Cours Granulats

7/22/2019 Cours Granulats

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M at ér iaux de car r ière etM at ér iaux de car r ière et

Univers it é Sult an Mo ulay SlimaneFacult é des S ciences et Techniques

Départ ement des S ciences de la Terr eLaborat oire Géores so urces et Environnement

LST_GéoressourcesLST_Géoressources

LS T_Géomat ique LS T_Géomat ique

Prof. Bar akat A .



1 . Int rod uct ion

2 . Propr iét és des m at ér iaux de const r uct ion

3 . Dif f érent s mat ér iaux de const ruct ion et leurs pr opr iét és

4 . Génér alit é s ur la Durabilit é des mat ér iaux de const r uct ion

Plan du cours

5 . Quelques exemples de dégr adat ion



M at ér iaux de car r ière

Depuis t oujours l 'Hom me ut i lise les m at ériaux nat urelsdu sous-s o l, les roches , pour ses indus t r ies et sescons t r uct ions .

1 . Int rod uct ion

, ,dat ent d 'environ 2 M a. Depuis, l'humanit é n 'a cess éd'ext ra ire les d ivers es mat ières minérales dont e lle abesoin pour vivre et s e développer.

Par déf init ion, on nomm e roche t out m at ér iau cons t it ut ifde l’écor ce t er res t re.



Une car r ière es t un endroit d'où s ont ext rait s desmat ér iaux de cons t ruct ion : p ierres, s able oud if f ér ent s m inér aux non m ét alliques oucar bonif ères (par oppos it ion aux mines ).

Le mo t vient du lat in quadr us, « car ré ».

Elles peuvent êt re à ciel ouver t ou s out er ra ines .



Les r oc hes pr és ent ent une gr and e d iver s it éd'aspect s et de pr opriét és:

R. cohérent es et dures comme le granit e ou lemarbre,

1 .1 . Pro pr iét és des roches

R. f r iables com me la cr aie ou le t alc,

R. p last iques et modelables mélangées à l’eaucom me l'argile,

R. imper méables et R. poreus es perm éables .



Les r oches s ont class ées en f onct ion de leur or igine etde leur com pos it ion :

R. magmat iques ou érupt ives, parmi lesquelles sedis t inguent :

- R. plut oniques : granit e, dior it e, s yénit e, gabbro, ...

1 .2 . Fam illes de roches

.m ét iers d e la pierr e.

- R. vo lcaniques: basal t e , andési t e , t rachyt e,r hyoli t e, et porphyr es.

R. sédiment a ires : a rgiles , sables et graviers ,conglomérat , calcair es, mar nes s i lex, …

R. mét amorph iques: sch is t e, gneiss , quar t z it es ,mar bre, am phibolit es , ...



Alt ér at ion de gr anit e Refr oidissement régulier d’une coulée de laveengendrant un débit prismat ique

Ave c l’eau, l’argile gonf le et devient malléa ble.En séchant , elle se r ét rac t e

Disposit ion en st r at e de calcaire

Dépôt de sable sur la plage

Schist e avec des plis r ésult ant des cont raint es



M arché mond ia l des p ier r es de cons t ruct ion évo luegr andem ent depuis plus d'une décennie.

M ét hodes de pr ospect ion de ces roches s ont des levésgéo logiq ues , géo phy s iques et s t r uc t ur aux et d essondages.

,dur abilit é, l’es t hét ique et la f ac ilit é d ’exploit at ion.

Leur emploi es t t rès divers if ié : bât iment , aménagement ,décorat ion,funéraire,…



Propr iét és pr incipales des mat ériaux s ont variées :

- Propr iét és phys iques: d imension, densi t é , mas sevolumique, por os it é, l'humidit é, ...,

- Propr iét és mécaniques : résist ance en compr ess ion,

en t ract ion, en t ors ion, …

2 . Propr iét és des mat ér iaux de cons t r uct ion

- Propr iét és chim iques: alcalinit é, acidit é, …

- Pr opr iét és phy s ico- chim iq ues : abs or pt ion,perm éabilit é, ret r ait , le gonf lem ent , …

- Propr iét és t herm iques: d ila t a t ion, rés is t ance,

com port ement au f eu, …



Quelques caract ér ist iques et pr opriét és phys iques sont :

- Propr iét és liées à la m as s e et au volume:M ass e spécif iqueM as s e volumiquePoro s it é, densit é

- Propr iét és liées à l’eau:

Per méabilit éDegré d'abs or pt ion d’eauVar iat ion de d imens ion en f onct ion de la t eneur en eau

- Propr iét és t herm iques :Rés ist ance et com por t ement au f eu

Chaleur s pécif iqueCoef f icient d’expans ion t herm ique



Est la mass e d’un corps par unit é de volume apparent , aprèspas s age à l’ét uve à 1 0 5 ±5 °C, not ée γap et exprimée en (g/ cm 3 ,kg/m 3 , T/ m 3 ) .

S a dét erm inat ion s e fait s elon la dimension et la disper s ion desma t ériaux de cons t ruc t ion :

3 . Propr iét és phys iques

La mas s e volumique appar ent e

, , ,…), on f a it des échant illons de f orme géomét r ique (cubique,cy lindr ique, ..).



b) Pour les mat ériaux incohérent s (sable ou gravier), on ut i l ise unréc ipient s t andar d (de volume connu).

La mas s e volumique es t f or t ement inf luencée par la gra nulom ét r ie, laf or me des gr ains, le degr é de t as s ement et la t eneur en eau.



c) Pour les mat ér iaux de const ruc t ion qui n ’ont pas de f ormegéomét r ique (f orm e de pat at e), on les enrobe de paraf f ine pour lespr ot éger de la pénét ra t ion de l’eau, ens uit e on les pès e dans l’eau.

M S : Masse sèche d ’échant illon (g)

M S +P: M ass e sèche d’échant i llon après avoir enrober une paraf f ine (g).

M (S+P)L: M as s e sèche d’échant il lon après avoir enrobé de par af f ine et pesé dansl’eau (g ).

gP: Mas se de la paraf f ine ayant enrobé l’échant illon.

γp : Masse vo lumique abso lue de para f f i ne.



C'est la mas s e d’un corps par unit é de volume abs olu de mat ièrepleine (pores à l 'int ér ieur des grains exclus), après pass age àl’ét uve à 1 0 5 °C, not ée γ et exprimée en (g/ cm 3 , kg/ m 3 ou T/ m 3 ) .

Les mat ér iaux poreux sont concas sés et broyés pour avoir desgra ins de t aille inf ér ieure à 0 ,2 mm , et ce af in d'éliminer les por eset vides.

’ '

La mas s e volumique abs olue

,pour dét er miner la ma s s e volumique absolue.



1 ) On remp li le voluménom èt re d’eau (N1 ),

2 ) On vers e l’échant illon sec d ans le voluménomèt re et le niveau del’eau va augment er (N2 ).

La d if f érence ent re le niveau N1 e t N2 est le volume abso lu del’échant illon. La mas s e volumique absolue peut s e calculer:

S i les gra ins ne sont pas poreux, la mass e s pécif ique absolue etappar ent e s ont ident iques

A la place de la masse volumique, on ut ilise aussi les dénominat ionsde poids s pécif ique, de poids volumique ou de dens it é appar ent e



Por os it é:La por os it é es t le ra ppor t du volume vide au volume t ot al.

La por os it é et la com pacit é (les granulat s )

Volume quelco nque

Elle est déf inie auss i com me le volume de vide par unit é de volumeappar ent .



Com pac it é:

La com pacit é est le rapport du volume des pleins au volumet ot al.

Volume unit air e

La por os it é et la compacit é s ont liées par la relat ion : p+c=1

Elles sont s ouvent expr imées en %.



Quand on connaît la mas s e volumique apparent e γap et la massespécif ique γ0 d’un mat ér iau, i l est f acile de calculer s a compacit éet poros it é.



Teneur en eau réelle des mat ér iaux.

Not ée W et s ’expr ime en %.

Dét er minée en ut ilis ant la f or mule:

L’humidit é

G s : masse sèche d’échant i llon (après passage à l ’ét uve).G h : mas se humide d’échant illon.

Le degr é de l’humidit é dépend s urt out de l’at mos phère où ils s onts t ockés, du vent , de la t empérat ure , e t de la poros it é du

mat ér iau.



Est la capac it é de conserver des mat ér iaux quand ils sont

imm ergés au sein de l’eau à T° de 2 0 ,5 °C et à la P at m .

L’eau pénèt re da ns les vides int ers t it iels du ma t ériau; do nc plus laporosit é est import ant e, plus l’absorpt ion d e l ’eau est grandema is res t e inf érieure à la por os it é.

On peut dét erm iner le degr é d’abso r pt ion de deux manièr es :

L’abs or pt ion de l’eau

a a s or p on c a c u e s u van a mas s e u vo um e appar end ’échant illon , not ée H v (%).

b) L’abs or pt ion calculée suivant la m as s e de l’échant illon, not éeHp (%).

G ab : e s t la m as s e a bs o r ba nt e.

G s : e s t la m a sse sè ch e d ’é ch ant illo n.

V 0 : e s t le vo lum e a pp ar ent d u m at ér ia u.

Gab : mas s e absorbant e.

G s : mas s e sèche d’échant illon.



Un des plus import ant s f act eurs inf luençant la résist ance d esmat ériaux est le degré d e s at urat ion, parce que l’eau absor béedim inue la rés ist ance des m at ériaux.

Lors que t ous les vides d ’un cor ps s ont rem plis d’eau, le cor ps es tdit sat uré.

Le degré de s at urat ion est le rapport du volume de vide rempli

Degr é de S at urat ion (Teneur en eau)

eau au vo ume o a e v e.

I l joue un grand rôle dans les phénomènes de dest ruct ion desmat ér iaux poreux par le gel. En se t ransf ormant en gel, l ’eauaugm ent e de 9 %en volume environ.

La s at urat ion dans les échant illons de mat ér iaux es t réalisée parl’immers ion des échant illons dans l’eau bouillant e e t à las at urat ion en pr ess ion d’air .



Pour dét er miner le d egré d e s at urat ion en pr ess ion d’air, on a ladém ar che s uivant e:

- Immerger les échant illons d ans l‘eau.

- Donner la pr ess ion de bas e de 2 0 mm Hg jusqu’au mo ment oùon peut éliminer t out es les bulles d ’air.

- Ensuit e on f ait baiss er la pres s ion de bas e de 2 0 mm H g. Àce moment là, presque t out le vide est rempli d’eau et parcons équent on dit que les échant i llons s ont s at urés .

,7 6 0 m mH g = 1 .0 at m = 1 0 1 .3 kPa = 1 0 1 3 mb ar

Le degr é de sat urat ion peut s e calculer par la f or mule s uivant e:

B H : d e gr é d e s a t ur a t io n ( %)

G s at : m as se d’échant illon au m om ent de sa t u rat io n.

G s : mass e sèche d’échant i llon.

V 0 : vo lum e a pp aren t d u m a t é r ia u.



Cependant , on ne peut pas remplir ent ièrement les v ides del’échant illon d’eau, c’es t pourq uoi il es t obligat oire d e pr ésent er

cet t e valeur en un "coef f ic ient de sat urat ion" , not é Cs at etexp r imé en %.

Ce coef f icient es t calculé avec la f or mule :

p : degr é de po ros it é.

B H : d e gr é d e s a t ur a t io n. p

Pour connaît re la diminut ion de la résist ance de mat ériaux enpr és ence d’eau, on ut ilise l’indice m olle:

K m : ind ice mol le

R BH : r és is t ance d’échant illon au

m om ent d e s a t ur at io n.R k : rés is t ance d ’échant i llon sec .



A la place de la s at urat ion, on ut ilise auss i la t eneur en eau d’unma t ériau. Elle est le poids d’eau W cont enu dans le mat ér iau par

unit é de poids de ce mat ér iau s ec.



La déf or mat ion:

Est une des propr iét és essent ie lles pour des mat ér iaux decons t r uct ion. Selon la carac t éris at ion des déf or mat ions, on lesdivise en t rois sor t es:

1 ) Déf or ma t ion élas t ique,

2 Déf ormat ion las t i ue

4 . Propr iét és m écaniques

3 ) Déf or mat ion vis queus e.

La rés ist ance:

Est la capacit é des mat ér iaux cont re les act ions des f orcesext ernes ( les charges ) ét ant déf inie en cont raint e maximale

quand l’échant illon es t dét r uit .



1 ) Déf or mat ion élast ique,

Lors que l’on ef f ect ue un ess ai de mise en charge et s i , aprèsdécharge le cor ps reprend les mêmes f ormes qu’il avait avantl’es s ai et qu’il ne res t e aucune déf or ma t ion rés iduelle, on dit que lecor ps a un com port ement parf ait ement élas t ique



2 ) Déf or ma t ion plas t ique,

3 ) Déf or mat ion vis queus e.



Impos s ible d’imaginer une sociét é mo der ne avec s es act ivit és deconst ruct ion, de bât iment s pour l ’habit at , l ’indust r ie ou less er vic es public s , d e génie c ivil, d e t r avaux public s etd’aménagement de l ’environnement s ans le recours aux mat ériauxde cons t ruct ion et aux gra nulat s.

Les gr anulat s r eprés ent ent quant it at ivement la plus impor t ant e

’ ’

5 . Granulat s

.

Trouver des gis ement s et produire des granulat s s ’avère d oncêt re un impéra t if de développement de la s ociét é.



Déf init ion :

On appelle « gra nulat s » les m at ér iaux inert es , s ables gr aviers oucailloux, qui ent rent dans la compos it ion des bét ons .

C’es t l’ensem ble des gr ains com pr is ent re 0 ,0 2 et 1 2 5 mm d ontl’or igine peut êt re nat urelle, ar t if icielle ou pr ovenant de recyc lage.

Ces mat ériaux s ont par f ois encor e appelés « agr égat s ».

x em p e sab les , grav illons/ graviers , granula t s ar t if ic ie ls , grains de

polys t y rène, déc het s de mét allu rgie, …



Ut ilis at ion :

Les granula t s sont ut ilisés pour la réalisa t ion des : f i lt r es sanit a ires , f ilt r es , d rains , bét ons , rembla is rout iers , …

Les deux principales ut ilis at ions des granulat s s ont les bét ons etla v iabilit é , à savoir des couches de roulement des rout es etaut orout es, des aér oport s et des voies de chemin de fer.

Le bét on est aujourd ’hui le pr oduit indust r iel le plus ut ilis é dans lemo nde. Il peut êt re mis en œuvre :

so it so us f o r m e liq uid e, le B ét o n Pr êt à l’Em plo i ( B PE) ,d i rect ement sur les chant iers, dans des cof f rages où il f a it saprise,

s oit sous f orme d e produit s préf abriqués en bét on, t els que despar paings, des t uyaux, des po ut relles, des p lanchers , des c loisons ,

des escal iers …



Exemples de Consomm at ion moyenne de granulat s par nat ured'ouvrage

1 m 3 de bé t on : 2 t degranulat s

Un pavillon : 1 0 0 à 3 0 0 t Un lycée ou un höpit al : 2 0 0 0 0 à 4 0 0 0 0 t

1 km de voies f er r ées : 1 0 0 0 0 t

1 km d'aut or out e : envir on 3 0 0 0 0 t



Les granulat s do ivent répo ndr e à des imp érat if s de qualit é et descarac t érist iques propres à chaque usage.

Par conséquent , des ess ais au laborat oire sont eff ect ués pourmes urer des param èt res caract érist iques des mat ériaux.

Les essais ef f ect ués por t ent sur des quant it és réduit es dema t ériaux (échant illons ).

En général, le pr élèvement d'échant illons s e f ait s ur le chant ier, lacar r ière ou l'us ine



Prélèvement des échant illons

Prélèvement s ur t as norm aux :

a) à la main, à l'aide d 'une planche ou d'une plaque mét a llique.

b) au moyen d'une s ond e, ouver t ure 4 ~6 cm , longueur 6 0 ~1 0 0 cm ,ext rém it é t aillée en s if f let .



Prélèvement en labor at oire (échant illonnage en labor at oire) :

Le pass age d e l'échant illon t ot al prélevé s ur le t as à l'échant illonréduit , néces s aire à l 'ess ai, peut s e f aire par quart age ou à l 'aided'un échant illonneur.

L'échant illon doit êt re s éché à l'ét uve à 1 0 5 º C s 'il es t exempt deminéraux argileux, ce qui est rar e, ou à 6 0 º C dans le cas cont raire.

Quar t age :

Opérat ion de quart age




Echant illonneur :

Perm et de divis er f acilement en deux part ies repr ésent at ives lat ot alit é d'un échant illon init ial, chaque mo it ié ét ant recueillie dansun bac de manière sépa rée.

La répét it ion de cet t e opérat ion perm et d'obt enir l 'échant i llonnéces s aire, apr ès 3 ou 4 opérat ions ident iques .




Echant illonneur :

Le procédé peut êt re rés umé par la f igure ci-des s ous. Il perm et des élect ionner une mas s e (m) à part ir d 'un prélèvement de m ass e3 m .

Schéma d 'une opérat ion de répart i t ion des mat ér iauxen ut i lisant de l 'échant i llonneur



Class if icat ion des gr anulat s

S elon la nat ure minéra logique:

Roches magm at iques : - gr anulat de bonne qualit é : exemple legranit , le quart z.

Roches sédiment a ires : - non recommandé pour le bét on : lecalcaire.

--s chist e;

- bons gr anulat s : le gneiss .



S elon la f or me des grains:

Elle est s oit nat urelle, s oit ar t if icielle. La for me nat urelle es t engénéral roulée. Ces granula t s proviennent des mers , dunes,r iv ières,carr ières,…

La f orme ar t if ic ie lle est iss ue du concass age de roches dures(roches mères).



S elon les carac t éris t iques phys iques :

a) La mas s e volumique abs olue

Est la mas se d'un m èt re cube du mat ér iau, déduct ion f ait e d et ous les vides (vides ent re et à l'int érieur des gr ains).

Volume hachuré = Volume absolu (s ans p or es)

La dens it é absolue est le rappor t de la mas s e absolue à la mas s ed’un égal volume d 'eau dist illée (à une t empéra t ur e donnée).



b) La m as s e volumique réelleEst la mas s e d'un mèt re cube de ce mat ériau déduct ion f ait e desvides ent re part icules, et non ceux com pr is dans les par t icules.

Volume hachuré = Volume réelle (apparent )

La d ensit é réelle est le rappor t de la mas s e réelle d'une unit é devolume d u mat ériau à T° donnée à la m as s e d'un égal volume d'eaudis t illée à la mêm e T°.



c) La m as s e volumique appar ent eEst la mas s e d’un corps par unit é de volume t ot al y com pr is lesvides ent re les gr ains et le cons t it uant (volume appar ent ).

Volume hachuré = Volume du r éci ient

La d ensit é apparent e à l 'ét at com pact é ou non com pact é es t lerappor t de la masse apparent e du mat ér iau à T° donnée à lama s s e d’un égal volume d’eau à même T°.



La m as s e volumique apparent e d'un gra nulat dépend de la f or me etde la gr anulomét r ie des gra ins ainsi que le degr é de compac t age etd'humidit é.

La valeur appar ent e est ut i lisée dans les dos ages en volume d esdif f érent es compos ant es du bét on. Cet t e mét hode t out efoisprés ent e des r isques à cause du f oisonnement (gonf lement ).

e) Por os it é et com pacit é

f ) Teneur en eau



g) Propret é et f or me des granulat s

Propr et é des gra nulat s

Les granulat s employés p our le bét on doivent êt re propr es , car lesimpuret és per t urbent l 'hydrat at ion du ciment et ent ra înent desad hérences ent re les granulat s et la pât e.

La pr opr et é dés igne:

- t eneur en fines argileuses ou aut res part icules adhérent es à la

,qu'elles laiss ent lors qu'on f ro t t e les granulat s ent re les mains .

- impuret és s uscept ibles de nuire à la qualit é du bét on, parm iles quelles on peut cit er les s cor ies , le charbon, les part icules debois , les f euil les mor t es et les f ragm ent s de racine.



Dans le cas d es s ables, le degré de propret é est f ourni par ess aiappelé "équivalent de s able pist on PS" (nor me P 1 8 -5 9 7 ).

Ce der nier co ns ist e à sépar er le s able des pa r t icules t rès f ines quirem ont ent par f loculat ion à la par t ie supér ieure de l'épro uvet t e oùl'on a ef f ect ué le lavage.

L'ess ai est f ait uniquement s ur la fr act ion de sable 0 / 2 mm . Lavaleur de PS d oit s elon les cas êt re s upér ieure à 6 0 ou 6 5 .



On agit e une cer t aine quant it é de s able dans une solut ion lavant e(disponible dans le commerce) puis on laisse reposer pendant uncer t ain t emps .

Théor iquement les limit es ext rêm es des valeur s PS (E.S ) s era ient :

- pour s able pur (pas d e f loculat ) h1 =h2 E.S = 1 0 0

- pour argile pur e (pas d e dépôt de sable) h1 = 0 E.S = 0



Exemples de valeurs préconisées pour l 'équivalent de s able



Ess ai de prop ret é du gravier (NF P1 8 -5 9 1 )

Le gravier es t com posé major it airement de part icules graveleuses

mais i l est rar ement exempt d'élément s f ins.S uivant s on ut ilisat ion, une t ro p gr ande q uant it é d'élément s f insdans le gra vier ent raîne des cons équences néf as t es s ur le bét on ;par exemple (chut e des caract ér is t iques mécaniques, grandsris ques de f iss urat ion).

L'essa i de propre t é du grav ier met en év idence la présence' .

La norm e f ixe la valeur 2 % qui est le seuil de pr opr et é accept abledu gravier, donc p = 2 %

Le pourc ent age d’imp uret é es t :

où P1 le poids ini t ial sec du mat ér iau et P2 s on poids s ec aprèslavage au t am is 0 ,5 mm



For me des gr anulat s

La f o rm e d 'un gr anulat es t d éf ini par t r ois gr and eur sgéomét riques :

- La longueur L, d ist ance maximale de deux p lans parallè lest angent s aux ext rém it és du granulat ,

- L'épaiss eur E, d ist ance minimale de deux p lans parallè lest angent s au gra nulat ,

- La gros s eur G, dim ension de la

qui laiss e pas s er le gra nulat .



La f o r m e es t d é! nie par le coef f ic ient d 'aplat iss ement A d 'unensem ble de gra nulat s qui est le pourc ent age d’élément s t els queG/ E > 1 ,5 8 .

Elle est mes urée par un double t amisage s ur des t amis à maillescar rées qui t r ient s uivant la gros s eur, et s ur des cr ibles à barr espar allèles qui t rient s uivant l’épaiss eur.

On peut dét er miner auss i:

La f or me des granulat s inf luence:

- la f acilit é de mise en oeuvre et le com pact age du bét on,

- la compac it é du mélange, donc le volume des vides à r emplirpar la pât e de ciment ,

La f or me es t d'aut ant meilleure qu'elle es t pr oche d'une s phère oud'un cube.



S elon la t aille des gra ins des gr anulat s : A nalys e gra nulom ét rique

Généralement on s ouhait e obt enir un bét on rés ist ant , ét anche etdur able. Pour at t eindre ce but , il f aut :

- que le bét on à l'ét at f ra is s oit f acile à met t re en oeuvre et àcom pact er (pour r éduire la por os it é).

-un max imum d e gr anulat s par unit é de volume de bét on (pourréd uire la quant it é de pât e liant e nécess aire pour rem plir lesvides).

--choisie de façon à remplir les vides laissés par les grains dedimensions s upérieures.

- réduire la t eneur en élément s f ins au m inimum requis pourobt enir une bonne maniabilit é et une bonne compacit é.



Les analys es granulomét riques appor t eront quelques élément s derépo nses à ces condit ions .

La condit ion essent ielle pour obt enir le moins de vides possibles

(m eilleur e com pacit é) dans un mélange de sable et gra villon es t de:3 5 % de sable de 0 / 5 et 6 5 % de gra villons 5 / 2 0 .

Lors que ces mat ér iaux f ont défaut localement , il est poss ib led’ut il is er d es r oches érupt ives ou sédiment aires t rans f or mées engranulat par concassage.Calcaires durs,sil ico-calcaires.



L’analys e gra nulom ét rique perm et de dét er miner la pr opor t ion desdif f érent s cons t it uant s s olides d’un granulat en f onct ion de leurgro s s eur à l’aide de t amis .

L'essai consist e à c lass er les d if f érent s gra ins const it uantl'échant illon en ut ilisa nt une sér ie de t amis, emboît és les uns s urles aut r es , d ont les d im ens ions d es ouver t ur es s ontdécro iss ant es du haut ver s le bas.

Le refus es t le mat ér iau ret enu par un t amis d onné,

Le t amis as ou le pass ant est le mat ér iau qui pass e à t ravers les

ma illes d’un t amis .



Les pourc ent ages ains i obt enus s ont exprimés s ous f orm e d’unecourbe granulomét r ique. Ainsi en fonct ion de la dimension desgrains, on dist ingue :



Les g ranula t s sont dés ignés par d /D c -à-d les d imens ionss ’ét alent de « d » pour les pet it s élément s à « D » pour les gr osélément s .

La clas s e des gr anulat s es t déf inie par t amisa ge au t ra vers d ’unesér ie de t amis d ont les mailles ont les dimensions s uivant es enmm :

Les t amis dont les dimensions sont s oulignées cor res pondent à las érie de base préconis ée lors d’une ét ude granulomét r ique.





La f o rm e d es cour bes gr anulom ét r iques appor t e lesrens eignement s s uivant s:

- Les lim it es d et D du granulat en ques t ion;- La proport ion d'élément s f ins; par exemple les t rois sablessont des s ables 0 / 5 mm mais les propor t ions de grains f ins(<0 ,5 mm par exem ple ) s ont pour chacun d'eux: 2 5 %, 4 5 % et6 0 %;

- La cont inuit é ou la d iscont inuit é de la granular i t é ; parexemple, la courbe du gravier 5 / 3 1 ,5 présent e un palier

'quest ion ne cont ient pas de grains compr is ent re 1 0 et 2 0mm.

A not er :

1 . Dans le cas d’un bét on ou d’un mor t ier, le % des f ines dans less ables do it êt re inf ér ieur à 1 0 %.

2 . Dans le cas d’un bét on dont le gravier doit êt re 5 / 2 5 , il f autéliminer t ous les élément s s upérieur s à 2 5 mm et inf érieurs à5 mm par t amis age.



M odule de f iness e d’un granulat :

Les sables doivent présent er une granulomét r ie t elle que lesélément s f ins ne s oient ni en excès , ni en t rop f aible pr opor t ion.

Si il y a t rop de grains f ins, i l sera nécess aire d 'augment er ledos age en eau du bét on t andis que si le s able es t t rop gros , laplast icit é du mélange s era insuf f isant e et rendr a la mis e en placedif f ic ile . Le caract ère p lus ou moins f in d 'un s able peut êt requant ifié par le calcul du mod ule de f iness e (MF).

Le mod ule de fines s e d’un granulat es t égal au 1 / 1 0 0 de la s om medes ref us, exprimés en pourcent age s ur les dif f érent s t amis d e las érie s uivant e : 0 ,1 6 – 0 ,3 1 5 – 0 ,6 3 – 1 ,2 5 – 2 ,5 et 5 mm



Le mod ule de fines s e es t plus part iculièrement appliqué aux s ablesdont il es t une car act éris t ique impor t ant e.

Exemple :S i un s able a les pourc ent ages d e ref us s uivant s dans les t amiscorr espondant s ci-dess ous :

S on module de f iness e

Un bon sa ble à bét on doit avoir un mod ule de f ines s e d’envir on 2 ,2

à 2 ,8 .



S elon la nat ure des gr anulat s :

Les granulat s coura nt s

Les granulat s courant s sont ceux d e mas s e volumique ∈ [ 2 ; 3t / m 3 ] .

Ce s ont généralement les Bas alt es, Quart zit es, Grès , Por phyr e,Diorit e, granit es , S chis t es.

,mat ér iaux nat ur els alluvionnair es : s ables et gra viers .

Cependant , lors que ces m at ériaux f ont déf aut localement , i l estposs ib le d ’ut iliser des roches érupt ives ou séd iment a irest ransf orm ées en granulat par concas sage. Calcaires durs , si lico-calcaires.



Les gra nulat s lourd s

Ess ent iellement employés pour la conf ect ion des bét ons lourd sut ilisés pour la const ruct ion d ’ouvrages nécess it ant unepr ot ect ion cont re les r ayonnement s pr oduit s

Exemple des r éact eur s at omiques :

la prot ect ion est d’aut ant plus ef f icace que l’épais s eur es t plus

gr ande et la dens it é du bét on plus élevée. On ut ilis e en par t iculier :

- La bar yt ine, s a dens it é abs olue es t 4 ,2 à 4 ,7

- La magnét it e, s a dens it é abs olue es t 4 ,5 à 5 ,1

- Les r iblons , la dens it é abs olue es t celle du f er :7 ,6 à 7 ,8

- La gr enaille d’une dens it é abs olue de: 7 ,6 à 7 ,8



Les granulat s légers

Ut ilisés pour la confec t ion de bét ons légers . Ces bét onspr ésent ent en général des r és ist ances d’aut ant plus f aibles qu’ilss ont plus légers , mais cet t e der nière qualit é peut , dans cer t ainscas , êt re par t iculièrement int éressant e (pré fabr icat ion,isolat ions, gain de poids sur fondat ions dif f ic i les ou onéreuses,et c.).

.

Exemple :

A rgile expansée, S chist es expans és , Pier re ponce, Pouzzolane.

Les gra nulat s t rès dur s

Quar t z, cor indon, car bor undum, paillet t es de f ont e, et c., sont

incorporés au bét on pour ant i-usure (sols indust r iels parexemple).



S elon la dur et é du granulat :

Il s'agit de carac t éris er la rés ist ance d'une f ace d'un granulat à la

rayure, c -à-d à la des t ruct ion mécanique de sa s t ruct urecr ist alline.

La duret é d'un granulat s e juge par r éf érence à l'échelle de dur et éde MOHS . Un minéral est dit plus dur qu'un aut re s 'il ra ye celui-ci.

Pr at iq uem ent , o n c om pa r e les dur et és d es gr anulat s

m inér aux cour ant à celle

de l 'ac ie r, le ve r re e t l'ong le



S elon les carac t ér ist iques mécaniques :

Les car act ér ist iques mécaniques des granulat s sont dét er minées

par des ess ais t ent ant de reproduire cert aines s oll ic i t at ionspropres à des usages s pécif iques des granulat s, par exemple ledegr é d'usure pour les granulat s ut ilisés pour les bét ons rout iers

a) Ess ai M icro Deval

C'es t un ess ai dont le pr incipe est de reprod uire, dans un cylindreen rot at ion, des phénomènes d'usure. Les m odalit és d e cet ess ai

' -

b) Ess ai Los Angeles

Le pr inc ipe es t la d ét er m inat ion d e la r és is t ance à laf r agm ent a t ion pa r c hoc s et à l'us ur e par f r o t t em ent sréc iproques . Il f ait l 'objet de la nor me NF P 1 8 -5 7 3

L’es s ai cons is t e à mes urer la quant it é d’élément s inf ér ieurs à 1 ,6

mm produit s en s oumet t ant le mat ér iau aux c hocs de boulet snor ma lis és dans la ma chine LOS A NGELES.



Si M est la mass e du mat ér iau soumis à l ’ess ai, m la mas s e desélément s in fér ieurs à 1 ,6 mm produit s au cours de l’essai , lecoef f icient s ’expr ime par la quant it é s ans dimens ion :

Dans la prat ique le coef f icient est bon lors que le rés ult at obt enues t infér ieur à 3 5 .



Les granulat s sont c lass ées en 6 cat égor ies a llant de A à F,chacune d'elle devant les condit ions s uivant es:

Cat égor ies des granulat s se lon la rés is t ance au chocs et à l 'usure



La pr oduct ion des granulat s néces s it e d eux t ypes d’opérat ions :l’ext ra ct ion et le t rait ement .

Les mat ériaux de cons t ruct ion (pierr eux nat urels) so nt ut ilis és en :

- blocs d e gro s s eur et de t ailles var iables pour la conf ect ion desmaçonneries,

- pet it s élément s pour les bét ons et les mat ér iaux ro ut ier s ,

6 . Ext rac t ion et Tr ait ement des granulat s

- élément s f ins, pour les mo r t iers .

L'ext ra ct ion s e f ait dans les car r ières . On dis t ingue :

- car r ières à ciel ouvert ,

- carr ières sout erraines: on peut êt re amené à exploit er unecar r ière so ut err aine si aucun gis ement en surf ace n'exist e dans

la rég ion. .



L’ext ract ion s ’ef f ect ue dans des carr ières qui ut ilisent des

t echniques dif f érent es s elon qu’i l s ’agit de m at ériaux meubles det ype sables et gravier s nat urels ou de roches mas s ives, exploit ésà sec ou en m ilieu hydr aulique.

Aujourd’hui aucune exploit at ion de carr ière ne se conçoit pluss a ns un pr ojet pr éa lable et pr éc is d e r éam énagem ent(acc om pagné d’un f inancement ada pt é).

Ext rac t ion



Dans t ous les cas la product ion de granulat s passe par c inq

ét apes pr incipales de pr od uct ion :• l’opérat ion de découver t e ou décapage des n iveaux nonexplo it ables et le s t ockage des bonnes t er res et desma t ériaux st ér iles en vue du réam énagement ,

• l’ext ract ion par une t echnique ou une aut re selon la nat ure dugisem ent ,

•le t rans f ert vers les cent res d e t rait ement ,

• les dif f érent es opérat ions de t rai t ement pour obt enir despr od uit s f inis , pr êt s à la livrais on chez les client s,

• et la remise en ét at du sit e de la carr ière au fur et à mesureet en f in d’exploit at ion.



a) Décapage

Consist e à ret i rer les t errains si t ués au-dess us des niveaux à

exploit er ( t er re végét ale, roches alt érées , niveaux s t ériles ).Les mat ér iaux de découvert e sont st ockés de cot é en vue duréaménagement de la car r ière.

Ils peuvent parf ois êt re dis pos és en t as lat éraux permet t ant def a ir e un éc ran vis uel et s o nor e ent r e la c ar r ièr e et s onenvir onnement ext ér ieur .

La pr ise en compt e de la quant it é des t err ains à déco uvrir imp or t eda ns l’ét ude d’un gis ement .

Une d écouver t e jugée t r opimpor t ant e peut évent uellementamener à renoncer à l ’ouvert ured’une exploit a t ion.

Décapage des t er res ar ables en vue du f u t u r ré am én ag em ent d e la car r i ère



b) Ext rac t ion en t er ra in meuble

S’agis sant de mat ér iaux meubles non consol idés, l ’ext ract ion

s’ef f ect ue par décapage du g isement avec d i f f érent es sor t esd’engin en f onct ion des cont ext es, s oit en s it e t er res t re, à s ec,s oit en s it e imm ergé en eau

Ext rac t ion en t er rain sec

Quand le gisement de gr anulat s alluvionnaire s e s it ue au-dess usdu niveau de la nappe phréat ique, on exploit e direct ement avec des

mécaniques ou des chargeuses (bulldozers munis d’un large godetbasculant ).

L’ext ra ct ion p eut avoir lieu parle haut du gis ement(exp loit at ion en f ouille) ou par lebas (exploit at ion en but t e).

Explo it a t io n d e g ranu la t s a lluv io nna ire s à la chargeuse, en t e r ra in sec .



Ext rac t ion en sit e imm ergé

En s i t e immergé (milieu hydraulique) , l’ext ract ion peut êt re

réalis ée par des engins f lot t ant s (dr ague à godet s , à gr appin oudr ague s uceuse).

.



Dans le cas d e sit es imm ergés p eu pr of onds , l’exploit at ion pour raavoir lieu dep uis la r ive avec des pelles à câble équipées en dr agline,des p elles hydr auliques ou des excavat eurs à godet s .

Le dragage r amène à la s urf ace le “t out -venant ” qui es t ensuit echar gé s ur bat eaux, s ur camions ou sur bandes t rans por t euses enbord d e rive.



c) Ext ract ion des r oches mas s ives

L’ext ra ct ion des r oches m as s ives , com pact es et dur es , nécess it e

l’emploi des explos if s .Un t i r de mine provoque l ’abat t age d’une grande quant i t é demat ér iaux éclat és qui s ont ens uit e repr is par une pelle ou unchargeur et t ranspor t és par cam ion dumper ou t ombereau, ou parbandes t ra nspor t euses jus qu’au cent re de t ra it ement .

Procéder à un t ir nécess it e un plan de t ir co mp renant :, , ,

• le choix des explosif s ,•le déc lenchement du t ir avec le res pect de t out es les r ègles des écurit é as s ociées .

Le t ir es t p lacé sous la responsabilit é d ’un p rofess ionnels pécialis é: le « bout efeu ».



Un t ir d e mine en car r ière peut abat t re jusq u’à plusieurs dizainesde millier s d e t onnes de roches en une s eule opér at ion.

Tir d ’a ba t t a ge d ’une m as s e d e r oc hes p our la product ion de gr anulat s de roches massives.





Les opérat ions d e t ra it ement ont pour but d’obt enir, à part ir d es

mat ériaux d’or igine, alluvionnair es ou mas s ifs , t out e une gamm et rès var iée de g ranula t s pour répondre aux demandes ets pécif icit és des chant iers .

Les principales opér at ions s ont le concas s age, le cr iblage, le lavageet le s t ockage

a) Chargem ent

Trait ement

Les mat ér iaux ex t ra it s sont t ranspor t és vers le cent re det ra it ement s i t ué en généra l à proximit é de la car r ière . Cet ransf ert s ’eff ect ue :- soit en cont inu par des t rans por t eurs à bandes .- s oit en disc ont inu. Les m at ériaux s ont alors a cheminés par d escam ions (ou dumper s ). C’est la s olut ion ut i lisée habit uellementd ans les car r ièr es d e r oches m ass ives , les t ir s d e m ines

empêc hant l’implant at ion d’inst allat ion à proxim it é des f ro nt s d et aille.



b) Le concas s age

Les di f f érent es phases de concass age s ’ef f ect uent dans desconcas s eurs qui perm et t ent de r éduir e la t ail le des élément s . Ilsen ex is t e d if f ér ent s t ypes : concasse ur s à m âcho ir es , àpercuss ion, girat oires, à project ion cent r i f uge. Les dif f érent esopéra t ions de concassage s ont séparées par des é t apes decriblage.

t oujours plusieurs opérat ions succes s ives de concas s age.

Dans le cas des granulat s a lluvionnaires, seuls les p lus grosélément s s ubis s ent un concas s age, les aut res s ont direct ements élect ionnés par cr iblage.



Les mat ér iaux const i t ut i fs des mor t iers et bét ons modernes

doivent avoir une cer t a ine granulomét r ie, ce qui amène t rèssouvent à f a ire subir aux produit s d irect s de la car r ière desopérat ions d e concas s age :

- Le concas s age primaire: les moellons br ut s ( 5 0 à 3 0 cm ) s ontt ransf ormés en gross es p ier res cass ées de 1 0 à 6 cm de Ø.(Concass eur à mâc hoires ),

-sont t ransf ormées en graviers de 3 à 1 cm de Ø . (Concasseurgirat oire),

- Le concassa ge t er t ia ir e: les gr avier s d e 3 à 1 cm so ntt ransf orm és en s able de 5 mm de diamèt re maximal (concass eurà cy lindr e).



c) Le cr iblage

Les opérat ions de cr iblage (t r iage ou t amis age) ont pour but des élect ionner les gra ins en f onct ion de leur t aille.

les mailles du cr ible (ou t am is) ne laiss ant pas s er que les élément sin fér ieur à une cer t a ine t a ille. On peut a ins i, par c r iblagess uc ces s if s , t r ier les gr ains et obt enir d es gr anulat scor res pondant s à une granulomét rie précise (exemple du s able de3 mm).

Les opérat ions de c r iblage sont comp lét ées pa r celles dedépouss iérage et de lavage.



Le c iment es t un liant hyd raulique car il a la p rop r iét é des ’hydr at er et de durc ir en pr ésence d’eau.

Ce durc iss ement est dû à l’hydrat at ion de cer t a ins composésminéraux, not amm ent des s ilicat es et des aluminat es de calcium

Les romains f urent les premiers à f abr iquer un vér i t able lianth dr auli ue en mélan eant de la chaux aérienne avec des cendres

6 . Ciment

Int rod uct ion

volcaniques (=Pouzzo lane).En 1 7 5 6 , un anglais a m is au point un prod uit à par t ir d e pierr esde l’île de Por t land, capable de f aire pr ise s ous l’eau. On parla pourla prem ière f ois de c iment . D’où l’or igine du nom do nné aujourd’huiau ciment (Ciment Por t land).



Ciment s usuels f abr iqués à par t ir d ’un mélange de ca lcaire(CaCO3 ) environ de 8 0 % et d’argile (S iO2 –A l2 O3 ) environ de2 0 %.

Ce mélange peut êt re cor rigé par appor t de bauxit e, oxyde de f erou aut res mat ér iaux f ourniss ant le complément d’alumine et des ilice req uis.

Principe de f abr icat ion cim ent por t land

a a r ca on e c men s e r u s c ma quemen aux ro sopéra t ions s uivant es :

• préparat ion du cr u• cuis son• bro yage et condit ionnement

La cuiss on à 1 4 5 0 °C du mélange com pos é de calcaire et d’argile.

Le clinker es t ensuit e broy é avec environ 5 % de gyps e pour d onnerdu ciment Por t land ar t if iciel (C.P.A .) .



Il exist e 4 procédés de f abr icat ion du c iment qui dépendentess ent iellement du ma t ériau pr emier :

• Fabr icat ion du ciment par voie humid e (la plus ancienne).

• Fabricat ion du ciment par voie semi-humide (en part ant de lavoie humide).

•

Fabr icat ion du ciment par voie s èche (la plus ut ilisée).• Fabricat ion du ciment par voie semi-s èche (en part ant de lavoie s èche).



a) Fabr icat ion par voie humide et s emi-hum ide

Procédé plus ancien, plus s imple ma is dem ande plus d ’énergie.

Dans ce pro cédé, les mat ériaux calcaire et l ’argile concass és s ontmélangés et broy és f inement avec l’eau de f açon, à const it uer unepât e as s ez liquide (2 8 à 4 2 % d’eau) avec des gra ins d e diamèt reinf ér ieur à 2 0 0 µm.

La pât e est ensuit e st ockée dans de gr ands bass ins où elle es tcont inuellement ma laxée. Ce mélange es t appelé le cru.

Des analys es chimiques per met t ent de cont rôler la com posit ionde cet t e pât e, et d’appor t er les cor rect ions nécess aires avant s acuisson.



Voie humide

Pât e envoyée à l ’ent rée d’un f our rot at i f d’acier chauf f é à son

ext rém it é par une f lamm e int érieure.

La pât e perd s on eau dans le f our puis s e clinkérise vers 1 4 5 0 °C.

Le clinker est ensuit e ref ro idi.

Voie sem i-humide

La pât e s ort ant des cuves de s t ockage, es sor ée sur un f i lt re-presse.

Trans f o rmée ensu it e en bâ t onnet s de 2 cm de d iamèt re.Bât onnet s ensuit e int roduit s s ur une gr ille pour s ubir un s échage,rent rent dans un f our pour êt re clinkéris és .

Le clinker est ensuit e ref ro idi.



b) Fabr icat ion par voie s èche et s emi-s èche

Apr ès avoir f inement broyé, la poudre est t ranspor t ée depuis le

s i lo homogénéisat eur jusqu’au f our , soit par pompe, s oit paraéroglisseur.

Voie sèche

La poudre obt enue aliment e un f our rot at if composé de deuxpart ies :

- ne par e ver ca e appe e e pr -c au eur o a pou rechauf f ée des cend par gravit é

- une part ie hor izont ale où la poudr e est clinkér isée. Le clinker es tensuit e ref ro idi puis st ocké.



Voie s emi-s èche

La poudr e s t ockée es t agglomér ée s ous f or me de boulet t es de 1 0à 2 0 mm de diam èt re à l’aide d’une as s iet t e gr anulat r ice.

Une ass iet t e granulat r ice est un cyl indre de 2 à 4 m d e Ø munid ’un f ond incliné à 5 0 %.

L’as s iet t e reçoit la poudr e et de l’eau et t rans f or me le mélange enboulet t e. Ces boulet t es pass ent ensuit e dans d’un f our rot at if

pour y êt re clinkér isées .



Schéma de la fabrication du ciment



c) B roy age et condit ionnement

Le clinker obt enu par l ’un des procédés est s t ocké dans les halls

qui aliment e des br oyeur s à boulet .

B royeurs à boulet = cy lind res d ’aciers compor t ant 2 ou 3cha mbr es ( de 8 à 1 2 m d e lo ng et d e 2 à 4 m d e Ø) m unisint érieurem ent de boulet s d’acier de 2 0 à 9 0 mm d e diam èt re.

Br oyeurs prod uis ent environ 3 0 à 2 0 0 T/h.

en an e royage, on a ou e e gyps e e es cons uan ssecondaires.

Quelque f ois des agent s de mout ure (ex. chlorure) permet t antd’évit er la ré-agglom érat ion des gr ains déjà mo ulus s ont ajout és .

Ces agent s f acilit ent le rem pliss age et la vidange des s ilos et descamions.







d) Const it uant s d u clinker

Les pr inc ipaux c om po s ant s anhy dr es o bt enus lor s d u

ref roidiss ement rapide du clinker sont :

- s i licat e t r icalcique 3 CaO.SiO2 (C3 S) (5 0 -7 0 % du cl inker).

- s i licat e bicalcique 2 CaO.S iO2 (C2 S) (1 0 -3 0 % du cl inker).

- aluminat e t r icalcique 3 CaO.Al.O3 (C3 A ) (2 -1 5 % du clinker ).

- a lumino- f err i t e t ét racalc i ue Ferro-aluminat e t et racali ue

4 CaOAl2 O3 .Fe2 O3 (C4 AF) (5 -1 5 % du clinker ).Le clinker co nt ient encore en f aibles quant it és d es alcalins (Na2 O,K2 O), de la ma gnésie (M gO), et divers es t r aces d e mét aux.



Les ciment s avec cons t it uant s secondair es renf er ment en plus duc linker e t du gypse des produit s la it iers , cendres vo lant es ,pouzzolanes , … à rais on de 1 0 à 2 0 % envir on.

Lait ier granulé de haut f our neau

- S ous- prod uit de l 'indus t r ie mét allurgique ayant des propr iét éshydrauliques.

A ut res cons t it uant s du cim ent

- Obt enu par re f ro id iss ement rap ide ( t rempe) de cer t a inessc ories f ondues provenant de la f usion du minerai de f er dans unhaut f ourneau.



Cendr es volant es

Sont les produit s pulvérulent s de grande f iness e, provenant du

dépouss iérage des gaz de com bust ion des cent rales t herm iques .On dis t ingue :

- c end res vo lant es s ilic eus es ay ant d es pr opr iét éspouzzolaniques;

- c end r es vo lant es c alc iq ues ay ant d es pr opr iét éshydr auliques et parf ois pouzzolaniques.

Les pouzzo lanes nat urelles- Sont des r oches d’or igine volcanique.

- Cont iennent des élément s chimiques du clinker à l’ét at nat urelappelés propriét és pouzzolaniques.



Les pouzzolanes ar t if icielles

Cert ains mat ériaux t els que les argiles et les s chist es peuvent

apr ès chauf f age jusqu’à une cer t aine t empér at ur e développer despropr iét és analogues aux pouzzolanes nat urelles. On les appellepouzzolanes art ificielles.

Fillers

Roches calcaires ou siliceus es bro yées à une f ines s e élevée (gr ainsde Ø<5 0 µm, cer t ains Fil lers parf ois appelés « f umée de s ilice »).

es er s en g n r a e am or en c ons r a em en a r s s anc e.



Les ciment s sont class és en f onct ion de leur com posit ion et deleur rés ist ance nor ma le.

- En f onct ion de la com pos it ion

S ont cinq t ypes pr incipaux, not és CEM et numérot és de 1 à 5 enchif f res romains ( la no t a t ion f rança ise es t ind iquée ent reparent hèse):

Principales cat égories de ciment

CEM I: Ciment por t land (CPA - dans la not at ion f rançais e),CEM II: Ciment por t land com pos é ( CPJ ),

CEM III: Ciment de haut f our neau (CHF),

CEM IV: Ciment pouzz olanique (CPZ),

CEM V: Ciment au lait ier et aux cendr es (CLC).



La propor t ion (en masse) des d if fé rent s const it uant s es tindiquée dans le t ableau 2 .2 . Les cons t it uant s mar qués d’uneét oile (*) sont considérés comme const i t uant s s econdaires etleur t ot al ne dépa s s e pas 5 %.



- En f onct ion de leur r és ist ance nor ma le

Il exis t e ains i 4 class es principales : 3 5 , 4 5 , 5 5 et HP (HP pour

« Haut e Per f or ma nce»).

Il exis t e des sous c lasses R ( pour les c iment s rapides etcont rôlés pour leur s par t à 2 jours ). On ret rouve donc par ailleursles sous -c lass es : 4 5 R, 5 5 R et HPR .

Les plus ut ilis és en A f r ique s ont les CPJ 3 5 et CPA 4 5 .



CPJ 3 5 :S on do ma ine d’emploi privilégier es t les enduit s, mo r t ier et chape .Ce n’es t pas un ciment de st ruct ure.

Peut êt re auss i ut ilisé :

- en maçonnerie, en bét on courant (non arm é ou arm é), f ondat ion,

Ut ilisa t ion des cim ent s

, .

- pour les blocs pr éf abr iqués en mo r t ier ou en bét on non ar mé. Ex :agglomérés,hourdis (corps creux ).

- pour la s t abilisat ion des s ols (gr ave ciment ).

- pour les t ravaux en gr ande m as s e peu s ollicit é en t ract ion. Ex :barrage.



CPA 4 5 :

Pour BA (bét on ar mé) s ollicit é (pot eau, pout re, dalle) ; c’est le

ciment de s t r uct ure courant :- Bét on ar mé,- Bét on précont ra int ,- Dallage indus t riel,- Bét on rout ier,-Ouvr age de génie civil

CPA 5 5 R :

BA t rès f or t ement sol lic it é (oss at ure por t euse) et avec pr iserapide:

- BA avec décof f rage rapide.- Elément s pr éf abr iqués en BA (pout r e, pout relle, pr é-d alle).-B ét on pr écont raint .

Les CHF et CLZ sont sur t out dest inés aux f ondat ions, auxt ravaux sout errains, milieux agress if , t ravaux en gr ande mas se,t ravaux d’inject ion.



A ut res t ypes de ciment s :

- Ciment s a lumineux (c iment réf r act a ire à 4 0 % d’a lumine) ,rés ist ant aux milieux agres s ifs ; pr ise nor male mais durc iss ementt rès r apide ; recom ma ndé en milieu f ro id ; ciment dif f icile à ut ilis er,

- Ciment Prompt pr ise t rès rapide ; prend en quelque minut es ;ut ilisé pour le sce llement e t répara t ion, ou encore en à lapr ojec t ion (cons t ruct ion de t unnel, t alus de so ut ènement , ...);

- Ciment blanc (souvent CPA 5 5 et R)

- Ciment pr ise mer

- Ciment pour eaux s ulfa t ées

- Ciment expans if ou encore à ret rait com pens é

- Ciment réf ract aire (résist e jusqu’à 2 0 0 0 °C) ; en général descim ent s alumineux (f or t e t eneur en alumine , de 5 0 à 8 0 %)



Prise et durciss ementLors qu’on réalise une gâchée de pât e de ciment , de m or t ier ou d ebét on, on c onst at e apr ès un cert ain t emps un raidissement duprod uit : c’est le début de prise.

Ce raidis s ement s ’accent ue jusqu’à ce que le prod uit obt ienne unerés ist ance appr éciable en f in de pris e.

Car act ér is t iques du ciment por t land

Les réact ions qui se pass ent dès le début du gâchage et qui s epoursu ivent dans le t emps sont complexes. Il se produit unemicro-cr ist all isat ion. La mult ipl icat ion de ces cr is t aux dans let emps explique l’augment at ion de r és ist a nce mécanique.



Les t emps de début de pr ise peuvent varier de quelques minut es(ciment pr om pt ) à quelques heures (CPA ).

La pér iode qui s uit la pr ise e t pendant laque lle se pours u itl ’hydr at at ion du ciment , est le dur ciss ement .

Sa durée se prolonge pendant des mois au cours desquels lesrés ist ances mécaniques cont inuent à augment er.

Comme le phénomène de pr ise, le durciss ement est sensible à lat empér at ure.



Le p héno m ène d e p r ise d u c im ent es t lié à d e no mbr euxparam èt res t els:

• la nat ur e du ciment ,

• la f iness e de mout ure du c iment ; p lus son broyage a ét épouss é, plus le t emps de pr ise est court ,

• ,

t empér at ur e es t élevée plus la pr ise es t ra pide,• la prés ence de m at ières o rganiques d ans l'eau ou dans l'un desaut r es cons t it uant s du bét on qui ralent i la pr ise,

• l'excès d'eau de gâc hage qui a, ent re aut r es inco nvénient s , uneact ion ret ar dat r ice s ur la pr ise .

Prat iquement t ous les c iment s ont des t emps de pris e de l'ordr e

de 2 h3 0 à 3 h.



Inf l uenc e d e la t em pér at ur e s ur la p r is e d es c im ent s .

Inf luence d u E/ C ( ea u/ c im ent ) s ur le t em ps d e p r is e .



A djuvant s

S ont des pr oduit s liquides ou en poudr e que l’on ajout e en pet it equant it é dans les gâchées de bét on et qui sont des t inées à leurconf érer des pr opr iét és par t iculières .

Par mi les ad juvant s, il y en a qui agiss ent s ur la pr ise :

• Les accélérat eur s de pris e,

• Les ret ard at eur s de pris e.

Les pr emiers s ont ut i lisés lors qu’on est ast reint à des délais dedécof f rag e t rès cour t s ou lors que l’on bét onne en t emp s f ro id (5 à1 0 ° C).

Les sec onds d e pris e sont ut ilisés lors que l’on bét onne par t empschaud ou pour évit er les rep r ises de bét onnage.

Il exist e auss i des adjuvant s pour rendre les bét ons ét anches(bét on hydr of uge) ou encore rés ist ant au gel, et c ….



Principaux ess ais s ur les ciment s

a_ M as s e volumique apparent e

C’es t la mas s e par unit é de volume.b_ Densit é appar ent e

Est un nombre sans d imens ion. C’es t le rappor t de la massevolumique apparent e considéré à celle de l ’eau pure à 4 ° C =1 g/ cm 3 .

. ,

ut iliser a un ent onnoir muni d’une pass oire q ui limit e la haut eur dechut e du ciment dans un lit re t aré.

Cet ent onnoir per met d’avoir un t as s ementident ique lors de t ous les es s ais.

La valeur mo yenne de la dens it éappar ent e Dap es t 1 .



c_ M as s e volumique absolueElle varie en f onct ion de la com pos it ion du ciment , t out en res t antcom pris e ent re 3 ,0 et 3 ,2 g/ cm 3

La mét hode de mes ure de la mas s e volumique abs olue es t la mêm equ’il s ’agis s e d’un cim ent , d’un gr avier ou d’un s able.

d’un liquide. A vec le ciment on ut ilis e un liquide qui ne réagit pas lui,et qui a un f aible coeff icient de dilat at ion (B enzène – CCl4 ).



M esure au voluménomèt r e de Chât elier:• Un voluménom èt re d’une cont enance m inimale de 5 0 cm 3 .

• Un récipient co nt enant de l’eau à 2 0 ±1 °C.

• Un liquide qui ne doit pas êt re r éact if avec le ciment , du t oluènepar exemp le (le t ét rachlor ure, le benzène).

•

Une ba lance a vec une p réc is io n a da pt ée à la m asse d el'échant illon ut ilisé.

• Un t hermo mèt re, précis à 0 ,1 °C, permet t ant de connaît re lat empérat ur e du laborat oire.



d_ M esure de la f iness e (surf ace s pécif ique)Est une caract ér is t ique import ant e lors du gâchage : p lus lasur f ace de c iment en cont act avec l ’eau es t g rande e t p lusl’hydr at at ion es t ra pide et com plèt e.

Généralement exprimée par s a surf ace mas sique: c’est la s urf acet ot ale des grains (exprimé en cm 2 ) cont enus dans une m ass eunit é de poud re (g) .

L’object if de l’ess ai es t d’appr écier cet t e s urf ace.

La s urf ace s pécif ique des ciment s est compris ent re 2 5 0 0 et4 5 0 0 cm 2 / g.

La su r face spéc if i que es t mesurée le p lus souvent avec leper méabilimèt r e de BLA INE.



L’ess ai a pour but de calculer le débit d’air sus cept ible de pass er à

t ravers la poudr e.On mes ure la perm éabil it é d’une couche de ciment t as s ée dont lapor os it é es t connue = 0 ,5 .

On crée une dépress ion grâce à un t ube manomét r ique et onmes ure le t emps de des cent e du liquide ent re deux repères .

,

peut do nc la calculer à l’aide du t emps (t ) relevé grâce à la f or muleci-dessus.

. S – Surf ace spécif ique (cm 2 / g) .

. k – Const ant e de l ’apparei l.

. e –Poros i t é de la couche t assée

. t – Temps mesuré en secondes.

. ρ Mas se volumique (g/cm 3 ).

. η Viscos it é de l’air à la t empérat ure d’ess ai (en poises).



e_ Dét erminat ion du pourcent age d ’eau normale (Ess a i decons ist ance)

Il s ’agit de dét erm iner la quant it é d ’eau à ajout er à un p oids deciment pour obt enir une pât e dit e nor ma le.

L’ess ai est réalisé à l’aide de l’appar eil de VICAT muni d’une so nded it e de VICAT.

La sonde de VICAT de 1 0 mm de Ø, est la iss ée sans v it esseinit iale depuis la surf ace d’un moulage de pât e de 4 0 mm de haut .Elle s’enf once sous s on propr e poids pour s ’ar rêt er à une dis t ance(d) du f ond.

La pât e es t dit e nor ma le lors que la s ondes ’ar rêt e à 6 ± 1 mm d u fond. On exprimele rés ult at s ous le rappor t E/C.



f _ Ess ai de pr ise

Les début et f in de pr ise des pât es de ciment (liant s hydr auliques )

s ont import ant s à connait re af in de pouvoir évaluer le t empsdisponib le pour la mise en p lace correct e des mort iers et desbét ons .

Ils s ont mes urés s ur pât e norm ale à l’aide de l ’appareil de VICATmuni d’une aiguille de VICAT de 1 ,1 3 mm de diam èt re.

Quand, so us l’ef f et d’une char ge de 3 0 0 g, l’aiguille s ’ar rêt e à unedis t ance (d) d u f ond du m oule t elle que d= 4 mm ± 1 mm , on dit quele début de pr ise est at t eint . Ce moment , mesuré à part ir dudébut du malaxage, es t appelé « t emp s de début de pris e ». .

Le t emps de f in de prise est généralque l’ins t ant où l’aiguille ne laiss eplus de t ra ce à la s urf ace de la pât e.

7 Chaux



a_Définit ion

Les liant s hydr auliques so nt des poud res f ines qui ont la pr opr iét éde f or mer une pât e dur ciss ant aus s i bien à l’aire que s ous l’eau.

Il exist e deux t ypes de liant hyd raulique : la chaux et le ciment .

Ces liant s hydr auliques dif f èrent par leur mode de f abr icat ion.

7 . Chaux

Ils so nt t ous élaborés à par t ir de pier r e calcaire principalement .La chaux est le produit de la cuiss on d’un calcaire, suiv i d ’uneext inc t ion à l’eau.

b Cyc le de la c haux



b_ Cyc le de la c haux

c Types de c haux



- Chaux aér ienne :

Es t obt enue par calc ina t ion d ’un calcaire t r ès pur à unet empérat ure var iable de 8 0 0 à 9 0 0 °C.

CaCO3 c ons t it uant l’ess ent iel du calcaire, s e diss ocie pour donnerl’oxyde d e calcium (CaO, chaux vive) et du CO2 .

c_ Types de c haux

Egalement aériennes, les chaux magnésiennes proviennent d'uncalcaire magnés ien.

La t rans f or mat ion de chaux vive en c haux ét eint e s 'ef f ect ue parajout d'eau :

La pr ise de la chaux aérienne s 'eff ect ue par ca r bonat at ion:



- Chaux hyd raulique :

La cuiss on du calcair e argileux donne une chaux hydr aulique qui f aitpr ise par r éact ion à l'eau.

La chaux ser a plus hydr aulique et plus rés ist ant e s i le pourc ent aged'argile es t plus élevé.

A pr ès ext inct ion, ce t ype d e chaux do it êt r e ut ilisé d ans les 2 4 havant qu'elle ne f as s e prise.



d_ Ut ilis at ion de la chaux dans la cons t r uct ion

L’ut i lisat ion de la chaux a progr ess ivement diminué au pr of it duciment .

A uss i, la chaux doit ret r ouver une ut ilis at ion dans les dom aines oùson emploi est préférable, grâce à ses qualit és de p last ic it é ,d’élast icit é de erm éabilit é à la va eur d’eau.

Ces qual it és s ont part icul ièrement adapt ées à la réalisat iond’enduit s et de badigeons .



Exemples d ’ usages d e la chaux aérienne :

-Les f init ions t eint ées .

- Les mo r t iers com prenant de la t err e ou un s able t err eux.

- Les t ravaux de f init ion lent s ( le mor t ier peut s e cons erver s i onl'enf erm e dans un film plast ique).

S it uat ions à évit er :- Les mur s humides.

- Les s ous co uches devant recevoir une f init ion, à moins de couperla chaux aérienne avec une chaux hydr aulique.



Exemples d ’ usages d e la chaux hydr aulique :

- Enduire les suppor t s for t s (pierr es dures ).- Les par t ies bas s es des mur s expos és aux rem ont ées d'humidit é.

- Mont er des mur s en pierr e.

- Maçonner des t uiles.

- ' .

S it uat ions à évit er :

- Les chaux hydr auliques f or t es s ur les suppor t s f aibles . On ut ilisealor s une NHL 2 .

- Les s upport s en plât re, à moins d 'un avis du f abricant de chaux

gar ant is s ant l'abs ence de réact ion avec le plât re.

8 M or t ier s



a_Définit ion

Le mor t ier es t le mélange d 'un liant ( ciment ou chaux) etd'agrégat s (sable) avec de l'eau.

Il es t ut ilisé en maçonner ie comme élément de lia ison, des cellement ou com me revêt ement .

8 . M or t ier s

b_Compos it ion

Les mo r t iers s ont cons t it ués par des m élanges de:• liant (cim ent ou chaux)• eau• s able• adjuvant s



- Liant s :•les ciment s norm alisés (gr is ou blanc);

•les ciment s s péciaux (alum ineux f ondu, pr om pt , ..)

•les liant s à maçonner ;

•les chaux hydra uliques nat ur elles ;

•les chaux ét eint es

Le liant cour am ment ut ilisé es t le ciment . Pour 1 m 3 de m or t ier, laquant it é de ciment var ie s elon l'usage.



Trois t ypes de BTC (Br iques de Terr e Compr imées) exist ent :

• BTC pour maç onnerie int érieure : dos age en ciment = 6 %

• BTC pour maç onnerie ext érieure : dos age en ciment = 8 %

•

BTC pour maçonnerie ext érieure f açade exposée: dos age en ciment = 1 2 %



- S able :

Pour 1 m 3 de mor t ier, i l f aut 1 ,2 m 3 de s able. Le sable ut ilisé doitêt re exempt de t er re et de mat ièr e végét ale.

Les s ables de bonne granulomét r ie d oivent cont enir des grainsf ins, moyens et gros .

Ils peuvent êt re:

• nat urels et roulés (de r ivières, de sablières, ..) , de nat ures iliceuse ou s ilico-calcair e;• nat urels concas s és (r oches de carr ièr es), com me des basalt es ,porphyres , quart zit es. Ils s ont anguleux et durs .

• s péciaux ( lourds , réf ract aires, légers): sable de lai t ier, s abled ’oxydes de fe r, de chromit e; cor indon, sable de b r iquesconcassés;,…



Le mélange de sable et de liant do it êt re homogène.

Pour le gâchage manuel, les disp os it ions s uivant es doivent êt reobser vées :

• Dispos er d'une aire propr e et à l’abr is de la pluie s i nécess aire,

• M esur er le s able suivant le dosage pr esc r it , avec une brouet t eou d'une cais s e,

•

déf inies , au moyen de pelles ou d’une bét onnière. On ajout eens uit e la quant it é d'eau pr éalablement mesurée, et de f açonpr ogres s ive, jusq u’à l'obt ent ion de la plas t icit é rec om ma ndée.



- Ad juvant s :

Sont des produit s chimiques que l’on ut ilise dans le cas desbét ons .

M odif ient les pr opr iét és des bét ons et des m or t iers auxquels i lssont a jout és en f a ib le propor t ion (environ de 5 % du poids deciment ).

on e ren s ypes :

• les plast if iant s (r éduct eurs d ’eau)• les ent raîneurs d ’air ;

• les modif icat eurs de prise (ret ar dat eurs , accélérat eur s );

• les hydrof uges.



c_ Emplois des mor t iersUne const r uct ion est généralement réalis ée par élément s , dont i lf aut as s urer la liaiso n et pr ot éger par un revêt ement . D’où le rôledu mor t ier.

• Les joint s de maçonnerie : la const ruct ion réalisée ent reélément s ma onnés blocs de bét on ierr es de t ail le br i ues

nécess it e leur as s emblage avec un mo r t ier• Les enduit s :• Les chapes : assurent la mise à n iveau du da llage e t larégularit é de sa s urf ace.

9 . Bét on



a_Définit ion

Le bét on est devenu le s ym bole de la cons t r uct ion cont empor aine

- M at ér iau de s t r uct ur e le plus ut ilisé au monde.

- Indispensable pour la cons t ruct ion des ouvrages (pont s , dalot s ,murs de sout ènement ) , des bât iment s (pout res, chaînage,da llage), …

- Mélange en propor t ion convenable de liant (c iment , chaux) ,d'agr égat s (gravier s , s able) et d'eau.



b_ Fabr icat ion du bét on

Le bét on de f aible quant it é peut êt re f abr iqué m anuellement àl'image des mo r t iers . Pour les grand es quant it és , il es t f ait appel àl'emploi de bét onnière.

Les cons t it uant s du bét on:



Prépar at ion du bét on:

Les dif f érent s cons t it uant s so nt mes urés propor t ionnellement àla quant it é de liant ut ilisé.

- M élanger le s able et le ciment

- A jout er ensuit e le gravier nécess aire et brasser de nouveau jus qu'à l'o bt ent ion d 'un m élange homogène.

' ' '-

plas t icit é s ouhait ée.



b_ Propr iét és des bét ons

Pour u t iliser au mieux le bét on, il f aut b ien connaît re sespropr iét és à l ’ét at f rais , alors qu’i l est plast ique et qu’on peut let ravailler ; et à l ’ét at dur ci, alors que sa f or me ne peut plus êt remodif iée mais que ses caract ér is t iques cont inuent à évoluerdur ant de nombreux mois , voire des années .

Le bét on f rais

-La pr opr iét é es s ent ielle est s on ouvrabilit é, qui le r end apt e àremp lir n’imp or t e quel volume, c- a-d l’apt it ude d’un bét on à rem plirles cof f rages et à enrober convenablement les arm at ures .

- Les f act eurs influant s ur l’ouvr abilit é: t yp e et do s age en ciment ,f or me des gr anulat s, granulomét rie, emploi d’adjuvant s et dos ageen eau.



Le bét on dur ci

- Por os it é : un f act eur dét erm inant de la dur abilit é du bét on dur cicar elle influence la rés ist ance , la car bonat at ion et la t enue

- Résist ance mécanique à la com press ion : s ouvent recherchéepour le bét on dur ci. Elle dépend en par t iculier du t ype et du dos agedu ciment , de la por os it é du bét on et du f act eur E/C.

- Ret ra i t hydraulique avant pr ise et en cours de pr ise : dû à un

dépar t ra pide d’une part ie de l’eau de gâchage, par évaporat ion oupar absor pt ion (cof f rage, granulat s por eux). Il provoque une f or t econt ract ion de la pât e qui f ait f iss urer la s urf ace ext erne.

- Ret r ait t her mique : dû à des bais s es rapides d e T pr ovenant :

* s oit du ciment lui-même lor s d e son hydr at at ion aux premier sâ ges , q ui p ro vo que une éléva t io n d e T, suivie d e so nref roidiss ement ;

* s oit des var iat ions climat iques du milieu.



c_ Typ es de bét ons

En f onct ion des besoins part iculiers du c hant ier, des bét ons auxpr opr iét és part iculièr es peuvent êt re f abr iqués et livr és .

• B ét ons usuels arm és ou non (gamme d e r ésist ance 2 0 à 4 0MPa).

• Bét ons précont ra int s : pour réaliser des p ièces f or t ementsol lic it ées à la f lexion. Il s 'agit de t echniques qui consist ent à

t endre (comme un ressor t s ) l’a rmat ure du bét on, e t donc àcom primer, au repos, ce dernier.

• B ét ons à Haut es Perf or mances (B HP) (gamm e de rés ist ance 6 0à 1 0 0 M Pa). Ils sont également plus durables, plus ét anchesgrâ ce à une por os it é t rès f aible.



• Bét on Aut o-plaçant (BAP) : est t rès f luide et s e met en place

s ans com pact age ni vibr at ion. Il remplit de lui-m ême les moindresint ers t ices .

• Bét ons légers (8 0 0 à 2 0 0 0 kg/m ) pour la réhabilit a t ion,l ’isolat ion t herm ique et pour le gain d e poids d’un ouvrage. Il estobt enu par ajout au bét on, des granulat s légers (polys t yrène,ponce, g ranula t de bois , de schis t es , a rgile expansé , …)

.

• B ét ons lourd s pour le conf inement de mat ièr es rad ioact ives .

• B ét ons f ibr és (mét al, verr e, synt hét ique) pour la r éalisat ion d eplaques minces et pour am élior er la t enue à la f iss ura t ion.

1 0 . Br iques et blocs d e bét on



a_Briques

Sont les produit s céramiques, dont les mat ières premières sontdes argiles, avec ou s ans addit if s .

Leur f or me es t généralement par allélépipède rec t angle.

S ont couram ment ut i lisées dans la const ruct ion des bât iment set des t ravaux publics .

On dis t ingue 3 t ypes pr incipaux :

Br ique ord ina ire

Br ique poreuse

.



- Ut ilisat ion

Les br iques s ervent à réaliser des :

- parement s ext ér ieur s ou int érieur s déco rat if s ,

- mur s s imples ou doubles enduit s ou non,

- clois ons et colonnes en br ique .



- Fabr icat ion

Les br iques s ont obt enues par cuiss on de cert aines argiles à unet empér at ur e de environ 1 0 0 0 °C.

L'oxyde de f er des argiles do nne la colorat ion aux br iques.

En généra l la fab r icat ion des br iques se compose des c inqopéra t ions principales :



b_ B locs de bét on

Les blocs de bét on non ar mé (pour mur et clois on), dont la f or meest généralement parallélépipédiques .

Ils s ont class és, s elon l 'impor t ance de la surf ace des alvéoles, en :• blocs pleins s ans alvéoles ,• blocs per f or és (s ect ion net t e > 8 0 % s ect ion brut e),• blocs cr eux (sect ion net t e > 6 0 % s ect ion br ut e).

Employés pour l 'habit at ion, ils sont généralement enduit s ouprot égés ext érieurement , pour améliorer leurs caract éris t iquesphys iques du m ur ( t herm ique, acoust ique, f eu), et pour r at t raperles ir r égular it és de sur f ace af in d'obt enir une s urf ace plane.



- Fabr icat ion

Les blocs de bét on sont obt enus par p res s ion ou bien par vibrat ionde mélange: ciment + s able + eau et granulat .

Pour obt enir les blocs de bét on avec la dimension la plus précise,les moules ut i lisés sont mét all iques pour avoir une st abil it ésuf f isant e.

Après démoulage, les produit s (b locs de bét on) doivent êt re

st ocker dans un endroit f avorable (humidi t é ~ 9 5 %), où ilspeuvent prendr e le dur ciss ement .

En general les blocs de bét on sont ut i lisés dans dif f erent s t ypesd 'ouvrage su r t out pour réa lise r les murs et les c lo isons debat iment s

1 1 . M ét aux



a_Définit ion

S e dis t inguent :- mét aux fer reux (f er, f ont e, acier )

- mét aux non f er reux (A l, Z n, Cu, Pb)

- all iages (lait on, bronze, dur alium, et c) .

M ét aux f err eux:

Se di f f érencient par leur t eneur en carbone qui in f luence leurrés ist ance mécanique.

•Fer : moins de 0 ,1 % de C

•Ac iers doux : 0 ,1 à 0 ,3 % C = fe rs p rof i lés

•Aciers mi durs : 0 ,3 à 0 ,3 5 % C = pièces de f orce

•Aciers durs : 0 ,3 5 à 2 % C = out ils durs et t ranchant s

•Font e : 2 ,5 à 6 % = moulage des t uyaux



M ét aux non f err eux:

Cuivre

Ext ra it à part ir de la cha lcopyr it e CuFeS 2 .

M ét al rouge ou jaune (d = 8 ,9 ), malléable et duc t ile.

• S’oxyd e à l’air libr e (vert de gr is),

• B on conduct eur d’élect ricit é et cha leur,

• S’emp loie en t uyaut er ie (eau chaude) ,

• En couvert ur e (t ôles de 0 ,1 à 0 ,5 mm d’épais s eur ),

• En câble conduct eur ( élect r icit é).

Et ain

S’obt ient à part ir de la cas s it érit e (S nO2 ) .

M ét al blanc et mou (d = 7 ,3 ) qui ne s ’emploie qu’avec d’aut r esmét aux: S n et Cu donnent le bronze.

Prés erve de l’oxyd at ion.



Plomb

M ét al lour d (d = 1 1 ,3 4 ) mou, malléable, obt enu à part ir de la

galène, et ut ilis é en :• t uyaux pour les canalisat ions d ’eau et gaz,

• is olat ion phonique,

• prot ect ion cont re les rad iat ions .

Obt enu par la r éduct ion d e la chr om it e (FeCr2 0 4 ) par le charbondans un fo ur élect rique.

Ut i lisé com me cons t it uant s econdair e d’aciers ou comme placages ur les mét aux f err eux.



Zinc

Obt enu à par t ir de la blende ZnS .

M ét al gris , peu oxydable (d = 7 ,1 ).

S ’emploie pour prot éger les aciers (galvanisat ion) , pour lescouvert ur es , les gout t ières , ...

Aluminium

S’obt ient par l’élect ro lys e de l’aluminium ext ra it e de la bauxit e.

M ét al blanc, léger (d = 2 ,7 ), duc t ile, malléable.Ut i lisé pour les canal is at ions élect r iques, les couvert ures, lesouvert ures .



A lliages :

Aciers spéciaux

A lliage de f er et d’aut r es mét aux :• A ciers s emi inoxydables (avec du cuivre)

• Ac iers inoxyd ables avec : Cr+Ni, Cr+Ni+Ti, Cr+Ni+Z n

Cr a ugm ent e la r és is t a nce

A ut res alliages

Lait on : alliage de Cu et Z n,

B ro nze : alliage de Cu et S n,

Duralium : all iage de A l, Cu et M n, (gr ande rés ist ance sous f aiblepoids),

M aillechor t : alliage de Cu, Ni et Z n,

A lpax : alliage de Al et S i (s e mo ule f acilement ).



B_ Usages dans la cons t ruct ion

Pour les st ruct ures aut oport euses et port eus es (pout rel les,char pent es m ét alliques, câbles , pieux, palplanches...),

Pour les ar ma t ures d u bét on arm é.

Pour les habi llages et les équipement s ( t ôles et panneaux d ecouver t ure et de bardage, t uyaux, radiat eurs , robinet t er ie,serrurer ie,…),

Pour le mat ér iel de chant ier et l'out illage.



1 2 . Plât r e



a_Définit ion

M at ér iau ut ilisé depuis la plus ha ut e ant iquit é,

Plât re pr ovient de la cuis s on du gyps e.

G yps e ap par t ient à la f a m ille d es éva por it es ( roc hess édiment aires les plus s olubles d ans l’eau).



b_ Fabr icat ion

nécess it e plusieurs ét ape :

1 . Ext ract ion du gypse à l’a ide d ’explosi fs , quand il s ’agit degisem ent à ciel ouvert : " des ca r r ières ".

2 . Ac heminé depuis la carr ièr e, le gyps e subit un concas s age, af inde réduire la dimension de s es gra ins.

3 . A l’aide d ’un t apis , le gyps e est t rans por t é vers le cr iblage, pours élect ionner que les grains d e diam èt re inf érieur à 4 0 mm .

4 . Le gypse s élect ionné est s t ocké en t as dans un local couvertavant d’êt re homogénéis é.



5 . A l’aide d e t apis, le gyps e est conduit dans un four où il ser a

placé dans un moulin, où à l ’aide d’une vis s ans f in il est broyé etécr as é (co mm e dans un mo ulin à caf é.).

Il ser a cuit à 1 5 0 °C. Apr ès ref roidis sement à 6 0 °C, il devient dus emi-hyd ra t e (le gyps e a perd u une mo lécule d’eau).

6 . S t ockage dans des s ilos .



c_ Pr opr iét és générales du plât re• Le com por t ement au f eu

- Excellent rempar t cont re le f eu

- Ut ilis é comm e « coupe-f eu »

• ’

- le plât re amélior e l’insonor isat ion

1 3 . Durabilit é des mat ér iaux



a_Définit ion

Les mat ériaux de cons t r uct ion doivent rem plir le rôle auquel i lssont dest inés pendant un int erval le de t emps raisonnablementlong.

On par le do nc de la d urabilit é d'un mat ériau c .à.d. la vie ut ile d 'unmat ér iau en place (en s er vice).

La durabil it é es t direct ement l iée à l’environnement immédiat ou

f ut ur des ouvrages .Les inf luences ext ernes s ont : int empéries, agres s ivit é d es s ols,at mosphères chimiquement agress ives, …



a_Définit ion

Agressions chimiques:• l iquides : eaux polluées, eau de mer, eaux chargées en ions(sols) ,• s olides : s els gyps eux,• gazeus es : air pollué, CO2 , O2 , …

Lis t e d’agress eurs chimiques:• acides : car bonique, nit r ique, f or mique, urique,lact ique, …• bases a lcalines : am ines, KOH, NaOH, ...• alcools ,• s els : chlorures , nit rat es, s ulf at es, s ulf ures, ...• bact éries : cham pignons qui s e nourr iss ent de chaux,• eau : peut s e char ger en ions.



Chim iques Phys iques M écaniques

Dégradat ions

b_ Int erac t ions envir onnement / ma t ériaux

• Car bonat at ion,• Cor ros ion,• Lixiviat ion,• Décalcificat ion,• Act ion desChlorures...

• Ret rait et gonf lement ,• Dilat at ion t herm ique,• Fiss ura t ions,• Gel/ dégel,• Décohésion dans lamat rice,• A bs or pt ion d’eau, ....

• Phénomènes d eFat igue,• Baiss e des perf orm.méca.,• Fluage,• Déf ormée(plast icit é)....



Propriét és du Int era ct ions

La p réd ic t ion du compor t ement d ’un mat ér iau ex ige uneconnaiss ance complèt e de ses propr iét és, des process us quiint erviennent lors de l'int erac t ion avec s on environnement , et desf act eurs envir onnement aux à l'act ion des quels, il s er a s oumis .

ma r au

Comport ement

in sit u

Tes t s accélérés

(Fact eurs de

Dur abilit é)

ma r au env ronnemen

Dur abilit é



c_ Quelques t ypes de dégr ada t ions du mat ériau

c1 . Cor ros ion

Principe de la Cor ro s ion



- la co uche pass ivant e est dét r uit e localement , là où la t eneuren chlorure est t rès f or t e => dépas s ivat ion,

- la " rouille vert e " s e f or me là où la pas s ivat ion a dis par u,- la "rouil le vert e" s e t ransf or me en des oxydes (ou hydroxyd es)por eux, s i la t eneur en oxygène es t as s ez élevée.

Exemples de corros ion





c2 . Carbona t a t ion





c3 . Gel/Dégel

Comm ent s 'en prém unir





c4 . Exem ples d ’a lt ér at io ns d es m at ér ia ux

Le par amèt re principal garant is s ant la durabilit é du bét on ests a com pacit é



s a com pacit é.

Un bét on durable es t un bét on peu poreux. Les moyens d’ypar venir :

• Cour be gra nulom ét rique ada pt ée f avor isant la com pacit é,

• Ut i lisat ion des adjuvant s f luidif iant pour la déf loculat iondes grains f ins ,

• A jout d’élément s t rès f ins,

• Densif icat ion du bét on par ser r age (vibrat ion),

• Teneur en eau minimale,

• As surer la prot ect ion d u bét on pendant la pr ise et ledur ciss ement (cure du bét on).

La qualit é d es granulat s (peu poreux) et le choix d’un cimentadapt é au mi lieu, v iendront cont r ibuer à garant ir cet t edurabilit é.

1 4 . Conclus ions



L’object if d e ce cour s est de savoir des co nnaiss ances s ur :

- les mat ériaux ut i lisés en cons t r uct ion ains i que les dif f érent scons t it uant s employés pour leur f abr icat ion,

- le pr inc ipe de fabr ica t ion, les propr iét és pr incipa les desmat ér iaux et les applicat ions en f onct ion de leurs p ro pr iét és ,

- la durabilit é des mat ér iaux de const ruct ion a insi que leurdégr ada t ion en t enant com pt e des c ondit ions environnement ales .

Documents

Cours Granulats