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CNERIB, 12 avril 2011 MISE EN ŒUVRE ET CONTRÔLE DU BÉTON: UNE DÉMARCHE COHÉRENT

CNERIB, 12 avril 2011 MISE EN ŒUVRE ET CONTRÔLE DU BÉTON: UNE DÉMARCHE COHÉRENTE ET INTÉGRÉE Par Dr A. Brara, Directeur de Recherche, CNERIB Sommaire Sommaire I- Rôle et principe du contrôle (pourquoi contrôler et comment?) II- Les essais de contrôle (contrôle interne: épreuves d’études et de convenance, contrôle externe) III- Les essais d’information (essais destructifs et non- destructifs) I- RÔLE ET PRINCIPE DU CONTRÔLE 1- Brève rétrospective historique concernant le matériau béton et son contrôle 1.1 Les liants et le béton ….Antiquité 2600 Av. J. C : Mélange de chaux, d’argile, de sable et d’eau en tant que liant connu par les égyptiens (pyramide d‘Abou Rawash) 1ièr Siècle: Amélioration de la prise et du durcissement de ce liant par le rajout de sable volcanique de Pouzzoles et de la tuile broyée constatées par les romains Panthéon de Rome, avec une coupole hémisphérique de 43,20 m de diamètre à base de béton de pouzzolane (construit sen 128 ap. J-C ) (Autres: la Voie Appia, les bains romains de Caracalla, le Colisée, l'aqueduc de Pont du Gard au sud la France) …18ième au 19ième siècle Seconde moitié du 18ième siècle: découverte par des chercheurs anglais du rôle que joue l'argile dans l'hydraulicité de certains calcaires, et de l'importance de la granulométrie des sables destinés à la confection des mortiers (John Smeaton, James Parker) 1818 : découverte du ciment attribuée à Louis Vicat, jeune ingénieur français de l‘Ecole Nationale des Ponts et Chaussées (Paris) 1824: dépôt en du brevet de la marque ciment de Portland par un industriel Français 1855: dépôt de brevet du "ferciment", une combinaison de fer et de mortier pour les constructions navales et les caisses à fleur par Joseph Louis Lambot Fin du XIX siècle: apparition de constructions en béton armé (Angleterre, Etats unis et en France), ainsi que du mode de calcul des ouvrages avec ce matériau 1.2 LE CONTRÔLE DU BÉTON: CHRONOLOGIE Début du 20ième siècle: Apparition de la nécessité du contrôle du béton ( Instructions relative à l’emploi du béton armé du 20 octobre 1906, ratio résistance l’écrasement de cube de 20 cm de coté à 90 jours/résistance des ouvrages <28% , soit une valeur moyenne de de 5.5 MPA pour la résistance de calcul !) Début années 40: dimensions minimale de l’éprouvette fonction de celle maximale des granulats employés (Règles BA 45) Années 60 : Apparition des moules cylindrique, des précisions sur la confection et du conditionnement des éprouvettes ainsi que des techniques d’essai, introduction de la notion de la contrainte nominale (80% de la valeur moyenne de la résistance pour la prise en compte de la dispersion des résultats) (Règles BA 60 puis Règlement CCBA 68) Années 90: prise en compte des connaissances actuelles sur le béton en matière de contrôle (Règles BAEL 81, 83 et 91, Règles techniques de conception et de calcul des ouvrages et constructions en béton armé suivant la méthode des états limites, équiv. DTR BC 2.41, ou BA 93) Années 2000 2005: Précisions et compléments sur les spécifications, les critères de conformité du béton ouvrable, performant et durable, harmonisation (européenne) des essais avec méthodes et appareillages différents (norme EN 206-1, béton: Spécification, performances, production et conformité, 2004, équiv. NA 16002, 2007) 2007: Corrélation des résultats d’essais de carottage et /ou d’essai non destructifs (scléromètre, ultrason) et résistance caractéristique du béton (NF EN 13791, 2007 , équiv. NA 17004, Evaluation de la résistance à la compression sur site des structures) 2- NÉCESSITÉ ET RÔLE FONDAMENTAL DU CONTRÔLE 2- NÉCESSITÉ ET RÔLE FONDAMENTAL DU CONTRÔLE NOMBREUX FACTEURS INFLUANT SUR LA QUALITÉ DU BÉTON (composition, qualité des intrants, qualification du personnel chargé de de la préparation et de la mise en œuvre) Nécessité du contrôle (malgré le surcoût) ROLE DU CONTROLE: ESSENTIELLEMENT PRÉVENTIF Assurance de de la conformité des bétons réalisés vis-à-vis des spécifications imposées par le maître d’ouvrage Absence de situation de litiges dans les chantiers de réalisation préjudiciable pour l’ensemble des co-contractants (Maîtres de l’œuvre et de l’ouvrage, bureau de contrôle, entreprise) Dilemme et controverses (acceptation ou refus de situation de constat de non vérification de la qualité requise du béton, confortement et/ou démolition d’ouvrage, retard, incidence financière) BIAIS DU CONTRÔLE Contrôle interne: épreuves d’études et de convenance contrôle externe Les épreuves d’information II- LES ESSAIS DE CONTRÔLE 1. ESSAIS DE CONTRÔLE : BUTS ET PROCESSUS PROCEDURE MISE EN PLACE PAR L’ENTREPRISE  Contrôle interne (épreuves d’études et de convenance)  Contrôle externe (via le maître d’œuvre et un bureau de contrôle) Assurance de la conformité des bétons réalisés vis-à-vis des spécifications imposées par le maître d’ouvrage 2. LE CONTRÔLE INTERNE 2.1 LES ÉPREUVES D’ÉTUDE DES BÉTONS DÉFINITION EN LABORATOIRE D’ UNE FORMULE NOMINALE DE BÉTON la description des moyens de fabrication, de transport, de manutention et de mise en place des bétons la formule nominale du béton Nature et provenance des matériaux Courbes granulométriques et équivalent de sable (ES) Dosage en kg/m3 Fabrication en laboratoire d’une gâchée avec les constituants à utiliser par le chantier et la confection de trois éprouvettes pour essais de compression à 28 jours Assurance par le formulateur d’une résistance caractéristique garantie Résistance moyenne à viser fm ≥ Résistance caractéristique spécifiée fck (note de calcul et/ou classe d’environnement) + quantité min quantité min= (résistance à 28 jour CE - celle minimale de la classe du ciment utilisé Cmin, 1,10 fck) fm= min [fck+ (CE-Cmin), l,10 fck ] RAPPEL DE LA NOTION DE RÉSISTANCE CARACTÉRISTIQUE  Définition de la résistance caractéristique fck : valeur dont la proportion de la population de celles qui lui sont inférieures est de p% de l’ensemble des résultats Exemple : 46 résultats d’écrasement d'éprouvettes numérotées de 1 à 46 Distribution de la fréquence des résistances à l’écrasement Si p=5 fck : valeur dont la proportion de la population de celles qui lui sont inférieures est de 5% de l’ensemble des 46 résultats (c-a-d environ 2) = 28 MPa Recours au maths: distribution gaussienne fck = fm (n) – k x s , avec k=f(p=5%, n=46) tabulé , s: écart-type k(p=5, n=46) = 1.53, fck = fm (n) – k x s = 33.3-1.53x3.3 = 28 MPa Fabrication et régularité Soient deux productions de béton visant une même résistance caractéristique de 25 Mpa donnant les distributions fréquentielles suivantes: loi statistique la plus répandue et la plus utile, représentant beaucoup de phénomènes aléatoires Permet d’approcher de nombreuses autres lois statistiques , tout spécialement dans le cas des grands échantillons. Son expression mathématique est la suivante: La loi normale (loi de K. F . Gauss, 1777-1855) ●  est la moyenne ● l'écart type ● n le nombre total d'individus dans l'échantillon ● n(x) le nombre d'individus pour lesquels la grandeur analysée a la valeur x. 2.2 LES EPREUVES DE CONVENANCE VÉRIFICATION DE LA SATISFACTION AUX EXIGENCES DU MARCHÉ DU BÉTON MIS EN ŒUVRE SUR CHANTIER •Conditions de chantier Approvisionnements réels Matériels de fabrication Moyens de contrôle Durée et conditions de transport  Mise en place •Etape à effectuer avec un délai suffisant Possibilité d’ajuster les formules et de pouvoir effectuer certaines corrections. 3- LES ÉPREUVES DE CONTRÔLE EXTERIEUR VÉRIFICATION DE LA RÉGULARITÉ DE LA FABRICATION ET DE L’ATTEINTE DES CARACTÉRISTIQUES PRESCRITES DES BÉTONS EFFECTIVEMENT MIS EN PLACE SUR CHANTIER Modalité du contrôle Prélèvements réguliers et/ou aléatoire près du lieu d’utilisation Prélèvements effectués par un organisme de contrôle habilité (CTC) 3. 2 LE PROCESSUS D’ÉXECUTION PRELEVEMENT ET ECHANTILLONNAGE SIMILAIRE POUR LES TROIS TYPES D’ESSAIS DE CONTRÔLE (épreuves d’étude, de convenance et de contrôle extérieur) Moules et éprouvettes de dimensions normalisées (cylindres et cubes) Prélèvement à la sortie du malaxeur (ou camion: BPE) Serrage selon affaissement Echantillonnage selon le volume de la gâchée nombre de prélèvements (de 3 éprouvettes) et endroit = fct Volume V< 0.5 m3, (1p, ½) , 0.5 m3 V<2.0 m3 (2p, 1/3, 2/3), V> 2.0 m3 (3p, ¼, ½, ¾, ) OND Conservation et conditionnement: Conditions aussi voisines que possible de celles du moment de la mise en place 3.3 CRITERE DE CONFORMITE CONFORMITÉ PRONONCÉE (ESSAIS DE CONTRÔLE EXTERIEUR ) PAR RAPPORT À La consistance Lot réputé conforme si les résultats sont compris dans la fourchette requise (10- 40(L), 50-90(P), 100-150(TP), 150-210 (F) cm, limites inf. et sup. : -10 mm et +20 mm) La résistance caractéristique spécifiée (note de calcul et/ou de classe d’environnement) Pour un béton fabriqué sur chantier ou en usine BPE, un lot est réputé conforme à la résistance caractéristique si fm≥ fck+ k1 fmi≥ fck- k2 avec fm moyenne arithmétique et fmi valeur minimale des résultats k1 et k2, fct (classe du béton, nombre de prélèvements) Lot: ensemble de béton mis en place faisant l’objet d’une même sanction de contrôle (partie d’ouvrage coulée en une seule fois) Exp: fc28=25 MPa, (n=3 p, k1= 1.5 ; k2=3.5, c-a-d fm≥ 26,5 MPa fmi≥ 21,5 MPa II- LES ESSAIS D’INFORMATIONS 1- BUTS ET PROCESSUS DES EPREUVES D’INFORMATION ESSAIS SUR LE MATÉRIAU PRÉLEVÉ DANS L’OUVRAGE (OU À PROXIMITÉ IMMÉDIATE) EN VUE DE LA DÉTERMINATION DE la résistance du béton de l’ouvrage au jeune âge et à moment donné (décoffrage, uploads/Management/ mise-en-oeuvre-et-contrle-du-beton.pdf