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COURS DE TECHNOLOGIE de Construction Tome III Les matériaux de construction I S

COURS DE TECHNOLOGIE de Construction Tome III Les matériaux de construction I SAVADOGO 2000 M.A.J. M. CALLAUD juillet 2003 - version n°2 ECOLE INTER-ETATS DES TECHNICIENS SUPERIEURS DE L’HYDRAULIQUE ET DE L’EQUIPEMENT RURAL 01 BP 594 Ouagadougou 01 Burkina Faso Tél : (226) 31 92 03 / 31 92 04 / 31 92 18 Email : etsher@etsher.org Fax : (226) 31 92 34 Matériaux de construction 2 SOMMAIRE I. Les granulats.........................................................................................................................6 I.1. Définition – Utilisation .................................................................................................6 I.1.1. Définition..............................................................................................................6 I.1.2. Utilisation..............................................................................................................6 I.2. Classification des granulats...........................................................................................6 I.2.1. Selon la nature minéralogique ..............................................................................6 I.2.2. Selon la forme des grains......................................................................................6 I.2.3. Selon les caractéristiques physiques.....................................................................7 I.2.4. Selon la nature des granulats.................................................................................8 I.2.5. Selon la dureté du granulat ...................................................................................9 I.3. Qualité des granulats...................................................................................................10 I.3.1. Analyse granulométrique....................................................................................10 I.3.2. Le coefficient d’uniformité des granulats...........................................................13 I.3.3. Essai d’équivalent de sable (NF P 18.598).........................................................13 I.3.4. Essai de propreté du gravier (NF P18-591) ........................................................14 I.3.5. Essai de fragmentation dynamique et essai Los Angeles (NF P 18-573)..........15 I.3.6. Module de finesse d’un granulat.........................................................................16 I.4. Extraction – Traitement – Fabrication des granulats..................................................17 I.4.1. Extraction............................................................................................................17 I.4.2. Traitement...........................................................................................................18 II. Les Liants............................................................................................................................19 II.1. La chaux......................................................................................................................19 II.1.1. Chaux aérienne....................................................................................................19 II.1.2. Distinction entre chaux aérienne et chaux hydraulique......................................19 II.1.3. Utilisation de la chaux dans la construction .......................................................20 II.2. Le ciment ....................................................................................................................20 II.2.1. Généralités - Historique......................................................................................20 II.2.2. Principe de fabrication du ciment Portland.........................................................21 II.2.3. Ciments avec constituants secondaires...............................................................24 II.2.4. Classification des liants hydrauliques.................................................................25 II.2.5. Mesure des résistances – Classe de résistance....................................................25 II.2.6. Les différents ciments normalisés - Composition...............................................27 II.2.7. Utilisation des ciments........................................................................................27 II.2.8. Prise et durcissement...........................................................................................29 II.2.9. Les adjuvants ......................................................................................................30 II.2.10. Les principaux essais sur les ciments..................................................................30 II.2.11. Les principaux essais sur les pâtes de ciment.....................................................33 III. Les bétons et mortier.......................................................................................................35 III.1. Les mortiers ............................................................................................................35 III.1.1. Définition............................................................................................................35 III.1.2. Composition et fabrication des mortiers.............................................................35 III.1.3. Mise en oeuvre et applications des mortiers.......................................................36 III.1.4. Qualité d'un bon mortier .....................................................................................37 III.2. Les bétons ...............................................................................................................37 III.2.1. Introduction.........................................................................................................37 III.2.2. Différents type de béton......................................................................................37 III.2.3. Fabrication du béton ...........................................................................................37 Matériaux de construction 3 III.2.4. Mise en œuvre des bétons...................................................................................38 IV. Etude et composition de béton........................................................................................41 IV.1. Méthode simplifiée pour la composition de béton d’usage courant .......................41 IV.1.1. Introduction.........................................................................................................41 IV.1.2. Dosage et qualité du ciment................................................................................41 IV.1.3. Dosage et qualité des granulats...........................................................................41 IV.1.4. Dosage en eau .....................................................................................................41 IV.1.5. Application pratique de cette méthode ...............................................................42 IV.1.6. Conclusion ..........................................................................................................43 IV.2. Méthode complète de l’étude de composition des béton selon DREUX-GORISSE 45 IV.2.1. Données de base..................................................................................................45 IV.2.2. Dosage en ciment, en eau....................................................................................46 IV.2.3. Trace de la courbe granulaire de référence.........................................................48 IV.2.4. Graphique d'analyse granulométrique ................................................................49 IV.2.5. Dosage des granulats...........................................................................................52 IV.2.6. Essais d'étude - Corrections ................................................................................53 V. Pathologie : Effets du retrait du béton ................................................................................56 V.1. Retrait d'hydratation :..................................................................................................56 V.2. Retrait de serrage avant prise......................................................................................56 V.3. Retrait hydraulique après prise ...................................................................................56 V.4. Retrait thermique ........................................................................................................56 V.5. Retrait de carbonatation..............................................................................................56 V.6. La cure des bétons.......................................................................................................59 V.7. Influence de la température de l'air et du rapport E/C du mortier sur le retrait avant prise 60 VI. Les métaux......................................................................................................................61 VI.1. Définitions...............................................................................................................61 VI.1.1. Les métaux ferreux .............................................................................................61 VI.1.2. Les métaux non ferreux ......................................................................................61 VI.1.3. Les alliages..........................................................................................................62 VI.2. L’histoire de l’acier.................................................................................................63 VI.2.1. Le process de fabrication de l’acier ....................................................................65 VI.2.2. Les produits finis.................................................................................................71 VI.3. Caractéristiques mécaniques de l’acier...................................................................71 VI.4. Emploi des métaux dans la construction.................................................................72 VI.4.1. Les tôles et les bacs.............................................................................................73 VI.4.2. Les fers à béton (ou armatures)...........................................................................73 VI.4.3. Les treillis soudés................................................................................................74 VI.4.4. Le métal déployé.................................................................................................75 VI.4.5. Les profilés métalliques......................................................................................75 VI.4.6. Les tubes .............................................................................................................75 VI.4.7. Les grillages........................................................................................................76 VI.5. Normes....................................................................................................................76 VI.6. Compatibilité entre métaux et d’autres matériaux de construction ........................76 VI.7. Valeurs caractéristiques des principaux métaux.....................................................77 VII. Le bois.............................................................................................................................78 VII.1. Avant propos...........................................................................................................78 VII.2. Les contraintes admissibles et propriétés physiques des bois d’Afrique : Contraintes limites ..................................................................................................................79 Matériaux de construction 4 VII.3. Structure du bois .....................................................................................................80 VII.4. Propriétés physiques. ..............................................................................................81 VII.5. Débits des bois........................................................................................................81 VII.6. Séchage des bois .....................................................................................................83 VII.7. Défauts et altérations des bois.................................................................................83 VII.8. La protection des bois.............................................................................................87 Matériaux de construction 5 Matériaux de construction 6 I. LES GRANULATS I.1. Définition – Utilisation I.1.1. Définition On appelle « granulats » les matériaux inertes, sables graviers ou cailloux, qui entrent dans la composition des bétons. C’est l’ensemble des grains compris entre 0,02 et 125 mm dont l’origine peut être naturelle, artificielle ou provenant de recyclage. Ces matériaux sont quelquefois encore appelés « agrégats ». Exemple : sables gravillons /graviers granulats artificiels grains de polystyrène déchets de métallurgie etc… I.1.2. Utilisation Les granulats sont utilisés pour la réalisation des : filtres sanitaires filtres drains bétons remblais routiers etc… I.2. Classification des granulats I.2.1. Selon la nature minéralogique Roches magmatiques : - granulat de bonne qualité : exemple le granit, le quartz Roches sédimentaires : - non recommandé pour le béton : le calcaire - bons granulats : exemple : le gneiss Roches métamorphiques : -non recommandé pour le béton : le schiste I.2.2. Selon la forme des grains Elle est soit naturelle, soit artificielle. La forme naturelle est en général roulée. Ces granulats proviennent des mers, dunes, rivières, carrières, etc… Matériaux de construction 7 La forme artificielle est issue du concassage de roches dures (roches mères) Phot. 1.1. : Exemple de granulats concassés et roulés I.2.3. Selon les caractéristiques physiques La masse volumique est la masse d’un corps par unité de volume total y compris les vides entre les grains et le constituant (volume apparent). La masse spécifique est la masse d’un corps par unité de volume de matière pleine sans aucun vide entre les grains (volume absolu). La densité absolue est le rapport de la masse spécifique à la masse d’un égal volume d’eau à + 4 °C soit 1 000 kg ; la densité absolue est donc égale au millième de la masse spécifique, c’est un simple rapport sans dimension. La densité apparente est le rapport de la masse volumique à la masse d’un égal volume d’eau à + 4 °C soit 1 000 kg . C’est donc un rapport sans dimension dont la valeur est égale au millième de la masse volumique. Exemple : Une caisse de volume total V = 1 m³ est pleine de graviers dont la masse nette est de 1 520 kg ; les grains constituants occupent un volume réel VS = 600 m³ (volume de matière pleine). Le volume des vides entre les grains est : VV = V - VS = 0,400 m³. La masse volumique de ce granulat est : 1 520 kg /m³. Sa masse spécifique est : 600 . 0 1520 = 2550 kg /m³ Sa densité apparente est : 1,52 Sa densité absolue est : 2,55 Compacité. Pour un corps poreux (ou un mélange de granulats) de volume V et dont les pores (ou vides internes) représentent un volume Matériaux de construction 8 VV, la compacité est le rapport du volume de matière pleine au volume total. C = V V V V V V 1 V − = − Pour les granulats courants on peut admettre que la compacité en vrac est de l’ordre de 0,70 à 0,60 pour les sables et de 0,55 pour les graviers selon qu’ils sont tassés ou non. Porosité. La porosité est le rapport : n = V VV L’indice des vides est le rapport : e = V V V V − V A noter : On a : V VV = V V V V V − x V V V V − Soit : n = e.C ou encore : e = C n L’indice des vides est donc le quotient de la porosité par la compacité. Exemple : Supposons que l’on soit en présence d’un granulat alvéolaire (argile expansée par exemple). Si la masse nette d’un mètre cube de ce granulat (non tassé) est de 460 kg, on dira que sa masse volumique est de 460kg/m³ et sa densité apparente de 0,46. Si les grains occupent dans ce mètre cube un volume réel de 525 l (non compris les vides entre eux) la masse volumique par grain est : 525 . 0 460 = 880 kg /m³ et la densité absolue des grains est de : 0,88 Si dans un grain le volume des pores ou alvéoles est de 65%, la compacité d’un grain sera (rapport du volume de matière pleine au volume totale du grain): C = (1 – 65 /100) = 0,35 La densité absolue de la matière argileuse constituant le grain sera : 0,88/0,35 = 2,52. C’est approximativement la masse spécifique de la matière pleine (argile) non compris pores et alvéoles. I.2.4. Selon la nature des granulats Les granulats courants On désigne sous le vocable granulats courants, ceux de masse volumique ∈ [2 ; 3 tonnes/m3]. Ce sont généralement les Basaltes, Quartzites, Grès, Porphyre, Diorite, granites, Schistes, Laitier. Pour la composition des bétons, on utilise en général des matériaux naturels alluvionnaires : sables et graviers. Cependant, lorsque ces matériaux font défaut localement, il est possible d’utiliser des roches éruptives ou Matériaux de construction 9 sédimentaires transformées en granulat par concassage. Silex, calcaires durs, silico-calcaires. Les granulats lourds Ils sont essentiellement employés pour la confection des bétons lourds utilisés pour la construction d’ouvrages nécessitant une protection biologique uploads/Ingenierie_Lourd/ poly-etsher-materiaux-de-construction-callaud-2003 1 .pdf