OFPPT ROYAUME DU MAROC

SECTEUR : BTP SPECIALITE : CHEF DE CHANTIER TRAVAUX PUBLICS NIVEAU : TECHNICIEN (APC) J uin.2007 MODULE 05 CONNAISSANCE DESESSAIS DES MATERIAUX Office de la Formation Professionnelle et de la Promotion du Travail DIRECTION RECHERCHE ET INGENIERIEDE FORMATION RESUME THEORIQUE & GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 1 REMERCIEMENTS La DRIF remercie les personnes qui ont contribu llaboration du prsent document. Pour la supervision : M. KhalidBAROUTIChef projet BTP Mme NajatIGGOUT Directeur du CDC BTP M. AbdelazizEL ADAOUI Chef de Ple CDC /BTP Pour la conception :

Mr J IGOREANUDORUFormateuranimateurau CDC /BTP Pour la validation : Mme GUNINA FatnaFormatrice animatrice au CDC /BTPMr TABTIMohamedFormateuranimateur au CDC /BTP Les utilisateurs de ce document sont invits communiquer la DRIF toutes les remarques et suggestions afin de les prendre en considration pour lenrichissement et lamlioration de ce programme. DRIF OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 2 SOMMAIRE : Prsentation du module . I.Rsum de thorie :

1.Les caractristiques des granulats. a)Caractristiques physiques b)Caractristiques mcaniques 2.Les caractristiques techniques du boisa)Les proprits physiques .. b)Les proprits mcaniques . II.Guide de travaux pratique . Prlvement dchantillons .. Masse volumique apparente dun sol en place .. Les limites dAtterberg La limite de retrait Essai Proctor Essai C.B.R. (Californien Bearing Ratio) . Essai de sdimentation ..Analyse granulomtrique Equivalent de sable . Essai de prise pour ciment . Essai du cne dAbrams (slump-test) ... III.Evaluation de fin de module IV.Liste bibliographique OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 3 MODULE 5 : CONNAISSANCE DES ESSAIS DES MATERIAUX Dure : 72 heures OBJECTIF OPERATIONNEL DE PREMIER NIVEAU DE COMPORTEMENT COMPORTEMENT ATTENDU Pour dmontrer sa comptence, le stagiaire doit raliser des essais en laboratoire, sur les matriaux, selon les conditions, les critres et la prcision qui suivent.

CONDITIONS DEVALUATION A partir : Des connaissances accumules,Des rgles quil doit suivi, Utilisation correcte de lquipement dun laboratoire; A laide : Des essais laborer, Exploitation juste des rsultats, Dune documentation pertinente :lois, rglements, etc. CRITERES GENERAUX DE PERFORMANCE Respect des rgles dlaboration des essais, Exploitation juste des rsultats obtenus, Mode demploi correcte du matriel; OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 4 OBJECTIF OPERATIONNEL DE PREMIER NIVEAU DE COMPORTEMENT PRECISIONSURLECOMPORTEMENTATTENDU CRITERESPARTICULIERS DEPERFORMANCE A.Connatre les essais pour le bton frais. B.Connatre les essais pour le bton durcis. C.Connatre les essais des sols in situ. D.Connatre les essais des sols in laboratoire. Essais pour ciment; Essais pour granulats; Essais pour leau de gchage; Essais pour adjuvants; Essais de maniabilit; Dtermination du temps de vibration; Essai de compression centrique; Essai de traction directe; Essai de traction par fendage; Essai de traction par flexion; Porosit et absorption; Essais non destructifs; La mthode de la table ou vrine; Pntromtre statique; Pntromtre dynamique; Mthodes de forage; masse volumique apparente; limite dAtterberg; essai Proctor; essai Californian Bearing Ratio; essai de Casagrande; essai de sdimentation; etc. OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 5OBJECTIFS OPERATIONNELS DE SECOND NIVEAU LE SRAGIAIRE DOIT AVOIR LES SAVOIR, SAVOIR FAIRE OUSAVOIR TRENECESSAIRES POUR LATTEINTE DE LOBJ ECTIF DE PREMIER NIVEAU, TELS QUE : A)Avant dapprendre connatre les essais pour le bton frais, le stagiairedoit : a)Connatre les composants dun mlange du bton , b)Connatre les essais ncessaires pour chaque composant, c)Connatre les phases quand ces essais sont ncessaires; B) Avant dapprendre connatre les essais pour le bton durcis, le stagiaire doit : a)Connatre la mthode de prlvement des prouves , b)Connatre les mthodes de conservation des prouves jusqu lessai, c)Connatre les dlais ncessaires pour effectuer ces essais; C) Avant dapprendre les essais des sols in situ, le stagiaire doit : a)Connatre les diffrents types des sols, b)Connatre les mthodes pour identifier un type de sol, c)Connatre le mode de distribution des efforts en sols; D) Avant dapprendre les essais des sols en laboratoire, le stagiaire doit : a)Connatre les mthodes dchantillonnage des matriaux pour essais, b)Connatre les abaques de donns pour dterminer les rsultats des essais, c)Connatre limportance de ces essais pour la stabilit et la sret des btiments; PRESENTATION DU MODULE OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 6 Le module : Connaissance des essais des matriaux , sapprend pendant le premiresemestre de formation, donc dans le premier anne de formation. Cet module est conu autour du processus de la construction de btiment. Les thmes dvelopp recouvrent la fois des tapes de lacte de construire (tudes, excution) et des thmes transversaux ( contrle/auto contrle, relation client fournisseur). Limportance des grandes tapes de droulement des activits dapprentissage des Connaissance des essais des matriaux , est de connatre le but et les objectifs suivants : Pouvoir dfinir les principaux essais des matriaux ; Connatre les modes opratoires des essais ; Comprendre limportance des essais des matriaux ; Matriser les rgles dexploitation des rsultats ; Grer et organiser les essais ncessaires pour un chantier ; Dure : 72 heures Thorie=18 heures Pratique =48 heures Epreuve = 6 heures OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 7 MODULE N 05 : CONNAISSANCEDESESSAISDESMATERIAUX RESUME DE THEORIE OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 8 I.1. Les caractristiques des granulats I. 1. a. Caractristiques physiques I.1. a. 1. Dimensions nominales Dfinition :les granulats sont des graines de sol avec les dimensionsentre 0,08 mm et 80 mm. Au-dessous de 0,08 mm on trouve les fillers, farines ou fines ; et au-dessus de 80 mm on trouve les moellons ou les galets. Les dimensions nominales reprsente la longueur du ct form par les trous des tamis. Ces dimensions nominales (d ou D, en mm) sont normalises comme ensuite : 0,0800,100 0,125 0,160 0,200 0,250 0,315 0,400 0,500 0,630 0,8001,000 1,250 1,600 2,000 2,500 3,150 4,000 5,000 6,300 8,000 10,00 12,50 16,00 20,00 25,00 31,50 40,00 50,00 63,00 80,00 La terminologie usuelle des granulats, selon leurs dimensions nominales est indique dans la norme : NFP 18.101 ; et on trouves les catgories suivantes : -Classes granulaire un granulat est caractris du point de vue granulaire, par sa classe d/D ; cela signifiant que (d) dsigne la plus petite dimension et (D) la plus grande dimension des grains (par exemple : 20/40 mm) ; -Granulat lmentaire est un granulat entirement retenu sur le tamis D(i) ; et passant entirement travers le tamis D(i+1) ; o D(i) et D(i+1) sont dimensions nominales conscutives ; -Granulat compos est un mlange de deux ou plusieurs granulats lmentaires diffrents, tous les granulats commerciaux entrent dans la classe des granulats composs ; II.1. a. 2. Granulomtrie Dfinition : la granulomtrie permet de dterminer lchelonnement desdimensions des grains contenus dans un granulat. Lanalyse de granulomtrie consiste tamiser le granulat sur une srie de tamis maille carre, de dimensions douverture dcroissantes et peser le refus sur chaque tamis. Les ouvertures carres des tamis sont normalises de 0,08 80 mm.Selon les dimensions de granulat, on a les sables (de 0,08 5 mm.) gravillons (de 5 20 mm.) et cailloux (de 20 80 mm.)A leur tours, chacune de ces catgories se divise en trois classes dlments : fins, moyens et gros.

OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 9 Si on prend sur ordonn les dimensions de mailles des tamis et sur abscisse le pourcentage de granulat qui reste sur chaque tamis, on peut tracer une courbe qui sappelle la courbe granulomtrique dun mlange de granulats. La forme idale dune courbe granulomtrique est reprsente sur le schma ci-dessous : OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 10 APPELATION MAILLE DES TAMIS Fillers, farines ou fines 80 mm La courbe granulomtrique exprime les pourcentages cumuls, en poids, de grains passant des tamis successifs. Par exemple un sable 0/5 peut se composer de 95% de grains de 2,50 5,00 mm et de 5% de grains de 0 2,50 mm ; il est donc indispensable de fixer la proportion de grains fins, moyens, et gros. La forme de la courbe granulomtrique renseigne immdiatement sur la granularit du granulat, comme en suite : -courbe en forme de doucine granulat courant (bon) ; -courbe convexe vers le haut granulat riche en lments fins ; -courbe concave vers le bas granulat pauvre en lments fins ; -courbe prsentant un palier il manque les lments moyens ; III.1. a. 3.Module de finesse Dfinition : le module de finesse dun granulat est gale au 1/100 me de la somme des refus, exprims en pourcentages de poids sur les diffrents tamis de la srie suivante : 0,08 ; 0,016 ; 0,315 ; 0,63 ; 1,25 ; 5,0 ; 10,0 ; 20,0 ; 40,0 ; 80,0 ; Onpeut constater que le module de finesse sera dautant plus petit que le granulat sera plus riche en lments fins. Les essais ont montr que les sables ayant un module de finesse voisin de 2,5 ; donne les meilleurs rsultats pour la fabrication du bton. La relation de calcul est : 100 (q1 +q2 +q3 +q4) Sable nr. 1 =--------------------------------- ; 100 OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 11 IV.1. a. 4.Le coefficient daplatissement Dfinition : le coefficient daplatissement, coefficient volumtrique moyen, cest le rapport entre le volume absolu des grains du gravierconsidr et le volume des sphres circonscritescorrespondantes. V Moyen = -------------- x d3 6 Dans ce cas un faible coefficient correspond un chantillon de gravier contenant beaucoup deplaquettes et daiguilles. Il est ncessaire que les coefficients daplatissement pour le gravier soient au moins : -les gravillons :V >0,15 ; -les cailloux : V >0,11 ;Un granulat de forme anguleuse est prjudiciable une bonne maniabilit du bton, la compacit et la rsistance mcanique des mortiers et btons. I. 1. b.Les caractristiques mcaniques des granulats Les caractristiques mcaniques des granulats ne sont pas dtermines par des essais habituels de traction ou de compression, mais par des essai tenant de reproduire certaines sollicitations propres des usagers spcifiques des granulats, comme par exemple : le degr dusure pour les granulats des btons routiers. I. 1. b. 1.Lessai Los Angeles Dfinition : le principe de cet essai est la dtermination de la rsistance la fragmentation par chocs et lusure par frottements rciproques. Cet essai fait lobjet des normes NFP 18.573 et lessai concerne les pierres casses ainsi que les grains concasss. La machine Los Angeles comporte un cylindre creux en acier, ferm ses deux bouts, dun diamtre intrieure de 711 mm et ayant une longueur intrieure de 508 mm. Le cylindre est mont sur deux axes fixs sur ses fonds et il y a une ouverture latralement sur le cylindre pour lintroductiondes granulats. La charge abrasive (dune manire qui use par frottement) est constituepar des boulets de fonte en nombre prcis. OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 12 Lchantillon dessai comporte un granulat propre et dessch ltuve, qui doit se rapprocher le plus possible de la granulomtrie relle utilise pour les travaux. La machine est mise en route la vitesse de 30 33 tours par minute, en adoptant un cycle de 500 ou 1000 tours suivant la granulomtrie. Lchantillon est tamis et lon recueille le refus que lon pse ; on calcule ensuite le pourcentage dusure : (poids initial poids finale) L0A0 =---------------------------------------- X 100 ; Poids initial Le coefficient Los Angeles calcul partir du passant au tamis de 1,6 mm mesur en fin dessai, caractrise le granulat. On peut admettre que lessai est satisfaisant lorsque le pourcentage dusure est infrieur 25 ou 30%. Pour des granulats susceptibles dtre soumis aux effets de gel, on peut mesurer le coefficient Los Angeles aprs une srie de 25 cycles gel/dgel (-25C ;+25C) et le comparer au coefficient de rfrence. En pratique un moyen de contrle plus simple consiste de placer le granulat entre deux plaquettes dacier de 5 mm dpaisseur et de le soumettre une pression statique. Dans ces conditions un gravillon 5/10 doit rsister une pression de 16 kg ; pendant que un gravillon 10/20 doit rsister une pression de 26 kg. I. 2.La caractristique technique du bois I. 2. A.Les proprits physiques I. 2. A. 1. LA COULEUR. Dfinition : cest limpression visuelle due aux pigments propres chaquearbre. Leboisdechaqueespcedarbreprsenteunecouleurquiluiestpropre. Ellevarielgrementaveclanaturedusol,leclimat,lesmaladiesetles blessures de larbre. La couleur du bois travers le monde varie du blanc au noir en passant par le jaune, le rouge, le violet, etc. Lair et la lumire influent sur la teinte des bois dbits : elle saccentue pour les rsineux, le chne, lacajou ; elle sattnue pour laune, le bois de rose, etc. Un bois altr prsente toujours une coloration anormale. OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 13 I. 2. A. 2.LODEUR. Dfinition : Particularits perceptibles de manire olfactive. La scrtion des produits labors par larbre donne au bois une odeur spcifique plus au moins forte qui saffaiblit au schage. Lodeur est : assez forte pour le bois du cdre, du cyprs, du thuya ; agrable pour la bois de rose ; nausabonde lorsque le bois est altr. I. 2. A. 3. HYGROSCOPICITE. Dfinition : aptitude du bois absorber lhumidit de lair. Facteurs influents : essence ; lieu et conditions de croissance ; partie de larbre concerne ; temprature ambiante et tat hygromtrique de lair. Leau dans le bois, peut tre dans les formes suivantes :- Eau libre : Remplit les cellules quand leurs membranes sont saturation. - Eau dimprgnation : Situe dans les membranes cellulaires. - Eau de constitution : Avec la matire ligneuse, fait partie de la composition chimique du bois. La norme de rfrence (internationale) fixe 12% le taux dhumidit. Dnomination de rfrences Variations I. 2. A. 4.Humidit Dans larbre vivant, le bois est gorg deau. Le bois vert est inemployable : on doit attendre quils soient secs. OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 14 Cettedessiccationdemandedutempsparcequeleau,retenueparles substancescollodalesquiformentlamassedubois,nepeuttrelibre quaprstransformationlentedecessubstances :cestlephnomnede vieillissement.Dellobligationdenemettreenuvreleboisquassez longtemps aprs abatage ou de le vieillir artificiellement.Quand le bois est en quilibre dhumidit avec latmosphre ambiante on dit quil est sec lair : normalement il contient alors 15% de son poids deau. Maisconstamment,enraisondesanaturechimique,lateneureneaudu bois se modifie : dans lair humide il prend de leau, il en perd dans lair plus sec. Il en rsulte des variations de volume, gonflement ou retrait.Mais le bois tant anisotrope, gonflement et retrait sont ingaux dans les trois sens :axial,radial,tangentiel.Leboissedforme :iljoue,sevoile,se gondole. Lhygroscopicit et rtractibilit qui en sont la consquence,ont des effets fcheux pour certains emplois, notamment en menuiserie. On distingue : leau de constitution combine avec la matire ligneuse qui disparat avec : - la destruction du bois ; - leffet dune chaleur prolonge. leau dimprgnation contenue dans les membranes des cellules ; leau libre qui remplit les vides des tissus lorsque les membranes cellulaires sont satures deau. a) - Lvaluation du degr dhumidit H%. Cest la teneur dun bois en eau par rapport son poids ltat sec. On lvalue : a.1) par peses. Pour obtenir une mesure prcise, il faut connatre le poids dprouvettes ltat : - humide ; - puis anhydre, aprs un sjour prolong dans une tuve. H% = - Ph tant le poids de lprouvette ltat humide ; - Po le poids de lprouvette ltat anhydre. Technique opratoire : dcouperauminimumtroiscubesde20mmdarteplusde60cmde lextrmit dune planche (fig. ; 1 et 2); placerimmdiatementlesprouvettesdbarrassesdeleursbavures dusinagedansunetuvechauffe100105C,ventile,jusqu lobtention dun poids constant (fig. 3, photo 4); peser les prouvettes avec une balance trs sensible ; calculerlamoyennearithmtiquedupoidsdesprouvettes(conserverces derniresdansundessiccateurchloruredecalciumsiellesnesontpas peses immdiatement la sortie de ltuve). Ph - Po Po X 100 OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 15 Exemple : Le degr dhumidit du bois, si Ph =30 gr,Po =25 gr, est : X 100 =20% Sur 100 Kg de bois, il y a 20 Kg deau et 80 Kg de matire sche. Remarque : Lopration dcrite : est assez longue raliser ; elle dtruit la pice de bois puisquil faut dtacher des cubes loin des extrmits ; mais elle permet dtalonner les appareils lectriques. a.2) avec des hygromtres lectriques aliments en courant par une magnto, le secteur ou une pile comme sur la figure ci-dessus. Ils donnent immdiatement le degr dhumidit des bois compris entre 6 et 25 % 1 % prs. Ils sont utiles : lors de transactions commerciales ; au cours des oprations dusinage et de collage pour prvenir les dformations des pices causes par une rpartition irrgulire de lhumidit. Ces appareils ne peuvent servir lorsque le bois : est mouill par la pluie, la rose ou le brouillard ; sort dun schoir ; est recouvert de peinture, de vernis ou dencaustique. 30 25 25 OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 16 Deux types dhygromtres : lhygromtre rsistance lectrique, dun usage courant ; La technique dutilisation de lappareil consiste : ltalonnerpourlessencedontledegrdhumiditest mesurer ; placerleslectrodesplatesoupointesplusde50cmde lextrmit des pices de bois ; lire le degr dhumidit indiqu sur un cran lhygromtre capacit lectrique du bois fonctionnant avec un courant haute frquence. Peu utilis, Il exige pour viter les erreurs de mesure : de connatre la densit prcise du bois ; dappliquer les lectrodes sur des surfaces parfaitement planes. b) - Les variations du degr dhumidit du bois. b.1) le bois de larbre sur pied, contient une grande quantit deau qui varie avec les essences. Ledegrdhumiditdunboisvertprovenantdunarbrefrachementabattu varieentre40et60%etparfoisplus.Cettehumiditnestpasrpartie uniformmentdanstoutelamassedubois :elleestplusgrandeaupied quau sommet de larbre, plus grande aussi dans les tissus vivants (aubier) que dans les tissus morts (duramen) o leau ne circule plus. b.2) plong dans leau, le bois peut en absorber jusqu 200 % de son poids tandis quil conserve des gaz dans ses tissus. b.3) le bois expos lair perd : dabord, leau libre. On dit que le point de saturation est atteint lorsque leau dimprgnation seule subsiste. Il varie autour du 30 % selon les essences ; puis, leau dimprgnation. Sous le climat tempr, cette eau squilibre aprs un certain temps 13 % pendant les mois secs, 17 % pendant les mois humides (moyenne 15 %). c)Le degr de lhumidit dutilisation A chaque type datmosphre, correspondent : une temprature et un tat hygromtrique de lair ; un degr dhumidit dquilibre des bois. Le retrait ou le gonflement du bois sont vits lorsque le degr dhumidit indiqu ci-dessous est respect. OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 17 Degr dhumiditQualification du boisEmploi du bois Au-dessus de 30 %VertConstructions hydrauliques 30 23 %Mi-secConstructions expos la pluie 22 18 %Commercialement secConstructionsdansunlocal ouvert 17 13 %Sec lairConstructionsdansunlocal chauff Au-dessous de 13 %DesschConstructions dans un local trs chauff 0 %AnhydrePas utilis d)Limportance de connatre lhumidit La teneur en humidit dun bois agit : -sursesqualitsdeconservationlairlibre.Au-dessusde20% dhumidit, la vie des champignons est favorise. -sursespropritsmcaniques.Au-dessous du point de saturation, les proprits mcaniques statistiques du bois samliorent progressivement au fur et mesure que le degr dhumidit diminue. -sur ses dimensions radiales et tangentielles I. 2. A. 5. LA RETRACTABILITE Cest la proprit du bois de diminuer de volume et de dimensions lorsque son degr dhumidit sabaisse au dessous du point de saturation. Elle se manifeste diffremment dans trois directions orthogonales : axiale, radiale et tangentielle. Lorsque le bois : perd de lhumidit, son volume diminue et il prend du retrait ; absorbe de lhumidit, son volume augmente et il gonfle. La rtractibilit du bois est en rapport avec : sa densit ; un bois dur, dense, nerveux (chne, htre) connat un retrait important ; la largeurs des cernes ; un chne avec des cernes larges est plus nerveux et prsente un retrait plus important quun chne accroissements fins, comme sur le schma ci-dessous : OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 18 Les effets de la rtractabilit ne changent pas avec lge du bois. On distingue : a) Le retrait volumtrique total B%. Cestlavariationdevolumeentreltatsaturetltatanhydredubois.Elleest sensiblement proportionnelle aux variations dhumidit : B % = ; Vs = tant le volume de lprouvette ltat satur ; Va = le volume de lprouvette ltat anhydre. Rtractibilit totaleQualification des boisUtilisation 20 15 %Fort retraitGrumes grandes fentes de dessiccation dbiter rapidement : chne, charme, frne. 15 10 %Moyen retraitGrumes fentes moyennes, conserves en bois rond : rsineux. 10 5 %Faible retraitGrumes petites fentes : en menuiserie et droulage : peuplier. b) La valeur du coefficient de rtractibilit volumtrique (v). Il mesure laptitude du bois changer de volume. Lorsque le coefficient de rtractabilit volumtrique (v) et le retrait volumtrique (B) sont faibles, le bois se dforme peu. Si aest le coefficient de rtractibilit axiale, rradiale, ttangentielle, v volumtrique, la rtractibilit volumtrique est pratiquement : v = r + t. Vs - Va Va x 100 OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 19 La lecture du graphique ci-dessus permet de constater que: a) quen direction axiale, le retrait est trs faible et pratiquement ngligeable (a) b) quen direction transversale, le retrait tangentiel (t) est une fois et demie trois fois plus fort selon les essences que le retrait radial (r). Valeur du coefficient de rtractibilit Qualification des bois Utilisation 0,55 % 1% 0,35 % 0,55% 0,15 % 0,35% Trs nerveux. Nerveux Peu nerveux Bois dbiter sur quartier : chne dur, Bois de qualit charpente : chne Bois de qualit menuiserie et bnisterie : rsineux, noyer Remarque : Le degr dhumidit au point de saturation est donn par la formule : S% = dans laquelle (B) et (V) sont les grandeurs qui viennent dtre dfinies. Mthodes de calcul : on utilise au minimum 3 prouvettes cubiques de 20 mm darte dont on connat le volume par : - calcul 1/10e prs ; - le volume deau ou de mercure dplac, les prouvettes tant enduites dune mince couche de paraffine. c)La rpercussion du retrait. Il se manifeste : -transversalement, ce qui cause des fentes (fig.12 et 13) et modifie les dimensions des pices de bois. Le retrait moyen pour 1% de variation du degr dhumidit est : radialement pour : - les bois tendres (rsineux, chne tendre) =0,10 0,15 % ; - les bois durs (freine, chne dur)=0,15 0,20 %. tangentiellement pour : -les bois tendres ...=0,20 0,30 % ; -les bois durs .=0,30 0,40 %. B V OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 20 Problme rsoudre : Quel retrait radial subit un madrier en pica (bois tendre) de 230 mm de large si, au cours du schage, le degr dhumidit baisse de 25 15 % ? - Le retrait est : 0,15 x (25 -15) =0,15 x 10 =1,50 %

dou1,50 x 230 100 La forme des pices de bois (comme sur la figure ci-dessous) Les planches dbites radialement (R) se rtractent peu en largeur, 3 fois plus en paisseur, Elles restent planes. Les planches dbites tangentiellement aux couches annuelles sont : - sur faux quartier (FQ). Elles restent planes et se rtractent surtout en largeur. Elles conviennent pour les surfaces larges ; - sur fausse dosse (FD). Elles se cintrent en forme de tuiles romaines cause des lments tangentiels plus rtractables que les lmentsradiaux. Elles conviennent aux surfaces troites. Remarques : Les fentes de schage ont lorientation des rayons ligneux. Les pices de bois o reste le cur de larbre se dforment au schage et sont inutilisable (fig. 15). b) longitudinalement. Normalement, le retrait est de lordre de 0,2 0,3 %. Il cre des tensions internes lorsque lhumidit du bois nest pas rpartie uniformment. Cela occasionne des dformations au cours des usinages et aprs la mise en uvre des bois. Le retrait anormal de 1 2 % de certains bois (veine rouge, bois de tension et de compression) donne des pices gauches inutilisables (fig. 16 et 17). D - Les remdes la rtractabilit. Ils consistent : dbiterlesboisnerveuxsur quartier ; utiliserdesboisdontledegr dhumiditestquilibravecltat hygromtrique de lair ambiant ; mettreenuvre,pourcertains travaux,desboisdontlesretraits radialettangentielsont sensiblementlesmmes ;ex. : lacajou, le noyer, le tilleul ; laisserdujeudansles embrvements en bois de fil ; enrober dune couche protectrice les bois mis en uvre. =3,45 mm OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 21 I. 2. A. 6. LA DENSITE OU POIDS SPECIFIQUE APPARENT Cest le rapport de la masse au volume mesur au mme tat dhumidit. On distingue deux termes : -la densit relle du bois, celle de la cellulose et de la lignine qui constituent les parois des cellules : 1,54 environ ; -la densit correspondant au volume du bois. Elle est infrieure la densit relle cause des vides cellulaires. Elle varie avec les essences, leur condition de vie et leur degr dhumidit. a)Lvaluation de la densit du bois A laide dprouvettes de 20 mm darte, on calcule : -la densit DH un degr dhumidit H au dessous du point de saturation en appliquant la formule : DH = MH, tant la masse en grammes de lprouvette, VH, le volume en cm de lprouvette. - la densit DH un degr dhumidit H en connaissant le degr dhumidit H du bois avec la formule : DH =DH [ 1- - v, tant le coefficient de rtractabilit, - H, le degr dhumidit. -la densit D15 au degr dhumidit de15% avec la formule : D15 =DH [1-] ] ] b) La valeur de la densit des rsineux et des feuilles Les valeurs usuelles pour la densit des diffrents types du bois, on peut le trouver dans le tableau suivant : MH VH (1 v) ( H - H)100 (1 - v ) ( H -15 ) 100 OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 22 Densit 15% Qualification des bois Exemples titre indicatif Au-dessous de 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 0,7 Au-dessous de 0,7 Au-dessous de 0,5 0,5 0,65 0,65 0,80 0,80 1,00 Au-dessous de 1,00 Rsineux Trs lgers Lgers Mi-lourds Lourds Trs lourds Feuillus Trs lgers Lgers Mi-lourds Lourds Trs lourds Pin Weymouth Epica, sapin Pin sylvestre Pin de laricio, mlze Pitchpin Tilleul, okoum Peuplier, aune, avodir Chne, frne, htre, Charme, sorbier, Azob. c)Les variations de densit. La densit peut varier selon le point du prlvement. Les causes en sont : la vie de larbre influence par la nature du sol, le climat, laltitude et le traitement de la fort ; le dveloppement plus ou moins important du bois de printemps (initial) et celui dt (final) dans les cernes ; On constate des variations de densit suivant : la largeur des cernes ; chez les rsineux, avec : - des cernes fins et rguliers, la densit est forte,- des cernes larges, elle est plus faible. chez les feuillus : - homognes, la densit des bois est indpendante de la largeur des cernes, - htrognes, elle augmente avec lpaisseur du bois dt. la partie de larbre : le bois de la patte est dense ; le bois des branches : - de rsineux est plus dense que celui du tronc ; -de feuillus est moins dense que celui du tronc. I. 2. A. 7.LA DILATATION .

Souslinfluencedelachaleur,leboissedilatemaisenmmetemps,il prendreduretraitavecunepertedhumidit.Ladilatationduboisest ngligeable, le retrait tant plus important. OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 23 LecoefficientdedilatationKduboisestlepourcentagedelavariation dimensionnelle%(sensaxial,radialettangentiel)pouruncartde temprature de 1C.

K = l - tant la longueur initiale,n - la variation de longueur,t2 t1est lcart de temprature. Lecoefficientdedilatationesthuitdixfoisplusimportantdanslesens transversal que dans le sens axial. MatriauxCoefficient de dilatabilit Bois (sens radial ou tangentiel)Bois (sens axial) 0,514 x 104 0,060 x 104 Remarque :Lafaibledilatationduboisdanslesensaxialfaitquonlutilise pour construire : des instruments de mesure et des appareils scientifiques ; des charpentes qui nexercent pas une forte pousse sur les murs en cas dincendie comme les charpentes mtalliques. I. 2. A. 8.LA CONDUCTIBILITE THERMIQUE. Le bois est mauvais conducteur de la chaleur cause : de sa structure cellulaire qui emprisonne de lair, de sa composition cellulosique. Laconductibilitthermiqueduboisvarieaveclesessences,ledegr dhumidit et le sens de la transmission. Elle est plus grande dans le sens axial que dans le sens transversal. 1Lecoefficientdelaconductibilitthermique(lambda).C estla quantit de chaleur qui traverse un mtre carr de bois dun mtre dpaisseur, parheure, pour une diffrence de temprature de 1C entre les deux faces, exprime en Watt/mC (1W =0,860 kcal/h, 1 kcal/h =1,163 W). Matriaux Coefficient en kcal/h Panneaux de fibre de boisBois de rsineux (sens axial) 0,03 0,04 0,15 0,20 2LeCoefficientdeconductibilit(C) caractrise lchange thermique en fonction de lpaisseur de la pice de bois. n l (t2 t1) OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 24 C =

O (e) est lpaisseur, en mtres. Exemple : Le Coefficient de conductibilit dun panneau de fibres de 1 cmdpaisseur est : ==3 I. 2. A. 9.LA CONDUCTIBILITEPHONIQUE. Lorsquune nergie sonore frappe un corps sparant deux milieux : une partie de lnergie est rflchie ; une partie est transmise dans lautre milieu ; une partie est absorbe par le corps lui-mme. Lamortissement du bruit avec quelques matriaux bois. Absorption du bruit en (%) de la puissance reue suivant les frquences. Matriaux Epaisseur, en (cm) 256 1 0244 096 Rsineux massif Panneaux de fibres 2,00 1,20 12 218 30 11 30 Le bois et ses drivs sont intressants pour amoindrir les phnomnes dcho et de rsonances. 3.1.10 LA CONDUCTIBILITEELECTRIQUE. Le bois sec est mauvais conducteur de llectricit. Sa rsistivit dcrot avec unelvationdudegrdhumiditpourresterconstanteau-dessusdupointde saturation. Pour un mme degr dhumidit, la rsistance lectrique du bois dpend de lessence, de la densit et du sens dans lequel les mesures son faites. Elleest24foisplusimportantedanslesensaxialquedanslesens transversal, plus forte tangentiellement que radialement. Larsistancelectriquecrotavecladensitdesbois.Elleestplusleve pour les essences qui contiennent desrsines et des huiles que pour celles qui en sont dpourvues. Le bois sec : enrob de peinture ou de verni convient pour un courant basse tension ; baklis convient pour un courant haute tension. Degr dhumidit en H %Rsistivit transversale en mgohms/cm 722 000 e 0,03 0,01 OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 25 I. 2. B. Les proprits mcaniques du bois Ces proprits sont tudies exprimentalement par des essais en laboratoire avec des appareils appropris. Les essais permettent de dterminer : la contrainte la rupture en faisant agir une force croissante jusqu' la rupture ; elle est exprime en kilogrammes par centimtre carr sur la section de la pice (kgf/cm2) ; la contrainte admissible ou fatigues de scurit (R) utile pour calculer les sections des pices mises en uvre. Au cours de ces essais, lon tient compte : 1 De la densit du bois qui peut varie suivant : a) la vie de larbre qui se droule sur un trs long temps ; b) la structure diffrente du bois de printemps et du bois dt. 2 De lhumidit - la rsistance mcanique du bois est : a) constante au-dessus du point de saturation ; b) variable au-dessus de ce point. Elle diminue avec une augmentation du degr dhumidit entre ltat anhydre et le point de saturation. Par exemple, en compression axiale, la rsistance du bois baisse de 4% pour 1% dhumidit en plus. Remarque : Un coefficient de correction dit tenue dhumidit est appliqu pour les calculs de compression axiale et de flexion lorsque les prouvettes prsentent un degr dhumidit infrieur 15%. Pour les autres essais, on nglige cette correction si les prouvettes possdent un degr dhumidit voisin de 15%. I. 2. B. 1.LA RESISTANCE A LA COMPRESSION Lanisotropie du bois se manifeste lorsquil subit les effets de compression : dans le sens axial, en bout, le bois se rvle dur et rsistant (fig.19) ; dans le sens transversal, de flanc, le bois est assez tendre et peu rsistant I. 2. B. 1. a. LA COMPRESSION AXIALE - dite en bout . Pour les pices courtes quand leur longueur ne dpasse pas cinq fois la largeur du plus petit ct. La mthode dessai - consiste craser un prisme de base carre mesurant 2 cm de ct et 6 cm de hauteur entre les plateaux dune machine qui donne la charge de rupture de lprouvette comme sur la figure ci-dessous : OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 26 Lclatement de celle-ci se produit :selon un plan de faible rsistance (plan radial) ; OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 27 par glissement et cisaillement des lments suivant un plan oblique laxe (fig.22, ci-dessus) ; ou par la combinaison des deux phnomnes ci-dessus ; Trois grandeurs sont mesurer : -la rsistance la compression axiale dans ce cas la contrainte de rupture (C) en Kgf/cm est donne par la formule : C = N - tant la compression en Kg, S, la surface en cm, perpendiculaire la direction de leffort N. Lacorrectiondelacontraintepourundegrdhumiditde15%sefaiten appliquant la formule suivante : C15 = Ch [1+cH(H-15)] Ch =est la rsistance la compression au degr dhumidit H ; c =le coefficient de tenue lhumidit exprimentalement qui est de 0,04 en moyenne. Cette correction permet dtudier linfluence du bois dt plus ou moins dvelopp sur la rsistance du bois. - la cote de qualit spcifique (Sp) du bois est donne par la relation entre la rsistance la compression et la densit : Sp = C15__ 100 x D15

Comprisentre9et20,ellerestepeuprsfixepourchaqueessence.Les valeurslespluslevescaractrisentlesboisquirsistentlemieuxla compression. Par valeur dcroissante, ce sont : - les rsineux tendres, lpica, le sapin (cote 18 20) ; - enfin, les feuillus durs (cote 9 14). -la cote de qualit statique (St). St = C15 100 x D15 Cettequalitpermetdeclasserlesboispourrpondreauxexigencesde lindustrie.Lesboisayantunecotesuprieure8sontrecherchspourles constructions mcaniques. NS OFPPT/DRIF/CDC/BTP Chef De Chantier Travaux Publics Rsum De Thorie Et Guide De Travaux Pratique Module 05 : Connaissance Des Essais Des Matriaux 28 Remarque : Pratiquement, on utilise : St Sp

Pour les pices longues quand leur longueur dpasse cinq fois la plus petite dimension transversale. Danscecaslarupturedespiceslonguessefaitparflambageouflexion latralesousunechargedautantplusfaiblequeleurlancementestplus grand.Les pices longues peuvent : tre simples ou composes ; supporter une charge centre ou excentre ; Rsineux Feuillus

Cote statique St = C 15 / 100 D15 Catgories Rsistance C15 K g f / Cm2TendresMi dursDurs Infrieure Moyenne Suprieure 250-350 350-450 450-600 9.5 8.5 7.5 Cote spcifiqueS =C15 100 D215 20 1515 12,512,5 10 TendresMi dursDursTrs dursCatgories C15 St C15 St C15 St C15 St Infrieure Moyenne Suprieure Kgf/cm2 200-300 300-400 400-600 8 Kgf/cm2275-375 375-475 475-600 7 Kgf/cm2400-500 500-700 700-800 7 Kgf/cm2 500-600 500-800 800-1000 8 Cote spcifique20 12,512,5 99 8