Introduction au cours de généralités sur le béton
Les composants du béton
Formulation du Béton
La formulation du béton consiste à prendre en compte plusieurs paramètres essentiels tels que la qualité des matériaux disponibles, la nature du projet à réaliser, les moyens de mise en œuvre disponibles sur le site, la qualité de l’environnement dans lequel l'ouvrage sera construit, les conditions de mise en œuvre, les délais de réalisation, etc. L'objectif est de satisfaire aux exigences de durabilité, d'esthétique, de résistance mécanique, d'étanchéité, etc.
Le Ciment
Le ciment est fabriqué à partir d'un mélange d'argile (25%) et de calcaire (75%) qui est broyé et chauffé à une température de 1450°C. Après refroidissement, le clinker est mélangé et homogénéisé avec d'autres constituants tels que des fillers, des cendres volantes, des laitiers, des pouzzolanes ou des fumées de silice. Le régulateur de prise, tel que le gypse, est ajouté lors du broyage. Le ciment ainsi obtenu est stocké pour une utilisation ultérieure.
Les Granulats
Les granulats sont des matériaux utilisés dans la fabrication du béton. Le module de finesse d'un sable est calculé en prenant en compte la somme des refus cumulés sur différents tamis. Par exemple, un sable fin a un module de finesse de 1.8, un sable normal a un module de finesse de 2.5 et un sable grossier a un module de finesse de 3.2. Les granulats jouent un rôle important dans les propriétés du béton, notamment sa résistance et sa durabilité.
L'Eau
L'eau est un constituant essentiel du béton. Elle est utilisée lors du mélange des différents composants pour former une pâte qui durcit et donne au béton sa résistance. L'eau doit être de bonne qualité et propre pour éviter toute contamination du béton. Elle peut également être utilisée en tant qu'adjuvant pour modifier les propriétés du béton, par exemple en ajoutant des entraîneurs d'air pour améliorer la résistance au gel et au dégel.
Les Adjuvants
Les adjuvants sont des produits ajoutés au béton pour modifier ses propriétés et améliorer sa performance. Ils peuvent être utilisés pour accélérer la prise et le durcissement du béton, réduire la quantité d'eau nécessaire, améliorer la plasticité et l'ouvrabilité, réduire les effets de retrait et de fissuration, etc. Les adjuvants les plus couramment utilisés sont les superplastifiants, les entraîneurs d'air, les accélérateurs de prise et les réducteurs d'eau. Le dosage des adjuvants doit être respecté selon les recommandations du fabricant.
Utilisations du Béton
Le béton est utilisé dans de nombreuses applications, telles que la construction de bâtiments, de ponts, de routes, de tunnels, de barrages, etc. Il peut être utilisé pour des travaux de remplissage de tranchées, de comblement de cavités, de stabilisation de chaussées, etc. Le béton peut également être coloré pour des applications esthétiques. Les bétons à ultra hautes performances (BUHP) et les bétons hautes performances (BHP) sont des types de béton caractérisés par leur résistance élevée et leur faible porosité, ce qui les rend durables et adaptés à des applications spécifiques.
Les principaux points dans ce cours de béton
Utilisations de l'eau dans le béton: L'eau est utilisée dans le béton pour faciliter le mélange des matériaux et permettre la réaction chimique qui durcit le béton. Elle est également utilisée pour hydrater le ciment et activer les adjuvants qui améliorent les propriétés du béton.
Applications du béton haute performance: Le béton haute performance est utilisé dans des applications nécessitant une résistance et une durabilité accrues, telles que les ponts, les tunnels et les bâtiments de grande hauteur. Il est formulé avec des granulats spéciaux et des adjuvants pour améliorer ses propriétés mécaniques.
Les granulats naturels dans le béton: Les granulats naturels, tels que les quartzites, les schistes, les marbres et les basaltes, sont largement utilisés dans la fabrication du béton. Ils fournissent la résistance mécanique nécessaire au béton et contribuent à sa durabilité.
Fabrication du ciment: Le ciment est fabriqué en broyant du clinker, qui est un mélange de calcaire et d'argile, avec des ajouts tels que des cendres volantes et du laitier de hauts fourneaux. Le ciment est ensuite utilisé pour lier les granulats et produire du béton.
Utilisations du béton immergé: Le béton immergé est utilisé dans des applications telles que les barrages, les digues et les fondations marines. Il est formulé avec des adjuvants spéciaux pour résister à l'action de l'eau et aux attaques chimiques.
Adjuvants pour le béton: Les adjuvants sont des produits chimiques ajoutés au béton pour améliorer ses propriétés et sa performance. Ils peuvent être utilisés pour modifier la consistance du béton, accélérer ou retarder sa prise, améliorer sa résistance et sa durabilité, et réduire la pénétration de l'eau.
Adjuvants entraîneurs d'air: Les adjuvants entraîneurs d'air sont utilisés pour introduire des bulles d'air dans le béton, ce qui améliore son ouvrabilité et sa résistance aux cycles de gel/dégel et aux sels de déverglaçage.
Adjuvants hydrofuges de masse: Les adjuvants hydrofuges de masse sont utilisés pour réduire la pénétration de l'eau dans les pores et les capillaires du béton, tout en préservant ses qualités plastiques et esthétiques.
Adjuvants plastifiants et réducteurs d'eau: Les adjuvants plastifiants et réducteurs d'eau sont utilisés pour améliorer la maniabilité du béton en réduisant la quantité d'eau nécessaire à sa mise en place. Ils permettent également de réduire la ségrégation et d'améliorer l'aspect du béton au décoffrage.
Adjuvants accélérateurs de durcissement: Les adjuvants accélérateurs de durcissement sont utilisés pour réduire le temps de prise du béton, ce qui permet un décoffrage plus rapide et une mise en service plus précoce des structures en béton.
Adjuvants superplastifiants: Les adjuvants superplastifiants sont utilisés pour réduire la teneur en eau du béton sans altérer sa consistance. Ils permettent d'obtenir un béton très fluide et facile à mettre en place, tout en conservant ses propriétés mécaniques.
Effets des adjuvants sur le béton: Les adjuvants peuvent améliorer la résistance au gel/dégel, la maniabilité, la cohésion et l'aspect du béton. Ils peuvent également réduire la ségrégation et faciliter la mise en place du béton.
Caractéristiques du ciment: Le ciment est désigné par une dénomination qui indique sa composition, sa résistance et ses caractéristiques complémentaires. Il existe différentes familles de ciments, telles que le ciment Portland, le ciment de haut fourneau et le ciment pouzzolanique, qui sont utilisées dans différentes applications.
Classes de résistance du ciment: Le ciment est classé en fonction de sa résistance caractéristique à 28 jours, exprimée en MPa. Les classes de résistance les plus courantes sont 32,5, 42,5 et 52,5. Il existe également des sous-classes de résistance qui indiquent la résistance à 2 jours.
Exemple de dénomination du ciment: La dénomination du ciment indique sa composition, sa résistance et ses caractéristiques complémentaires. Par exemple, CEM II/B-M(S-V) 42,5N PM-ES-CP2* indique un ciment Portland composé avec du laitier granulé de hauts fourneaux et des cendres volantes siliceuses, de résistance 42,5 MPa, adapté aux travaux en eau à haute teneur en sulfates et à faible chaleur d'hydratation initiale.
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