouskoura CPJ 35-CPJ 45-CPA55-CPJ45 BL Lafarge Meknès CPJ 35-CPJ 45 Lafarge Tanger CPJ 35-CPJ 45 Lafarge Tétouan CPJ 35-CPJ 45 Holcim Fès CPJ 35-CPJ 45 Holcim Oujda CPJ 35-CPJ 45-CPJ 55 Holcim Nador CPJ 35-CPJ 45 Asment Témara CPJ 35-CPJ 45 Cimar Agadir CPJ 35-CPJ 45 Cimar Safi CPJ 35-CPJ 45-CPA 65R Cimar Marrakech CPJ 35-CPJ 45 Indusaha CPJ 35-CPJ 45 Composition Les principaux constituants du ciment Portland sont: - Le silicate tricalcique 3CaO.SiO2 - Le silicate bicalcique 2CaO.SiO2 - L'aluminate tricalcique 3CaO.Al2O3 - Le ferroaluminate tétracalcique 4CaO.Al2O3.Fe2O3 Les différentes phases minérales du ciment s'écrivent : 3CaO.SiO2 C3S 2CaO.SiO2 C2S 3CaO.Al2O3 C3A 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF Les structures du C3S et du C2S comportent des impuretés. A cause de cela, les cimentiers les appellent, respectivement, alite et bélite. Produits d'hydratation du C3S: 2C3S + 6H  C3S2H3 + 3CH C-S-H + portlandite Le silicate de calcium hydraté (C-S-H) et l'hydroxyde de calcium ou portlandite (CH). Hydratation du silicate bicalcique C2S 2C2S + 4H  C3S2H3 + CH C-S-H + portlandite Produits d'hydratation: Le silicate de calcium hydraté (C-S-H) et l'hydroxyde de calcium ou portlandite (CH). Hydratation de l'aluminate tricalcique C3A Le C3A réagit avec l'eau pour former des produits cristallins de différents rapports C/A. 2 C3A + 21 H  C4AH13 + C2AH8 Contributions au résistance Soit Q Chaleur et a les contributions au résistance (Vitesses de réactions) • C3S + eau Q1 a1 • C2S + eau Q2 a2 • C3A + eau + gypse Q3 a3 • C4AF + eau + gypse q a4 Q3 > Q1 = 2Q2 >> q a3 > a1 > a2 > a4 C3S et C3A premiers ages, C2S moyen et long terme Types de ciment Les ciments courants sont classés en 6 types : v Ciments portland CPA v Ciments portland composé CPJ v Ciment pouzzolanique CPZ v Ciment des hauts fourneau CHF, CLK v Ciment au laitier et au cendres CLC Les classes sont : 35 , 45, 45R, 55, 55R, 65 et 65R Ciments spéciaux NM 10.1.156 : Ciments pour travaux en eau à haute teneur en sulfate, NM 10.1.157: Ciments pour travaux à la mer, NM 10.1.158: Ciments à faible chaleur d’hydratation initiale et à teneur en sulfates limitée LABORATOIRE PUBLIC D'ESSAIS ET D'ETUDES CENTRE EXPERIMENTAL DES MATERIAUX ET DU GENIE INDUSTRIEL CPA : 95% clinker CPJ : 65% clinker Valeurs en pourcentage en masse 1) Composition des ciments Désignation Naturelle Industrielle Siliceuse Calcique Ciment Portland CPA 95 - 100 - - - - - - - - 0 - 5 Ciment Portland Composé CPJ 65 - 94 0 - 5 CPZ (A) 65 - 94 - - - - 0 - 5 CPZ (B) 45 - 64 - - - - 0 - 5 CHF (A) 35 - 64 36 – 65 3) - - - - - - - 0 - 5 CHF (B) 20 - 34 66 – 80 3) - - - - - - - 0 - 5 CLK 5 - 19 81 – 95 3) - - - - - - - 0 - 5 CLC (A) 40 - 64 18 – 30 3) - - - - 0 - 5 CLC (B) 20 - 38 31 - 50 3) 4) - - - - 0 - 5 Ciment à Maçonner CM > 50 0 - 5 < 50 3) 4) Ciment de Haut Fourneau Ciment au Laitier et aux Cendres Ciment Pouzzolanique 6 – 35 3) 4) 36 – 55 3) 4) 18 – 30 3) 4) 31 – 50 3) Pouzzolanes Cendres volantes 6 - 35 3) 4) Fumée de silice 5) Laitier de haut fourneau Clinker Schiste calciné Calcaire Constituants Secondaires 2) Valeurs limites garanties Propriétés Valeurs limites 25 35 45 45 R 55 55 R 65 65 R 2 jours - - - 12 12 18 18 23 7 jours - 14 20 - - - - - Résistance à la compression Limite inférieure (MPa) 28 jours - 22 32 32 42 42 52 52 Retrait (µm/m) tous types de ciment sauf CM 28 jours - < 800 < 1000 Finesse Blaine (cm2/g) tous types de ciment sauf CM - > 2200 > 3200 Temps de début de prise (min) tous types de ciment > 90 > 60 Stabilité à chaud (mm) tous types de ciment < 10,00 Perte au feu (%) pour CPA , CLK et CHF - - < 5,00 Teneur en oxyde de magnésium pour CPA - - < 5,00 Résidu insoluble (%) pour CPA, CLK et CHF - - < 5,00 Teneur en sulfates (%) tous types de ciment < 4,00 Teneur en chlorures (%) Tous types de ciment sauf CM - - < 0,10 < 0,05 Teneur en constituants (%) Tous types de ciment Les valeurs garanties sont identiques aux limites du tableau 1 et aux prescriptions De la déclaration. Pouzzolanicité Pour CPZ (ciment pouzzolanique) Satisfait à l'essai (positif à 15 jours) Qualification d’eau pour le gâchage 12 Décembre 2007 Déterminations Méthode Spécifications Huile et graisse NF EN1008 Traces uniquement (émulsion d’huile) Détergeant NF EN1008 Légère formation de mousse, stabilité de la mousse<2min Couleur NF EN1008 Incolore, voir légèrement jaunâtre Matière en suspension NF EN1008 ≤4ml pH NF T90-008 ≥4 Odeur NF EN1008 Aucune odeurs, voir pas plus d’une légère odeur Matière humique NF EN1008 Plus pale que brun jaunâtre Essais préliminaires NF EN 1008 NF EN 1008 Eau pour le gâchage Maîtrise de la chimie de béton en vue de durabilité Déterminations Méthode Spécifications Extrait sec (A) NF T90-029 A - B Chlorures NF T90-014 ≤ 500mg/l Béton précontraint ≤1000mg/l Béton armé ≤4500mg/l Béton non armé Sulfates NF T90-009 < 2000 mg/l Alcalins ≤1500 mg/l Na2Oéq CO3 ²ˉ NF T90-050 NaCl, Na2SO4 et Na2CO4 NF T 90-019 A - B ≤100 mg/l En cas de dépassement pour certaines paramètres • Cl : Faire le bilan au niveau du béton et vérifier si la teneur en chlorures apportées par l’ensemble des constituants ne dépasse pas la tolérance exigée par la norme relative au béton NF EN 206 En cas de dépassement pour certaines paramètres • Alcalins : Faire le bilan au niveau du béton et vérifier si la teneur en alcalins apportées par l’ensemble des constituants ne dépasse pas la tolérance exigée par les recommandations LCPC relatives à l’alcali réaction et ce selon la nature de l’ouvrage en béton En cas de dépassement pour certaines paramètres • Sels : Faire une étude pour voir l’influence de ces sels sur les résistances et sur le temps de prise : • Rc 7j du mortier gâché avec l’eau étudiée > 0,90 Rc7j mortier avec de l’eau distillée • Tprise ne diffère pas de Tprise mortier témoin 20min L’eau de gâchage : l’eau utilisée pour le confectionnement du béton Avant : On ne s’occupe que de E/C Effet de l'eau de gâchage (Quantité E/C) -100 -80 -60 -40 -20 0 Ajouts d'eau (%) Variation des résistances (%) Nécessité des analyses Par sa qualité, sa composition chimique : L’eau peut affecter d’une manière significative : – Temps de prise – Résistances mécaniques – Durabilité du béton L’étude consiste à qualifier l’aptitude de l’eau à être utilisée pour le gâchage sans poser de tels problèmes au niveau du béton. En forte présence Réduisent la bonne liaison pâte granulat Chute des résistances du béton Pourquoi vérifier l’existence HUILES et GRAISSES Par leur nature de puissants agents moussants Entraînent de l’air au cours du malaxage Réduisent la compacité Chute des résistances du béton Pourquoi vérifier l’existence DETERGENTS Par leur Structure minéralogique/ajoutés aux fines des granulats Augmentent la Demande en eau E/C Chute des résistances du béton Pourquoi doser Matières en suspension ARGILES pH acide Risque de corrosion Chute des résistances du béton Problème de durabilité Pourquoi mesurer pH Leur taille et leur éléctronégativité : Plus compétitifs p/r à O2 au cours de l’adsorption sur les armatures Piquration en profondeur Création d’une pile électrochimique Corrosion des armatures Pourquoi doser Chlorures Cavités : porosité interne Forte présence de sulfates Formation d’étringite Gonflement Fissuration des ouvrages Pourquoi doser Sulfates + uploads/Ingenierie_Lourd/ onep-12-decembre-07-zanzoun.pdf