Travaux Pratiques Materiaux de Construction

UNIVERSITE MENTOURI CONSTANTINE

FACULTE SCIENCES DE L’INGENIEUR

DEPARTEMENT GENIE CIVIL

LABORATOIRE MATERIAUX ET DURABILITE DES CONSTRUCTIONS

Fascicule préparé par :

Samia Hannachi

2009-2010

1 Samia Hannachi – université de Constantine

Sommaire

Section 1 : ciments - mortiers

Masse volumique apparente d’un ciment…………………………………………………2

Masse volumique absolue d’un ciment mesurée au volumenomètre...………………..3

Temps de début de prise d’un ciment……………………………………………………..4

Essai de consistance sur pate de ciment………………………………………………....5

Masse volumique d’un ciment mesurée au pycnomètre…………………………………6

Fabrication des éprouvettes de mortier………………………………………………….....7

Résistance à la flexion des éprouvettes de mortier……………………………………….8

Résistance à la compression des éprouvettes de mortier………………………………..9

Détermination de la stabilité………………………………………………………………..10

Finesse de mouture- perméabilimètre de Blaine…………………………………………12

Section 2 : granulats

Masse volumique des granulats……………………………………………………………14

Analyse granulométrique d’un sable et d’un gravier……………………………………...17

Equivalent de sable………………………………………………………………………......21

Coefficient d’aplatissement des granulats…………………………………………………22

Formulation des bétons (méthode Dreux-Gorisse)………………………………………23

Références…………………………………………………………………………………….40


MASSE VOLUMIQUE APPARENTE D’UN CIMENT

MATERIEL NECESSAIRE

- un entonnoir monté sur trépied - un récipient calibré - une règle à araser - une balance

MODE OPERATOIRE

Peser une mesure de 1 dm3 ‘ vide (M0) Verser ciment au travers de l’entonnoir jusqu’à refus

Araser et peser (M1) La masse de ciment est: M1 - M0 RESULTATS Connaissant la masse de ciment et le volume du récipient calibré, on peut calculer la masse volumique apparente du ciment. Masse volumique apparente du ciment : Ρapp = �� V


MASSE VOLUMIQUE ABSOLUE D’UN CIMENT MESUREE AU VOLUMENOMETRE

MATERIEL NECESSAIRE • Un voluménomètre Le Chatelier • Un liquide inerte vis-à-vis du ciment (alcool à brûler de préférence, à défaut eau). • Une balance. • Un entonnoir à long col. • Une tige métallique. • Une spatule.

MODE OPERATOIRE La détermination de la masse volumique absolue est réalisée à partir de deux mesures.

• Remplir le voluménomètre d’alcool à brûler jusqu'à ce que le niveau du liquide parvienne entre les graduations 0 et 1 (voir figure 1). Utiliser à cet effet l'entonnoir à long col pour éviter de mouiller les parois intérieures du voluménomètre. Noter alors le niveau initial : N0. • Introduire à l'aide de la spatule 64 g de ciment, en évitant de laisser le ciment se déposer sur les parois. • Si des amas de ciment se forment, désobstruer l'intérieur du voluménomètre à l'aide de la tige métallique. • Une fois la totalité du ciment introduite, boucher le voluménomètre. • Incliner le voluménomètre à 45° par rapport au plan de travail. • Faire rouler le voluménomètre par un mouvement de va-et-vient pour chasser l'air. Laisser reposer verticalement. Noter alors le niveau final N1. • Effectuer une nouvelle fois l'ensemble du mode opératoire pour réaliser la deuxième mesure.

RESULTATS Connaissant la masse de ciment introduite dans le voluménomètre, le volume initial N0 et le volumefinal N1, on peut calculer la masse volumique absolue.

Le résultat de la mesure est vérifié par deux déterminations dont la moyenne est considérée comme la masse volumique.

Valeurs courantes Selon leur nature, la masse volumique absolue des ciments est comprise entre 2,90 et 3,15 g/cm3.


Tableau de mesures Essai n° Temps (min) d (mm)

DEFINITION Déterminer le temps de prise d'un ciment, c'est mesurer le temps qui s'écoule entre l'instant où le mélange liant eau a été réalisé et le début de prise - temps 0 : début de la mise en contact de l'eau et du ciment ; - temps 1 : changement de consistance de la pâte, c'est le début de la prise ; - temps 2 : la pâte devient dure, c'est la fin de la prise.

PRINCIPE DE LA METHODE Le temps de prise est déterminé par le suivi de la pénétration d'une aiguille normalisée dans une pâte de ciment de consistance normalisée jusqu'au moment où l'aiguille atteint une profondeur de pénétration spécifiée (entre 3 et 5 mm). La quantité d'eau nécessaire à l'obtention de cette pâte est déterminée par des essais de consistance.

MATERIEL NECESSAIRE • Une balance, permettant de peser à 1 g près. • Une éprouvette graduée de 250 ml. • Un malaxeur à mortier de 5 litres environ. • Une règle à araser, une truelle (langue de chat). • Un chronomètre au dixième de seconde. • Un appareil de Vicat et ses accessoires décrits à la figure 3, équipé d’une aiguille de Vicat. • Un moule tronconique (anneau), reposant sur une plaque support.

COMPOSITION DE L’APPAREIL DE VICAT • Un piston vertical 1 mobile, muni à son sommet d'un plateau 2 destiné à recevoir une surcharge amovible 3 et, sur sa partie antérieure, d'une plaque graduée 4 devant laquelle se déplace un index 5. A sa partie inférieure, le piston peut recevoir soit une sonde de consistance 6, soit une aiguille de Vicat 7 avec porte-aiguille 8 ayant à eux deux la même masse que la sonde de consistance. La partie mobile avec la sonde ou l'aiguille et le porte-aiguille, pèse, plateau nu 300 g ± 1 g et avec surcharge 1 000 g ± 2 g.

DETERMINATION DU TEMPS DE DEBUT DE PRISE • Réaliser une pâte de consistance normale • Noter le temps zéro. • Equiper l'appareil de Vicat de l’aiguille, et régler l'appareil par abaissement de l'aiguille jusqu'à la plaque de base et ajustement du repère au zéro de l'échelle de la plaque graduée. • Introduire immédiatement la pâte dans le moule et l'araser. • Placer le moule rempli sous l'appareil de Vicat.

• Abaisser l'aiguille jusqu'au contact de la pâte. • Observer une pause de 1 à 2 secondes à cette position, de manière à éviter une vitesse initiale des parties mobiles. • Lâcher alors rapidement les parties mobiles et laisser pénétrer verticalement dans la pâte. • Effectuer la lecture de l'échelle à la fin de la pénétration ou 30 secondes après la libération de l'aiguille. • Noter la lecture de l'échelle qui indique la distance entre l'extrémité de l'aiguille et la plaque de base. • Répéter l'essai de pénétration sur la même pâte à des positions espacées de plus de 10 mm des bords du moule, à des intervalles de temps réguliers de 10 à 15 minutes (nettoyer l'aiguille de Vicat aussitôt après chaque essai ). • Noter, à 5 minutes près, le temps écoulé entre l'instant Zéro et l’instant 1, au bout duquel la distance entre l'aiguille et la plaque de base est de 4 mm ± 1 mm.

TEMPS DE DEBUT DE PRISE D’UN CIMENT

Selon NF EN 196-3

5 Samia Hannachi –université de Conctantine

Tableau de mesures Essai n° E/C (%) d (mm)

ESSAI DE CONSISTANCE SUR PATE DE CIMENT Selon NF EN 196

DETERMINATION DE LA CONSISTANCE NORMALISEE

Malaxage de la pâte de ciment ‚ Procéder à l’introduction des matériaux et au

malaxage comme le décrit le paragraphe 5.2.1 de la norme EN 196-3.

Remplissage du moule ‚ L’opération est décrite au paragraphe 5.2.2 de

la norme EN 196-3.

Essai de pénétration x L’ appareil de Vicat sera utilisé sans surcharge.

x L’essai de pénétration de la sonde set décrit au paragraphe 5.2.3 de la norme EN 196-3.

x Le paragraphe 5.2.3 de cette norme précise qu’il faut répéter l'essai avec des pâtes ayant des teneurs en eau différentes jusqu'à ce qu'il s'en trouve une donnant une distance de 6 mm ± 1 mm entre la sonde et la plaque de base, mais on admettra que la pâte à consistance normale puisse être trouvée graphiquement.

x Noter la teneur en eau de cette pâte.

MATERIEL NECESSAIRE • Une balance, permettant de peser à 1 g près. • Une éprouvette graduée de 250 ml. • Un malaxeur à mortier de 5 litres environ. • Une règle à araser , une truelle (langue de chat). • Un chronomètre au dixième de seconde. • Un appareil de Vicat et ses accessoires décrits à la figure 3, équipé d’une sonde de consistance : tige de 10 mm de diamètre. • Un moule tronconique (anneau ), reposant sur une plaque support.

COMPOSITION DE L’APPAREIL DE VICAT • Un piston vertical 1 mobile, muni à son sommet d'un plateau 2 destiné à recevoir une surcharge amovible 3 et, sur sa partie antérieure, d'une plaque graduée 4 devant laquelle se déplace un index 5. A sa partie inférieure, le piston peut recevoir soit une sonde de consistance 6 , soit une aiguille de Vicat 7 avec porte-aiguille 8. La partie mobile avec la sonde ou l'aiguille et le porte-aiguille, pèse, plateau nu 300 g ± 1 g et avec surcharge 1 000 g ± 2 g.

x Exemple de tableau de mesures


c

MASSE VOLUMIQUE ABSOLUE D’UN CIMENT MESUREE AU PYCNOMETRE

MATERIEL NECESSAIRE • Un pycnomètre • Un liquide inerte vis-à-vis du ciment (de l’alcool à brûler de préférence, à défaut de l’eau). Une spatule • Une balance.

Si l’essai est réalisé avec de l’alcool à brûler, il est nécessaire de connaître sa masse volumique. Masse volumique de l’alcool à brûler :

ρalcool = 0,9 kg/dm3

MODE OPERATOIRE La détermination de la masse volumique absolue est réalisée à partir de deux mesures.

- Remplir le pycnomètre d’alcool (ou d’eau) et peser cet ensemble M0

• Finir de remplir le pycnomètre • Peser cet ensemble M2.

• Effectuer une nouvelle fois l'ensemble du mode opératoire pour réaliser la deuxième mesure.

RESULTATS La masse volumique absolue du ciment est donnée par la formule :

ρ = ρ alcool .M 1

M 0 + M 1 − M 2

- Vider le pycnomètre • Introduire à l'aide de la spatule environ 70 g de ciment dans le pycnomètre, noter cette masse M1.

• Remplir ensuite le pycnomètre à moitié, chasser les bulles d’air

Valeurs courantes Selon leur nature, la masse volumique absolue des ciments est comprise entre 2,90 et 3,15 g/cm3.

FABRICATION DES EPROUVETTES DE MORTIER Selon NF EN 196-1


MATERIEL NECESSAIRE • Un malaxeur à mortier • Un moule pour éprouvettes 4x4x16 , hausse et raclette ! Une machine à chocs ! Un chronomètre

MODE OPERATOIRE ! Verser l’eau (225g) dans le bol du malaxeur puis

introduire le ciment (450 g) ! Mettre le malaxeur en marche à petite vitesse pour 1

minute. Après 30 secondes introduire le sable (1350 g), cette opération doit être terminée avant la fin de la minute.

! Mettre le malaxeur à grande vitesse pendant 30 secondes.

! Arrêter le malaxeur pendant 1 minute et 30 secondes pour ramener manuellement les parties de mortier adhérentes au bol et au batteur au centre du bol.

! Reprendre le malaxage à grande vitesse pendant 60 secondes.

! Le moule et la hausse sont fermement fixés sur la

table à chocs. ! Introduire en plusieurs fois la première couche de

mortier dans chaque compartiment du moule directement à partir du bol du malaxeur.

! Etaler la couche uniformément en utilisant le grand coté de la raclette.

! Mettre en route la machine à chocs (60 chocs) ! Introduire ensuite de la même manière deuxième

couche de mortier dans chaque compartiment du moule.

! Etaler la couche uniformément en utilisant le petit coté de la raclette.

! Mettre en route la machine à chocs (60 chocs) ! Retirer le moule de la table à chocs ! Oter la hausse ! Enlever l’excès de mortier avec une règle à araser,

lisser la surface des éprouvettes, et couvrir le moule d’une plaque de verre.

! Le moule et les éprouvettes fraîchement réalisées

seront rangés dans une armoire humide. ! Le démoulage a lieu 24 h après fabrication, la

conservation des éprouvettes se fait aussi dans l’armoire humide ou à défaut dans l’eau.

RESISTANCE A LA FLEXION DES EPROUVETTES DE MORTIER

Selon NF EN 196-1


MATERIEL NECESSAIRE • Une presse • Un bâti de flexion.

MODE OPERATOIRE ! Placez l’éprouvette dans le dispositif de flexion avec

une face latérale de moulage sur les rouleaux d’appui comme l’indique la figure.

! Abaissez manuellement la

grosse vis jusqu’au contact du plateau supérieur avec le bâti de flexion

! ! Fermez la porte de sécurité

! Fermez la vanne d’évacuation ! Ouvrir la vanne 600 kN

! Fermez les 2 autres vannes

! Tournez la vanne de vitesse de mise en charge au minimum (-)

! ! Mettre la pompe en route

! Choisissez la voie V2 en appuyant sur la touche V ! Mettez les valeurs à 0 en appuyant sur la touche R

et/ou T

! Appliquez la charge en tournant la vanne de vitesse

de mise en charge de 10 tours environ (+) ! Laissez ainsi jusqu’à rupture relevez la valeur de la

charge maxi Ff. ! ! Dès l’éprouvette rompue, tournez

la vanne de mise en charge au minimum (-)

! Ouvrir la vanne d’évacuation ! Arrêter la pompe ! Relever la grosse vis et nettoyer la

presse RESULTAT ! La résistance en flexion Rf en Mpa est donnée par

la formule: Rf = 1,5.Ff.l / b3

Ff est la charge appliquée au milieu de l’éprouvette à la rupture en N b est le coté de la section carrée de l’éprouvette en mm l est la distance entre les appuis en mm

RESISTANCE A LA COMPRESSION DES EPROUVETTES DE MORTIER

Selon NF EN 196-1


MATERIEL NECESSAIRE • Une presse • Un bâti de compression

MODE OPERATOIRE ! Placez l’éprouvette dans le dispositif de compression

avec une face latérale de moulage sur chaque enclume d’appui comme l’indique la figure.

! ! Abaissez manuellement la

grosse vis jusqu’au contact du plateau supérieur avec le bâti de compression

! ! Fermez la porte de sécurité

! Fermez la vanne d’évacuation ! Ouvrir la vanne 600 kN

! Fermez les 2 autres vannes

! Tournez la vanne de vitesse de mise en charge au minimum (-)

! Mettre la pompe en route

! Choisissez la voie V2 en appuyant sur la touche V

! Mettez les valeurs à 0 en appuyant sur la touche R et/ou T

! Appliquez la charge en tournant la vanne de vitesse

de mise en charge de 10 tours environ (+) ! Laissez ainsi jusqu’à rupture relevez la valeur de la

charge maxi Fc. ! Dès l’éprouvette rompue, tournez

la vanne de mise en charge au minimum (-)

! Ouvrir la vanne d’évacuation ! Arrêter la pompe ! Relever la grosse vis et nettoyer la

presse RESULTAT ! La résistance en flexion Rc en Mpa est donnée par

la formule: Rc = Fc/1600

Fc est la charge appliquée sur l’éprouvette à la rupture en N 1600 = 40 mm x 40 mm surface comprimée


Objectif de l’essai

Il s’agit d’apprécier l’augmentation de volume que seraient susceptible de provoquer, au cours de

la réaction d’hydratation, les oxydes de calcium ou de magnésium contenus dans le ciment.

Principe de l’essai

La réaction d’hydratation est accélérée par un traitement thermique de la pâte, de façon à pouvoir

constater l’expansion éventuelle du ciment dans un délai très court.

Équipement nécessaire

- Un malaxeur normalisé.

- Deux moules en laiton élastique, appelés «appareil le Chatelier». Ces moules sont fendus de façon à pouvoir s’ouvrir en cas d’augmentation de volume de la pâte.

- Un bain d’eau muni d’un moyen de chauffage, dans lequel il est possible d’immerger les éprouvettes et de porter la température de l’eau de 20°C ± 2°C jusqu’à ébullition en 30 min ± 5 min.

- Une salle ou une armoire humide maintenue à une température de 20°C ± 1°C et à au moins 98% d’humidité relative.

DÉTERMINATION DE LA STABILITÉ

Selon NF-EN 196-3

Samia Hannachi – université de Constantine

Fig.: Essai de stabilité avec l’appareil le chatelier

Conduite de l'essai

Le mode opératoire est décrit par la norme EN 196

normalisée, qui sera introduite dans deux moules.

Après remplissage les moules sont conservés 24 h dans la salle ou l’armoire humide. Au bout de ce

temps il convient de mesurer à 0,5 mm près l’écartement A entre les pointes des aiguilles.

Le moule est alors entreposé dans le bain d’eau à 20°C qui doit être porté à ébullition pendant 3 h

± 5 min. Soit B l’écartement entre les points des aiguilles au bout de ce

lorsque le moule, après refroidissement, est revenu à la temp

La stabilité est caractérisée par la valeur C

Stabilité = C

11 université de Constantine

Fig.: Essai de stabilité avec l’appareil le chatelier

Le mode opératoire est décrit par la norme EN 196-3. Il faut confectionner une pâte de

normalisée, qui sera introduite dans deux moules.


convient de mesurer à 0,5 mm près l’écartement A entre les pointes des aiguilles.


± 5 min. Soit B l’écartement entre les points des aiguilles au bout de ce temps. Soit C l’écartement

lorsque le moule, après refroidissement, est revenu à la température de 20 °C.

par la valeur C-A exprimée en mm à 0.5 mm près

Stabilité = C-A

3. Il faut confectionner une pâte de consistance


convient de mesurer à 0,5 mm près l’écartement A entre les pointes des aiguilles.


temps. Soit C l’écartement

érature de 20 °C.

A exprimée en mm à 0.5 mm près :


Finesse de Mouture du ciment - Pérmeabilimètre de Blaine.

Selon NF EN 196-6

Définition.

La notion de finesse de mouture est liée à la notion de ‘’surface spécifique’ qui désigne le total des aires de tous les grains contenus dans une quantité unité.

Exemple : Ssp. ciment = 3200 cm2/g

Cette aire est d’autant plus grande que les grains sont plus petits, donc que la finesse de mouture est grande.

Il est connu, par ailleurs, que la vitesse d’écoulement d’un fluide à travers un corps granulaire est d’autant plus faible que les grains qui composent ce corps sont plus fins : cette vitesse décroît donc quand la finesse de mouture augmente.

Surface spécifique et vitesse d’écoulement sont liées à un même facteur : la finesse de mouture.

On a cherché une relation entre ces trois grandeurs. Il est possible de déterminer la surface spécifique d’un corps granulaire en mesurant la vitesse d’écoulement de l’air à travers ce corps; et cette surface massique caractérise la finesse de mouture.

Principe.

- Faire passer, dans des conditions bien définies, une certaine quantité de ciment

-Mesurer le temps de passage, et en déduire la surface spécifique par application d’une formule empirique.

Matériel utilisé.

- Perméabilimètre ou appareil de Blaine - Chronomètre - Balance - Disques de papier filtre

Matériaux utilisés.

- ciment

- mercure


Mode operatoire

1. Placer grille + papier filtre + ciment (quantité calculée) + papier filtre, 2. Tasser et ôter le piston, 3. Vérifier le niveau du liquide : il doit arriver au trait inférieur (4); si néc niveau, 4. Placer la cellule sur l’ajutage. La jonction doit être étanche (très mince couche de vaseline). s’assurer de l’étanchéité de l’ensemble (boucher la cellule avec le pouce, aspirer avec la poire pour faire monter le liquide aux environs du trait supérieur (1), si on ferme le robinet, le niveau doit rester constant). 5. L’étanchéité tant réalisée, aspirer le liquide jusqu’à ce qu’il atte fermer le robinet. 6. L’air traverse le ciment, et le niveau du liquide baisse : chro à passer du 2e trait au 3e trait; soit t (en secondes) la moyenne des temps résultant des 3 mesures consécutives.


1. Placer grille + papier filtre + ciment (quantité calculée) + papier filtre,

3. Vérifier le niveau du liquide : il doit arriver au trait inférieur (4); si nécessaire, parfaire

4. Placer la cellule sur l’ajutage. La jonction doit être étanche (très mince couche de vaseline). de l’étanchéité de l’ensemble (boucher la cellule avec le pouce, aspirer avec la poire

monter le liquide aux environs du trait supérieur (1), si on ferme le robinet, le niveau

5. L’étanchéité tant réalisée, aspirer le liquide jusqu’à ce qu’il atteigne le trait supérieur (1),

6. L’air traverse le ciment, et le niveau du liquide baisse : chronométrer le temps que met le trait au 3e trait; soit t (en secondes) la moyenne des temps résultant des 3

essaire, parfaire ce

4. Placer la cellule sur l’ajutage. La jonction doit être étanche (très mince couche de vaseline). de l’étanchéité de l’ensemble (boucher la cellule avec le pouce, aspirer avec la poire

monter le liquide aux environs du trait supérieur (1), si on ferme le robinet, le niveau

igne le trait supérieur (1), et

nométrer le temps que met le liquide trait au 3e trait; soit t (en secondes) la moyenne des temps résultant des 3


7. Noter la température, 8. En déduire la surface spécifique :

Ssp = K. √e3. √t / Mvabs.(1-n). √η

avec :

K : constante de l’appareil,

n : porosité(en général : 0,50),

Mvabs : masse volumique absolue du ciment,

η : viscosité dynamique de l’air, à la température de l’essai.


V

MASSE VOLUMIQUES DES GRANULATS

1 –1 Masse volumique apparente

Procédure d’essai :

• Mesurer le volume V. • Remplir la mesure de matériau

(Placer les 2 mains à 10 cm environ au-dessus de la mesure et laisser tomber le matériau ni trop vite, ni trop lentement), araser celle-ci.

• Peser l’ensemble, en déduire la masse du matériau m.

V m

Etalonnage avec de l’eau Aras er

La masse volumique apparente est alors : ρapp = m

1 - 2 Masse volumique absolue

1 – 2.1 Méthode de l’éprouvette graduée :

Cette méthode est très simple et très rapide et elle utilise du matériel très courant de laboratoire. Toutefois sa précision est faible.


Remplir une éprouvette graduée avec un volume V1 d’eau. Peser un échantillon sec m de granulats (environ 300 g) et l’introduire dans l’éprouvette en prenant soin d’éliminer toutes les bulles d’air. Le liquide monte dans l’éprouvette. Lire le nouveau volume V2.

La masse volumique absolue est alors :

ρa

= m V2 − V1

Remarque : La lecture des volumes V1 et V2 se fait dans le bas du ménisque.


1 – 2.2 Méthode du pycnomètre (dite du ballon) :

Cette méthode de détermination des masses volumiques est plus précise à condition de prendre un certain nombre de précautions.


Déterminer avec précision la masse m1 du ballon rempli d’eau. Déterminer avec précision la masse m2 d’un échantillon de matériau sec (environ 500 g). Introduire la totalité du matériau dans le ballon, remplir d’eau. Vérifier qu’il n’y a aucune bulle d’air. Peser alors avec précision le ballon, soit m3.

La masse volumique absolue est alors :

M1 M2 M3

ρabs = m2

(m1+m2 )−m3

Nous avons : m3 = (m1 + m2) - me Ö me = masse d’eau chassée

Or : ρw = me Ve

Ö me = Ve ρw

avec ρw = 1 g/cm3 Ö me = Ve

Il vient donc : m3 = (m1 + m2) - Ve

Or le volume d’eau chassée Ve est :

Il vient : m3 =(m1 + m2)− m2 ρabs

Ve = m2 ρabs

d’où la formule ci-dessus :

ρabs = m2

(m1+m2 )−m3

1 – 3 Indice des vides

L’indice des vides (i) est le rapport du volume des vides (Vv) sur le volume de solide (Vs).

i = Vv Vs

Avec : Vs pouvant être déterminé à partir de la masse volumique absolue du matériau (ρads).

V = Vs + Vv Ö pouvant être déterminé à partir de la masse volumique apparente (ρapp).

D’où l’expression ci-dessus peut s’écrire : i = V − Vs Vs

= V − 1 Vs


Analyse granulométrique d’un sable et d’un gravier (NF EN 933-1)

Principe L’analyse granulométrique a trois buts : - Déterminer les dimensions des grains. - Déterminer les proportions de grains de même dimension (% pondéral). - En déduire le Module de finesse (Mf). Les granulats utilisés dans le domaine du bâtiment et du génie civil sont des matériaux roulés ou concassés d’origine naturelle ou artificielle, de dimensions comprises entre 0 et 80 mm. Ils ne sont généralement pas constitués par des éléments de tailles égales mais par un ensemble de grains dont les tailles variées se répartissent entre deux limites: la plus petite (d) et la plus grande (D) dimension en mm. La granulométrie ou analyse granulométrique s’intéresse à la détermination de la dimension des grains et la granularité concerne la distribution dimensionnelle des grains d’un granulat. La granulométrie ou analyse granulométrique consiste donc à fractionner des granulats au moyen d’une colonne de tamis dont les dimensions des mailles sont normalisées et décroissantes du haut vers le bas entre 80 mm et 0,063 mm. On appelle tamisat ou passant l’ensemble des grains qui passent à travers le tamis, et refus l’ensemble des grains qui sont retenus sur le tamis.

Intérêt en Génie Civil L’analyse granulométrique (XP P 18-540) permet de distinguer les granulats suivant des classes granulaires qui sont commercialisées par les fabricants. L’élaboration d’une composition de béton nécessite une connaissance parfaite de la granulométrie et de la granularité, car la résistance et l’ouvrabilité du béton dépendent essentiellement du granulat. Par ailleurs, la dimension D du granulat se trouve limitée par différentes considérations concernant l’ouvrage à bétonner : épaisseur de la pièce, espacement des armatures, densité du ferraillage, complexité du coffrage, risque de ségrégation… Dans le domaine des travaux publics, l’analyse granulométrique permet aussi de répertorier les granulats et les sols notamment au niveau des classements LCPC et GTR. Le module de finesse Mf est une caractéristique importante surtout en ce qui concerne les sables. Un bon sable à béton doit avoir un module de finesse Mf compris entre 2,2 et 2,8 ; au-dessous, le sable a une majorité d’éléments fins et très fins, ce qui nécessite une augmentation du dosage en eau ; au- dessus, le sable manque de fines et le béton y perd en ouvrabilité. Pour 1,8<Mf<2,2 le sable est à utiliser si l’on recherche particulièrement la facilité de mise en œuvre au détriment probable de la résistance. Pour 2,2<Mf<2,8 le sable est à utiliser si l’on recherche une ouvrabilité satisfaisante et une bonne résistance avec des risques de ségrégation limités. Pour 2,8<Mf<3,2 le sable est à utiliser si l’on recherche des résistances élevées au détriment de l’ouvrabilité et avec des risques de ségrégation. Pour Mf >3,2 le sable est à rejeter.


La correction d’un granulat est nécessaire lorsque sa courbe granulométrique présente une discontinuité ou lorsqu’il y a un manque ou un excès de grains dans une zone de tamis. La correction consiste à compenser ces écarts par un apport d’un autre granulat jusqu’à obtention d’un mélange présentant les qualités recherchées. Cette pratique est habituelle pour modifier le module de finesse Mf des sables de bétons hydrauliques.

Matériel nécessaire :

- une machine à tamiser - une série de tamis conformes à la Norme NF X 11-501 et NF X 11-504 - un couvercle qui évite la perte de matériau pendant le tamisage et un réceptacle de fond pour

recueillir le dernier tamisat - des récipients en plastique - une main écope pour le remplissage - une balance de portée 5 kg, précision 1 g

Matériaux utilisés - un échantillon de sable - un échantillon de gravillon Utiliser des échantillons préparés suivant la Norme P 18-553, de masse déterminée suivant la Norme NF EN 933-1 et préalablement séchés à l’étuve.

Mode Opératoire

• monter la colonne de tamis dans l’ordre décroissant de l’ouverture des mailles en ajoutant le

couvercle et le fond • verser le matériau sec dans la colonne de tamis • agiter mécaniquement cette colonne • reprendre un à un les tamis en commençant par celui qui a la plus grande ouverture, en adaptant

un fond et un couvercle • agiter manuellement chaque tamis jusqu’à ce que le refus du tamis ne varie pas de plus de 1%

en masse par minute de tamisage • verser le tamisat recueilli dans le fond sur le tamis immédiatement inférieur • déterminer ainsi la masse du refus de chaque tamis • poursuivre l’opération jusqu’à déterminer la masse du refus contenu dans le fond de la colonne

de tamis • vérifier la validité de l’analyse granulométrique imposée par la Norme NF EN 933-1

(différence entre la somme des masses de refus et de tamisats et de la masse initiale…)

Remarque : La classe des granulats est définie par tamisage au travers d’une série de tamis dont les mailles ont les dimensions suivantes en mm :

0,063 - 0,08 - 0,10 - 0,125 - 0,16 - 0,20 - 0,25 - 0,315 - 0,40 - 0,50 - 0,63 - 0,80 - 1 - 1,25 - 1,60 - 2 - 3,15 - 4 – 5 - 6,30 - 8 – 10 - 12,50 – 14 - 16 – 20 – 25 - 31,50 – 40 – 50 - 63 – 80 – 100 – 125

Les tamis dont les dimensions sont soulignées et notées en gras correspondent à la série de base préconisée par la Norme NF EN 933-2 ; de ce fait, lors de l’étude granulométrique, utiliser prioritairement ces tamis.


Résultats

- Peser le refus du tamis ayant la plus grande maille : soit R1 la masse de ce refus. - Ajouter le refus obtenu sur le tamis immédiatement inférieur. Soit R2 la masse du refus

cumulé. - Poursuivre la même opération avec tous les tamis de la colonne pour obtenir les

masses des différents refus cumulés … - Peser le tamisat sur le fond . Soit P sa masse. - Les masses des différents refus cumulés Ri sont rapportées à la masse totale de

l'échantillon pour essai sec M1. - Les pourcentages de refus cumulés ainsi obtenus, sont inscrits sur la feuille d'essai. - Validité de l'analyse : La somme des masses Ri et P ne doit pas différer de plus de 1 %

de la masse M2.

- Tracé de la courbe granulométrique : o Il suffit de porter les divers pourcentages des tamisats ou des différents refus

cumulés sur une feuille semi-logarithmique : ƒ en abscisse : les dimensions des mailles, échelle logarithmique ƒ en ordonnée : les pourcentages sur une échelle arithmétique.

o La courbe doit être tracée de manière continue et peut ne pas passer par tous les points

Interprétation des courbes

La forme de la courbe granulométrique obtenue apporte les renseignements suivants : - Les dimensions d et D du granulat, - La plus ou moins grande proportion d'éléments fins, - La continuité ou la discontinuité de la granularité.

1 ..Sable à majorité de grains fins 2 Sable plutôt grossier 3 Sable normal 4 Gravillon 5 / 10 à granulométrie continue 5 Gravillon 8 / 25 à granulométrie discontinue




But de l’essai

Essai utilisé de manière

composition des bétons. Il consistesableux plus grossiers. Une d’équivalence de sable qui quantifie

Principe de l’essai

L’essai est effectué sur

voie humide afin de ne pas perdreOn lave l’échantillon, selon « lavante », elle permet de séparerdécantation, on mesure la hauteurhauteur de sable propre (h2 si

Procédure de l’essai

1. Remplissage de la so2. Masse du matériau 3. Imbibition du sab4. Eprouvette secouée (60 cycles

remplissage jusq5. Début de la déca6. Mesure de la haute7. Mesure de la haute

Expression des résultats :

On calcule, pour chaq

moyennes arithmétiques, arrondies

Valeur de l’équivalent


EQUIVALENT SABLE

manière courante pour évaluer la propreté desconsiste à séparer les particules fines contenues

Une procédure normalisée permet de déterminer quantifie la propreté de celui-ci.

sur la fraction 0/5 mm du matériau à étudier. perdre d’éléments fins.

un processus normalisé. Pour cela on utilise séparer les éléments fins argileux et provoque

hauteur des fines floculées (sable propre + c’est au piston ou h’2 si c’est au réglet.

e de la solution lavante jusqu’au premier trait. tériau mh = 120 (1 + w) est introduite dans l’éprouvetsable pendant 10 min dans la solution lavante.

uée (60 cycles en 30 s), lavage du sable avec la solution lavanqu’au deuxième trait. antation, durée 20 min.

e la hauteur de sable h1 de l ‘ensemble sable plus floculat.e la hauteur du sable h2 au piston.

que éprouvette, SE avec une précision décimalearrondies chacunes à l’entier le plus proche.

l’équivalent sable:

SE= h2 100 h1

des sables entrant dans la enues dans les éléments

déterminer un coefficient

Le tamisage se fait par

utilise une solution dite provoque la floculation. Après

éléments fins = h1) et la

rouvette.

c la solution lavante, et

plus floculat.

décimale et on retient les

22 Samia Hannachi - université de Constantine

i

COEFFICIENT D’APLATISSEMENT DES GRANULATS

- La mesure du coefficient d’aplatissement (CA) caractérise le forme plus ou moins massive des granulats. - Le CA s’obtient en faisant une double analyse granulométrique, en utilisant successivement, et pour le même échantillon de granulats :

- une série de tamis normalisés à mailles carrées - une série de tamis à fentes de largeurs normalisées

- Procédure d’essai :

L’essai consiste en un double tamisage : 1. Tamisage classique sur une colonne de tamis à mailles carrées, afin d’isoler les

classes granulaires di/Di . 2. Les différentes classes granulaires di/Di ainsi isolées sont tamisées une à une sur les

grilles à fentes parallèles d’écartement E = Di/2 (ex : D = 20 il vient E = 20 / 2 = 10). On peut donc associer à chaque classe granulaire di/Di un tamis à fente correspondant

de largeur E (ex : 20/25 correspond à une grille 12,5), ce qui permet de déterminer des coefficients d’aplatissement Ai partiels. Il est possible de définir un coefficient d’aplatissement global.

Méthodologie :

- Tamiser l’échantillon sur les tamis spécifié au paragraphe 5.1 de la norme 933-3 - Peser et éliminer tous les grains passant au tamis de 4 mm et retenus sur celui de 80 - Peser et retenir séparément tous les grains de fraction di/Di comprise entre 4 mm

et 80 mm est pesé. - Puis le refus de chaque classe granulaire est tamisé sur le tamis à fente d’écartement E

correspondant. Le passant à travers chaque grille est pesé.

Expression du coefficient d’aplatissement :

Pour un classe granulaire di/Di donnée, on peut définir un coefficient d’aplatissement partiel :

A = mi x100 Ri

avec Ri = masse de chaque classe granulaire di/Di.

mi = masse passant à travers le tamis à fente d’écartement E

Le coefficient d’aplatissement global A s’exprime en intégrant les valeurs

partielles déterminées sur chaque classe granulaire : � � ��


FORMULATION DES BETONS : METHODE DE DREUX-GORISSE

I Objectif

Déterminer en fonction des critères de maniabilité et de résistance définis par le cahier des charges, la nature

et les quantités de matériaux nécessaires à la confection d’un mètre cube de béton (eau E, ciment C, sable S,

gravillon g et gravier G en kg/m3).

II Définition du cahier des charges

Il s'agit de définir, en fonction du type d'ouvrage à réaliser, les paramètres nécessaires à la mise en oeuvre du

béton et à la stabilité à court et long terme de l'ouvrage. Les paramètres principaux devant être définis sont :

la maniabilité et la résistance du béton, la nature du ciment et le type de granulats.

Critère de maniabilité :

La maniabilité est caractérisée, entre autre, par la valeur de l’affaissement au cône d’Abrams (Aff.). Elle est

choisie en fonction du type d’ouvrage à réaliser, du mode de réalisation et des moyens de vibration

disponibles sur chantier (Tab.1).

Tableau 1 : Affaissement au cône conseillé en fonction du type d’ouvrage à réaliser.

Affaissement en cm

Plasticité Désignation Vibration conseillée

Usages fréquents

0 à 4 Ferme F Puissante Bétons extrudés Bétons de VRD

5 à 9

Plastique

P

Normale

Génie civil Ouvrages d’art

Bétons de masse

10 à 15 Très plastique

TP Faible Ouvrages courants

≥≥≥≥ 16 Fluide Fl Léger piquage

Fondations profondes Dalles et voiles minces


Critère de résistance :

Le béton doit être formulé pour qu'à 28 jours sa résistance moyenne en compression atteigne la valeur

caractéristique σσσσ’28.

Cette valeur doit, par mesure de sécurité, être supérieure de 15 % à la résistance minimale en compression fc28

nécessaire à la stabilité de l'ouvrage.

σ'28 = 1,15 x fc28

Choix du ciment :

Le choix du type de ciment est fonction de la valeur de sa classe vraie σσσσ’c et des critères de mise en œuvre

(vitesse de prise et de durcissement, chaleur d’hydratation, etc…). La classe vraie du ciment est la résistance

moyenne en compression obtenue à 28 jours sur des éprouvettes de mortier normalisé. Le cimentier garantie

une valeur minimale atteinte par au moins 95 % des échantillons (dénomination normalisée spécifiée sur le sac

de ciment). La correspondance entre classe vraie du liant et valeur minimale garantie par le fabriquant est

donnée dans le tableau 2.

Tableau 2 : Correspondance entre classe vraie et dénomination normalisée des ciments.

Dénomination normalisée

32,5 MPa 42,5 MPa 52,5 MPa

Classe vraie

σσσσ ’c

45 MPa 55 MPa > 60 MPa

Exemple : la classe vraie du ciment CEM II/B-S 32.5 R est de 45 MPa.

Choix des granulats :

Les granulats à utiliser dans la fabrication du béton doivent permettre la réalisation d'un squelette granulaire à

minimum de vides. Il faut en conséquence utiliser des granulats de toutes tailles pour que les plus petits

éléments viennent combler les vides laissés par les plus gros.

Pour permettre une mise en œuvre correcte du béton, il est important que la taille des plus gros granulats Dmax

ne s'oppose pas au déplacement des grains entre les armatures métalliques du ferraillage. Le tableau 3 donne

une borne supérieure de Dmax à respecter en fonction de la densité du ferraillage, des dimensions de la pièce à

réaliser, et de la valeur de l'enrobage des armatures. Dmax est le diamètre des plus gros granulats entrant dans


la composition du béton. Sa valeur peut être lue sur la feuille d'analyse granulométrique des granulats

correspondants.

Tableau 3 : Détermination de Dmax en fonction du ferraillage et de l’enrobage.

Caractéristiques de la pièce à bétonner Dmax

eh Espacement horizontal entre armatures horizontales ≤≤≤≤ eh / 1,5

ev Espacement vertical entre lits d’armatures horizontales ≤≤≤≤ ev

d

Enrobages des armatures :

Ambiance très agressive ≥≥≥≥ 5 cm Ambiance moyennement agressive ≥≥≥≥ 3 cm

Ambiance peu agressive ≥≥≥≥ 3 cm

Ambiance non agressive ≥≥≥≥ 1 cm

< d

r

Rayon moyen du ferraillage

≤≤≤≤ 1,4 r

≤≤≤≤ 1,2 r

hm Hauteur ou épaisseur minimale ≤≤≤≤ hm / 5


Exemple : Pour des valeurs de C / E de 1,9 et un affaissement au cône de 8 cm, la quantité optimale de ciment

nécessaire à la confection d’un mètre cube de béton est de 385 kg.

Le dosage effectif de ciment C à retenir doit être supérieur ou égal à Copt., et aux valeurs minimales Cmin

données par les formules 1 à 3 pour les bétons non normalisés (formule 1 lorsque le béton est en milieu non

exposé, formule 2 pour un milieu exposé sans agressivité particulière et formule 3 pour un milieu agressif).

(1) : Milieu non exposé Avec : σσσσ’28 en MPa et Dmax en mm.

(2) : Milieu exposé sans agressivité particulière


(3) : Milieu agressif

Détermination de E

La quantité d’eau E nécessaire à la confection du béton se calcule grâce aux valeurs de C/E et de C.

Corrections sur le dosage en ciment C et le dosage en eau E

Lorsque la dimension maximale des granulats Dmax est différente de 20 mm, une correction sur la quantité de

pâte est nécessaire à l’obtention de la maniabilité souhaitée. Les corrections (Tab.5) sont à apporter sur les

quantités d’eau et de ciment (le rapport C/E reste inchangé).

Tableau 5 : Correction sur le dosage de pâte en fonction de Dmax.

Dimension maximale des

granulats (Dmax en mm)

5

8

12,5

20

31,5

50

80

Correction sur le

dosage de pâte (en %)

+ 15

+ 9

+ 4

0

- 4

- 8

- 12

Détermination du mélange optimal à minimum de vides

Il s'agit de déterminer les pourcentages de sable, de gravillons et de cailloux qui vont permettre la réalisation

d'un squelette granulaire à minimum de vides. Les quantités des matériaux de chaque classe granulaire

doivent être judicieuses pour que les plus petits éléments viennent combler les vides laissés par les plus gros.

La courbe granulométrique théorique d'un matériau à minimum de vides peut être schématisée par une droite

brisée. La démarche proposée par Dreux pour déterminer le mélange optimum à minimum de vides est la

suivante :

Tracé de la droite brisée de référence

Détermination des pourcentages en volumes absolus de matériaux


Tracé de la droite de référence de Dreux :

La droite de référence de Dreux représente la courbe idéale d’un matériau à minimum de vides. C’est une

droite brisée dont le point de brisure est défini par son abscisse X et son ordonnée Y :

En abscisse :

Si Dmax ≤≤≤≤ 20 mm X = Dmax / 2

Si Dmax > 20 mm Module(X) = (Module(Dmax)+38) / 2

En ordonnée :

Y est donné en pourcentage de passants cumulés

K est un coefficient donné par le tableau 6, Ks et Kp étant des coefficients correctifs définis par :

Ks (correction supplémentaire fonction de la granularité du sable) :

Ks = (6 Mfs– 15) avec Mfs le module de finesse du sable.

Kp (correction supplémentaire si le béton est pompable) :

Kp = +5 à +10 selon le degré de plasticité désiré.

Tableau 6 : K, fonction de la forme des granulats, du mode de vibration et du dosage en ciment.

Vibration Faible Normale Puissante

Forme des granulats (du sable en particulier)

Roulé Concassé Roulé Concassé Roulé Concassé

Dosage

en

Ciment

400 + Fluid - 2 0 - 4 - 2 - 6 - 4

400 0 + 2 - 2 0 - 4 - 2

350 + 2 + 4 0 + 2 - 2 0

300 + 4 + 6 + 2 + 4 0 + 2

250 + 6 + 8 + 4 + 6 + 2 + 4


200 + 8 + 10 + 6 + 8 + 4 + 6

La droite de Dreux a pour origine les point 0 origines du graphe et pour extrémité le point Dmax caractéristique

des plus gros granulats.

Détermination des pourcentages en volumes absolus de matériaux :

Pour déterminer les pourcentages en volumes absolus de granulats permettant la confection d’un mélange à

minimum de vide il est nécessaire de tracer comme indiqué sur la figure 3 des droites reliant deux à deux les

courbes granulométriques des matériaux du mélange.

Ces droites sont définies par 5 % de refus pour le matériau à faible granularité et par 5 % de passant pour le

matériau à forte granularité. L’intersection des droites ainsi tracées avec la droite brisée de Dreux permet, par

prolongement sur l’axe des ordonnées, de déterminer les pourcentages en volumes absolus de chaque

matériau. Ces pourcentages doivent permettre l’obtention d’un mélange dont la courbe granulométrique est

proche de la droite brisée de Dreux. Si la courbe du mélange obtenue est trop éloignée de la courbe de Dreux,

un ajustement de ces pourcentages peut s’avérer nécessaire.


Figure 3 : Détermination des pourcentages en volumes absolus de matériau.

Détermination de la compacité du béton

Pour déterminer les masses de granulats entrant dans la composition de béton, il est nécessaire de déterminer

la compacité du béton qui correspond au volume absolu en m3 de solide contenu dans un mètre cube de béton

(volumes absolus de ciment, de sable, de gravette et de gravier). Sa valeur de base c0 est fonction de la taille

des granulats, de la consistance du mélange et des moyens de vibration mis en œuvre (Tab. 7). Des corrections

(c1, c2 et c3) fonctions de la forme des granulats, de la masse volumique des granulats et du dosage en ciment,

doivent être apportées (Tab.7) : c = c0+ c1 + c2 + c3.

La valeur de la compacité c du béton permet de déterminer le volume total absolu V de granulats intervenant

dans la formulation du béton : V = (c – Vc) où Vc est le volume de ciment défini par Vc = C / ρρρρs(c) où ρρρρs(c) est la

masse volumique absolue du ciment utilisé.

Tableau 7 : Compacité du béton en fonction de Dmax, de la consistance et du serrage.


Consistance Serrage compacité (c0)

Dmax= 5 Dmax= 8 Dmax=12,5 Dmax = 20 Dmax=31,5 Dmax = 50 Dmax = 80

Molle

(TP-Fl)

Piquage 0,750 0,780 0,795 0,805 0,810 0,815 0,820

Vibration faible

0,755 0,785 0,800 0,810 0,815 0,820 0,825

Vibration normale

0,760 0,790 0,805 0,815 0,820 0,825 0,830

Plastique

(P)

Piquage

0,760 0,790 0,805 0,815 0,820 0,825 0,830

Vibration faible

0,765 0,795 0,810 0,820 0,825 0,830 0,835

Vibration normale

0,770 0,800 0,815 0,825 0,830 0,835 0,840

Vibration puissante

0,775 0,805 0,820 0,830 0,835 0,840 0,845

Ferme

(F)

Vibration faible

0,775 0,805 0,820 0,830 0,835 0,840 0,845

Vibration normale

0,780 0,810 0,825 0,835 0,840 0,845 0,850

Vibration puissante

0,785 0,815 0,830 0,840 0,845 0,850 0,855

Nota : * Ces valeurs sont convenables pour des granulats roulés sinon il conviendra d’apporter les corrections suivantes : Sable roulé et gravier concassé (c1 = - 0,01) Sable et gravier concassé (c1 = - 0,03) * Pour les granulats légers on pourra diminuer de 0,03 les valeurs de c : (c2 = -0.03) * Pour un dosage en ciment C ≠≠≠≠ 350 kg/m3 on apportera le terme correctif suivant : (c3 = (C – 350) / 5000)

Détermination des masses de granulats


Connaissant le volume total absolu des granulats (V) et les pourcentages en volume absolue de sable (S %), de

gravillon (g %) et de gravier (G %), il est alors possible de déterminer les volumes de sable (Vs) de gravillon (Vg)

et de gravier (VG) ainsi que leurs masses respectives (S, g et G) :

Vs = V * S % S = V * S % * ρρρρs(S)

Vg = V * g % g = V * g % * ρρρρs(g)

VG = V * G % G = V * G % * ρρρρs(G)

A défaut de renseignements précis concernant les masses volumiques absolues des matériaux, on peut en

première approximation utiliser les valeurs suivantes : ρρρρs(c) = 3,1 t/m3, ρρρρs(S) = 2,6 t/m3, ρρρρs(g) = 2,6 t/m3 et ρρρρs(G) = 2,6

t/m3.

Obtention de la formulation théorique de béton

La formulation théorique de béton recherchée est définie par les quantités d'eau E, de sable S, de gravillon g et

de gravier G. La masse totale d’un mètre cube de béton ∆∆∆∆o=(E+C+S+g+G) est pour un béton courant comprise

entre 2,3 t/m3 et 2,5 t/m3. La formulation obtenue reste théorique et il convient de la tester et de la corriger

par des essais de laboratoire avant d’être utilisée.

IV Corrections de la formulation théorique de béton

La formulation de béton obtenue précédemment est théorique et il convient de la tester et de la corriger par

des essais de laboratoire avant d’être utilisée.

Des corrections seront apportées avant fabrication pour prendre en considération la teneur en eau éventuelle

des granulats et après une série de tests effectués en laboratoire pour ajuster les dosages en eau, granulats et

ciment.

Corrections à apporter avant fabrication

La composition théorique de béton est établie pour des matériaux secs. Il est impératif avant confection du

béton de prendre en considération l’eau contenue dans les granulats. Une mesure de teneur en eau doit être


par conséquent effectuée (w=Masse d’eau/Masse sèche). A défaut de toutes mesures précises on peut

apprécier l’humidité des granulats grâce aux valeurs données dans le tableau 8.

Tableau 8. Quantité d’eau en litre contenue dans un mètre cube de matériau granulaire en fonction de son degré apparent d’humidité.

Degré apparent

d’humidité

Eau d’apport en Litre / m3 de matériau

Sable 0 / 5

Gravillon 5 / 12,5

Gravier 5 / 20

Gravier 16 / 31,5

Apparence sèche 0 à 20 négligeable négligeable négligeable

Apparence humide 40 à 60 20 à 40 10 à 30 10 à 20

Apparence très humide 80 à 100 40 à 60 30 à 50 20 à 40

Apparence saturée, égouttée

120 à 140 60 à 80 50 à 70 40 à 60

Exemple : Un sable très humide contient de 80 à 100 litres d’eau par m3 (soit une masse sèche d’environ 1600

kg par m3 de matériau) d’où une teneur en eau w d’environ 5 à 6 %.

Corrections à apporter après essais en laboratoire

Les corrections seront effectuées sur chaque matériau utilisé. La quantité d’eau sera ajustée grâce à la valeur

obtenue lors de la mesure de l’affaissement au cône, les quantités de granulats grâce à la mesure de la masse

volumique réelle du béton, et la quantité de ciment après essais sur béton durci. Les trois corrections se feront

indépendamment les unes des autres.

Correction sur l’eau

Si la valeur de l’affaissement au cône d’Abrams obtenu (Aff.obtenu) diffère de la valeur de l’affaissement au cône

souhaitée (Aff.souhaité) il est nécessaire de modifier la quantité d’eau de la composition de béton. La correction

sur la quantité d’eau s’effectue grâce à l’abaque de la figure 4.


Figure 4 : Variation de la quantité d'eau en fonction de l'affaissement au cône pour un béton courant.

Pour déterminer la valeur de E corrigée (Fig.5) :

Positionner sur le graphe le point caractéristique de la composition effectuée (Eutilisée et affaissement au cône obtenu Aff.obtenu).

Faire passer par ce point une courbe homothétique à celles du diagramme.

Pour la valeur de l’affaissement souhaité (Aff.souhaité) en déduire la quantité d’eau à utiliser (Ecorrigée).


Figure 5 : Exemple de détermination de E corrigée.

Exemple : Pour une valeur initiale de E de 200 l ayant conduit à un affaissement au cône de 6 cm, la quantité

d’eau nécessaire à l’obtention d’un affaissement au cône de 9 cm est d’environ 210 litres.

Correction sur la quantité de granulats

L’objectif de cette correction est de vérifier que la quantité de matériau utilisé aboutit bien à la formulation

d’un mètre cube de béton et que par conséquent il n’y a ni sur dosage ou sous dosage de ciment. Lorsque la

masse volumique apparente réelle du béton (∆∆∆∆) est différente de la masse volumique apparente théorique (∆∆∆∆o)

de la formulation, il convient d’effectuer une correction sur les quantités de granulats : ∆∆∆∆ m = (∆∆∆∆ - ∆∆∆∆o). Si ∆∆∆∆ m

est négatif la formulation réalisée aboutit à la confection de plus d’un m3 de béton (des granulats doivent être

enlevés). Si ∆∆∆∆ m est positif la formulation réalisée aboutit à moins d’un m3 de béton (des granulats doivent

être rajoutés). Cette correction s’effectue sur tous les granulats au prorata des pourcentages en volume absolu

des granulats :

Scorrigé = S + ∆∆∆∆ m * S %

gcorrigé = g + ∆∆∆∆ m * g %

Gcorrigé = G + ∆∆∆∆ m * G %


Correction sur la quantité de ciment

Lorsque la résistance obtenue à 28 jours (σσσσ’28 réelle) diffère de la résistance souhaitée (σσσσ’28) il convient

d’apporter une correction sur le dosage de ciment (Ccorrigé). Si Créel et Eréelle sont les dosages initiaux en ciment et

en eau effectivement utilisés pour la confection du béton, il est possible d’écrire en fonction des résultats

obtenus ou des résultats souhaités deux équations résultant de la formulation de Bolomey :

Résultats obtenus : σσσσ ’28 réelle = G σσσσ ’c (Créel/Eréelle – 0.5)

Résultats souhaités : σσσσ ’28 = G σσσσ ’c (Ccorrigé /Eréelle – 0.5)

En combinant les équations précédentes on obtient :

σσσσ ’28 / σσσσ ’28 réelle = (Ccorrigé /Eréelle – 0.5) / (Créel/Eréelle – 0.5)

d’où la détermination de Ccorrigé.

L’augmentation ou la diminution de la quantité de ciment ∆∆∆∆C conduit à une augmentation ou à une diminution

de la quantité de fines. Il convient pour conserver la maniabilité du béton de compenser l’augmentation ou la

diminution de volume absolu du ciment ∆∆∆∆Vc par une diminution ou une augmentation du volume absolu de

sable ∆ ∆ ∆ ∆Vs (considéré comme des éléments fins). D’ou une ultime correction sur le dosage en sable Scorrigé = S

+ ∆∆∆∆S avec :

∆∆∆∆C= (Ccorrigé – Créel)

∆∆∆∆Vc= (Ccorrigé – Créel) / ρρρρs(c)

∆∆∆∆Vs= – ∆∆∆∆Vc = – (Ccorrigé – Créel) / ρρρρs(c)

∆∆∆∆S = – (Ccorrigé – Créel) ρρρρs(s) / ρρρρs(c) = – ∆∆∆∆C ρρρρs(s) / ρρρρs(c)

V Bétons à Caractères Normalisés : Norme NFP 18-305

Pour que le béton puisse recevoir l’appellation BCN (Béton à Caractères Normalisés : Norme NFP 18-305) il doit

se conformer à des critères de résistance minimale, de valeur maximale de E/C, et de dosage minimum en

ciment.


Résistance minimale

La résistance minimale fc28 du béton doit être supérieure aux valeurs données dans le tableau 9.

Tableau 9 : Résistance minimale en MPa conseillée pour un BCN.

Classes d’environnement 1 2a 2b1 2b2 3 4a1 4a2 4b 5a 5b 5c

Type de

béton

Non armé (NA) (1) 16 20 28 32 32 35 35 32 35 40

Armé (BA) 22 25 25 30 32 32 35 35 32 35 40

Précontraint (BP) 30 30 30 30 32 32 35 35 32 35 40

(1) pas de spécification

Dosage E/C

Pour assurer la durabilité des Bétons à Caractères Normalisés la norme (NFP 18-305) impose que le rapport

Eau/Ciment soit inférieur aux valeurs maximales données dans le tableau 10.

Tableau 10 : Rapport maximal E/C pour un BCN en fonction de la classe d’environnement et du type de béton.


Type de

béton

Non armé (NA) (1) 0,7 0,6 0,55 0,5 0,55 0,5 0,5 0,55 0,5 0,45

Armé (BA) 0,65 0,6 0,6 0,55 0,5 0,55 0,5 0,5 0,55 0,5 0,45

Précontraint (BP) 0,6 0,6 0,55 0,55 0,5 0,55 0,5 0,5 0,55 0,5 0,45

(1) pas de spécification


Dosage minimum en ciment :

La quantité en ciment doit être supérieure aux valeurs données dans le tableau 11.

Tableau 11 : Dosage minimal de ciment Cmin en kg/m3 de béton pour les BCN (Dmax =20 mm).


Type de

béton

Non armé (NA) 150 200 240 300 330 330 350 350 330 350 380

Armé (BA) 260 280 280 310 330 330 350 350 330 350 385

Précontraint (BP) 300 300 300 315 330 330 350 350 330 350 385

Si Dmax ≠≠≠≠ 20 mm, le dosage minimal de ciment Cmin donné dans le tableau ci dessus doit être modifié comme suit :

Dmax<12,5 ajouter 10 % ; Dmax=16 ajouter 5 % Dmax=25 retrancher 5 % ; Dmax>31,5 retrancher 10 %.



Références :

V. Phounmmavong (université nationale de Laos)- Cours de matériaux de construction

www.la. Refer.org /

F. Ghomari et A. Bendi-ouis – travaux pratiques matériaux de construction- 2007-2008

Département génie civi , faculté sciences de l’ingénieur, université Abdelkader Belkaid

B. Pfeiffer

Cours cycle laboratoire matériaux de construction

M. Meuzeret

Laboratoire-modes opératoires matériaux de construction

M. Elliana

Travaux pratiques formulation des bétons

M. Delarrard

Béton laboratoire pro 3TM

M. Sarret

Caractéristiques physiques et mécanique des ciments

Jean Louis Doval

Travaux pratiques les granulats

Christine Gaudry

8022 CEMX1_pano- lab.qxd

Département matériaux EPLF- Lausanne

Essais sur bétons frais Cours de matériaux de construction

http://www.la/

Documents

Travaux Pratiques Materiaux de Construction