2. Définition du béton
Le béton, du latin bitumen (qui signifie
bitume), peut se définir comme étant une pierre artificielle
résultant de la prise et du durcissement d'un mélange
composé de:
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? Ciment, matériau pulvérulent
(qui a l'aspect d'une poudre) à base de silicate et d'aluminate formant
avec l'eau une pâte plastique et liante qui fait prise et se solidifie en
une matière dure et compacte
? Agrégats ou granulats,
matériaux inertes de petites dimensions provenant soit de la
décomposition des roches, soit de leur concassage. Suivant leur
granulométrie, ils peuvent être appelés gravier (lorsque la
granulométrie varie entre 15 à 25 mm), gravillon (lorsque la
granulométrie varie entre 8 à 15 mm), sable (0 à 5 mm).
? Eau, Liquide transparent, incolore,
insipide et inodore.
Tous ces éléments entrant dans la composition du
béton doivent être assemblés avec des proportions bien
définies pour garantir un béton de qualité.
3. Propriétés physiques et
mécaniques du béton
? Masse volumique : le masse volumique «
ñ » du béton est généralement de comprise
entre 2.200 a 2.400kg/m 3.
? Retrait : Durant sa durée de vie, Le
béton subit une évaporation de l'eau excédentaire interne,
c'est-à-dire qu'il est dû à l'évaporation de l'eau
contenue dans le béton et, à une moindre échelle, à
la poursuite de l'hydratation du liant, toutes causes qui ont pour effet de
réduire
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l'hygrométrie des pores du béton. Le retrait est
une déformation différée se produisant en l'absence de
charge. Il croît avec le temps pour tendre, après quelques
années, vers une limite qui dépend notamment de la composition du
béton, des dosages en ciment et en eau, de l'épaisseur des
pièces et de l'humidité relative de l'atmosphère
environnante. C'est, entre autres, l'existence du retrait qui justifie la
création de joints dans les structures.
? Ouvrabilité du béton frais :
l'ouvrabilité est considérée comme une
propriété particulière du béton frais. En termes de
mise en oeuvre, cette caractéristique constitue un avantage majeur.
L'ouvrabilité est, en effet, la capacité du béton à
pouvoir être mis en oeuvre facilement (remplissage des coffrages et
enrobage des armatures) : elle caractérise, avant que le matériau
ne durcisse, la fluidité du béton.
La mesure de l'ouvrabilité : Une des
grandeurs définissant l'ouvrabilité est la consistance. Elle peut
être mesurée facilement par un essai d'affaissement en utilisant
le cône d'Abrams ou "Slump test".
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Instrument utilisé pour réaliser le
cône d'Abrams
En mesurant la hauteur d'affaissement après le
démoulage du cône, on obtient une indication sur
l'ouvrabilité du béton, plus la hauteur d'affaissement est
importante, plus le béton est fluide.
L'influence de la composition. En ajustant la composition des
bétons (principalement par l'emploi d'adjuvants), il est possible de
modifier la consistance du béton ainsi que la durée pendant
laquelle le béton reste "ouvrable".
La formulation d'un béton doit aboutir à un
béton qui possède la plus grande ouvrabilité, le plus
faible frottement interne avec la quantité d'eau minimum. Cette aptitude
du béton à la déformation est aussi traduite par les
termes consistance et maniabilité.
? Porosité du béton durci : la
porosité est l'ensemble des vides dans le béton, elle est
déterminée par le rapport du volume des vides au volume total. La
résistance du béton est d'autant plus grande que la
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porosité du ciment est plus faible. La porosité
peut être réduite par l'emploi minimal d'eau mais aussi par
l'optimisation de la granulométrie par l'ajout de fillers et d'ultra
fines comblant les vides entre les granulats et entre les grains de ciment,
ainsi que par une action mécanique de serrage et de compactage du
béton frais en oeuvre.
? Durabilité : La durabilité du
béton peut être définit comme sa qualité à
pouvoir conserver une qualité de ces propriétés sur une
grande durée. Elle peut dépasser une centaine d'année si
lorsqu'il est correctement formulé et mis en oeuvre ; il résiste
bien aux effets d'environnements corrosifs et, en particulier, à
l'action de l'eau de mer ; il offre une bonne tenue au feu, garantie de
sécurité vis-à-vis des incendies.
? Résistance à la compression :
« É cj »
Le béton est défini par la valeur de sa
résistance à la compression à 28 jours d'âge dite
valeur caractéristique requise, notée
Éc28. Lorsque les sollicitations s'exercent sur un
béton à un âge inférieur à 28 jours
((à j jours ; en cours d'exécution), on se réfère
à la résistance Écj du béton au
jour j considéré. La résistance (Écj en
MPa) du béton est obtenue expérimentalement par un essai de
compression sur des éprouvettes cylindriques de béton de
dimensions 16x32 cm2, généralement à 3, 7 ou 28 jours.
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? Résistance caractéristique à la
traction :
La résistance à la traction du béton est
beaucoup plus faible que sa
résistance à la compression (fT 1/10 fC). On peut
déterminer fT
expérimentalement par :
- Essai de traction direct : L'essai consiste
à sceller deux barres d'acier
dans une éprouvette, et procéder par
arrachement.
- Essai par fendage (essai brésilien) :
L'essai consiste à écraser un
cylindre de béton entre les plateaux d'une presse.
- Essai par flexion : L'essai consiste à
appliquer une charge concentrée (au
milieu) sur une poutre de section transversale carrée.
La résistance caractéristique á la traction
est conventionnellement définie
par la relation empirique (en MPa) suivante
(Selon le B.A.E.L) :
Pour Écj < 60 MPa : Étj= 0.6 + 0.06
Écj
Étj= 0.275 Écj 2/3
Coefficient d'élasticité (Module de YOUNG)
:
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-Sous les contraintes normales d'une
durée d'application inférieure á 24 heures, on a : Le
module de déformation longitudinale instantanée du béton
« Eij».
- Sous les contraintes de longue durée d'application
(les déformations différées du béton comprennent le
retraitet le fluage). Le module de déformation longitudinale
différée du béton « Evj» : il
permet de calculer la déformation finale du béton
(déformation instantanée + déformation retrait et
fluage).
? Le fluage : Le fluage du béton est
ce processus continu de déformation d'un élément sur
lequel s'exerce une charge constante ou variable. Il dépend des
caractéristiques du béton, de son âge lors du chargement,
de l'épaisseur de l'élément, de l'hygrométrie de
l'environnement et du temps. Le fluage est un phénomène complexe,
constaté mais encore mal compris. Il serait lié à des
effets de migration d'eau dans les pores et les capillaires de la matrice ainsi
qu'à un processus de réaménagement de la structure des
cristaux hydratés du liant.
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