Les Essais de Caractérisation d’Un Liant

République Tunisienne Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université de Sfax Ecole Nationale d’Ingénieurs de Sfax  ________________ 

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Abdelmonem MASMOUDI

 Année universitaire 2012/2013 2012/20 13 4  version 4ème     v  vv ersion  

Ecole Nationale d’Ingénieurs de Sfax

Département Département de Génie Civil 

SERIE 2 : Les essais de caractérisation caractérisation d’un liant

12345678-

Masse volumique des liants Mesure de surface spécifique des liants Essai de consistance Essai de prise Essai d’expansion d’expansion a chaud chaud et a froid Essai de retrait et de de gonflement gonflement Essai de traction par flexion Essai de compression compression

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Masses volumiques des liants Série 2

NT 47-14 EN 196-1

La mesure de la masse volumique apparente d'un liant est très influencée par le tassement et le mode de remplissage. Pour palier à ce défaut, on utilise un entonnoir porté par un trépied, muni d'une passoire et d'un opercule mobile. Valeurs usuelles  : Masse volumique absolue du ciment : 3,1 g/cm3 Masse volumique apparente du ciment : 1 g/cm3 Objectif de l’essai Mesurer la masse volumique absolue et celle apparente d'un liant anhydre. Principe de l’essai Le liant est un corps réagissant avec l'eau, on utilise un liquide qui ne réagit pas avec le liant. On opère de la même façon que pour le sable ou le gravier.  MASSE VOLUMIQUE ABSOLUE :

Deux méthodes se présentent, l'une basée sur la lecture de graduations: le Voluménomètre, l'autre se base que sur des pesées: le pycnomètre. Equipement nécessaire Voluménomètre de Le Chatelier  :

3 C'est un récipient de 250 cm 3, comportant un col étroit muni d'un renflement de 20 cm   environ. Au 3 dessous du renflement se trouve le trait zéro avec une courte graduation de part et d'autre (en 1/10 de cm ). 3 Au dessus du renflement, une autre graduation donne le volume (en 1/10 cm ) à partir du zéro.

Pycnomètre à liquides :

C'est un récipient de 100 cm 3 comportant un bouchon bien rodé muni d'un tube très fin sur lequel est gravé un trait repère. Ce trait limite de façon précise un volume V qui est caractéristique de l'instrument. Conduite de l’essai A / Méthode du voluménomètre

1-

Mettre du toluène jusqu'au niveau V 1, voisin du zéro. Noter V 1 , en valeur algébrique (négative au dessous du repère). Peser l'ensemble, soit  M 1. 2- Introduire le liant dans le voluménomètre jusqu'à ce que le niveau du liquide soit dans la partie utile de la graduation supérieure. Bien chasser les bulles d'air. Noter V 2 Peser, soit M 2. La masse volumique du liant testé est calculée par la formule suivante :

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P=

 M 2 − M 1 V 2 − V 1

B / Méthode du pycnomètre. : 1- Peser le pycnomètre vide soit m1, le remplir d'eau distillée et le peser, soit m2. 2- Remplir le pycnomètre de toluène et le peser, soit m3 ; puis introduire le liant et peser, soit m4. 3-  Remplir de toluène, éliminer les bulles d'air, adapter le bouchon et amener le niveau de toluène  jusqu'au trait repère. Peser, soit m5.

Remarque :  la masse volumique de l'eau ( ρe ) Varie en fonction de la température de l'essai: ( ° C ) ρe (g/cm )

14 16 18 20 22 24 26 28 30 0,9993 0,9990 0,9986 0,9982 0,9978 0,9973 0,9968 0,9963 0,9957

 MASSE VOLUMIQUE APPARENTE  :

Conduite de l’essai 1- Placer l'entonnoir au dessus d’un récipient de volume V (de préférence 1 litre). Fermer l'opercule. 2-  Verser une petite quantité (200 g environ ) de liant sur la passoire et la faire descendre dans l'entonnoir à l'aide de la spatule, ouvrir l'opercule: le ciment descend dans la mesure et refermer l'opercule. 3- Recommencer avec de nouvelles quantités (200g) jusqu'à ce que se produise le débordement tout autour puis araser à la règle et peser le contenu. La masse volumique apparente du liant est : ρc = M/V (g/ cm3 ) Travail demandé 1- Déterminer la masse volumique absolue et apparente du liant fournit. 2- Présenter vos résultats en suivant le tableau de présentation 3- Interpréter vos résultats

Le voluménomètre est gradué à 20 °C et toute variation de température fausse les résultats. Il faut disposer d'un bain thermostatique dont la température soit maintenue à 20 °C. Le voluménomètre et son contenu seront placés dans le bain jusqu'à stabilisation de la température. Feuille d’essai Masses volumiques des liants NT 47-14 EN 196-1

Laboratoire :

Identification de l’échantillon :

Date : Opérateur :

Le volume du pycnomètre La masse volumique du toluène La masse mt de toluène remplacée par la masse m4 de liant Le volume de liant remplaçant le liquide : la masse volumique du liant La masse volumique apparente du liant :

V = (m2-m1) / ρ . e ρt =(m3-m1) / V mt = m3 - ( m5 - m4 ) Vc  = mt / ρ t ρ c = m4 / Vc ρc = M/V (g/ cm )

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…….±…… …….±…… …….±…… …….±…… …….±…… …….±……

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Essai de consistance Série 2

EN 196-3 (1994)

L’attention des utilisateurs est de plus en plus attirée par les propriétés des mortiers et des bétons à l’état frais, avant la prise et le durcissement. Les caractéristiques du mortier et du béton sont fondamentales et varient avec la nature du liant, le dosage en eau et le mode de préparation. La pâte de ciment de consistance normalisée a une résistance spécifiée à la pénétration d’une sonde normalisée. L’eau nécessaire à une telle pâte est déterminée par des essais de pénétration sur pâte à quantités d’eau différentes,L’état pâteux intermédiaire entre liquide et solide est caractérisé par sa consistance qui peut être molle, plastique ou bien ferme. L’essai de consistance doit être réalisé suivant les prescriptions ordinaires, c’est à dire à 20°C ± 1°C et à une hygrométrie supérieure à 65%. Objectif de l’essai

L’essai de consistance permet de déterminer la quantité d’eau optimale pour gâcher un liant afin d’obtenir une pâte normale. La pâte obtenue a une résistance spécifiée à la pénétration d’une sonde normalisée Principe de l’essai

L’essai est réalisé pour trouver la quantité d’eau qui doit être mélangé toujours suivant le même processus avec une masse de liant, dans laquelle la sonde de l’appareil de Vicat ne s’enfonce que de ( 6 ± 1 ) mm du fond du moule. Appareillage

Balance, permettant de peser à 1g prés ; Cylindre ou burette graduée permettant de mesurer 1% du volume mesuré ; Malaxeur ,conforme à l’EN 196-1 L’appareil de Vicat avec sa sonde cylindrique de diamètre (10,00±0,05) mm et de longueur effective (50± 1) mm. La masse totale des parties mobiles doit être de (300± 1) g.  Le moule Vicat destiné à contenir la pâte pendant l’essai doit être en caoutchouc dur de la forme tronconique, d’une profondeur (40,0±0,2) mm e de diamètre inférieurs et supérieurs de (70±05) mm et (80±05) mm respectivement. Ce tronc de cône doit reposer sur une plaque en verre d’au moins 2,5 mm Conduite de l’essai

Avant de commencer l’essai, il faut mouiller et égoutter le godet et le batteur du malaxeur pour obtenir les résultats estimés. de ciment et le verser dans le godet du malaxeur. 1 Peser 500g ±   ± 1g    2 Gâcher le ciment avec une quantité d’eau ( on commence avec un rapport de masse E/C = 0.24 ). 3 Malaxer la pâte pendant 90 secondes, à vitesse lente 4 Arrêter pendant 15 secondes , démonter le godet et remettre avec une spatule toute la pate adhérent

à

la cuve au déla de la zone de malaxage 5-Remonter le godet et malaxer durant  90 secondes à vitesse rapide 6- Remplir le moule tronconique avec la pâte obtenue, et araser la surface en prenant appui sur le bord du moule.

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7- Porter le

moule plein sur l’appareil de Vicat, et régler le niveau zéro de la sonde ( la sonde est tangente avec le bord du moule ). 8- Centrer le moule dans l’axe de la sonde , abaisser la sonde avec porécaution jusqu’à ce qu’elle arrive au contact de la pate,jet desserrer la vis pour que la sonde pénètre sous son poids propre dans la pâte. 9- Après  30 secondes , noter la valeur de l’enfoncement ″  d  ″  lue sur l’index de l’appareil (voir figure). • • •

Si d = 6 mm ± 1 mm  , l’essai est concluant et la consistance est normale. Si d ≤ 5 mm  , la pâte est  trop mouillée  et il faut recommencer l’essai avec moins d’eau. Si d ≥ 7 mm  , la pâte est  trop ferme  et il faut recommencer l’essai avec plus d’eau.

10- Repéter l’essai avec des

teneurs en eau différentes jusqu’à trouver une donnant une distance de 6 mm ± 1 mm . Enrefgistrer cette teneur en eau de cette pate exprimé à 0,5% prés comme teneur en eau pourl’obtentiuion de la consistance normalisée (On commence notre expérience avec un rapport de masse  E/C = 0.24 pour avoir une pâte de consistance normalisée a partir d’un ciment CEM I 32.5). Travail demandé

Avant de commencer les essais, il faut graisser les moules et nettoyer les plaques de base en verre. 1- Déterminer le rapport de masse E/C pour obtenir une pâte normale du liant fournit. 2- Présenter vos résultats en complétant la feuille d’essai 3- Tracer la courbe de l’enfoncement en fonction du rapport de masse E/C .

Sonde pour la détermination dela consistance normalisée

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Aiguille pour la détermination du début de prise

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Auiguille avec accessoires pour la détermination de la fin de prise

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Feuille d’essai

Laboratoire :

Essai de consistance

EN 196-3 (1994) Identification de l’échantillon : Quantité C=

Date : Opérateur :

g

E/C

Masse d’eau ″  ″ E ″  ″  ( en g )

Enfoncement ″  ″d   ″  ″  ( en mm )

0.24 0.25 0.26 0.27 0.28

…….±…… …….±…… …….±…… …….±…… …….±……

…….±…… …….±…… …….±…… …….±…… …….±……

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Essai de prise série 2

EN 196-3 (1994)

Les réactions qui se passent dès l’instant ou l’eau est ajoutée au ciment et qui se poursuivent dans le temps sont très complexe. L’hydratation est modifiée lorsque le ciment reçoit des constituants secondaires ( laitier de haut fourneau, cendres volantes de centrale thermiques, etc  ), ou des adjuvants chimiques. Les constituants anhydres du ciment, mis en présence d’eau donneraient naissance à une solution sursaturée. Des hydrates se formeraient dans cette solution et précipiteraient en donnant des microcristaux : cela correspondrait au début de prise. L’essai de prise doit être réalisé à une température de 20°C et à une hygrométrie supérieure à 90%. Objectif de l’essai

L’essai de prise permet de déterminer le temps de prise, ce qui correspond au temps écoulé du moment de gâchage du ciment jusqu’au début de prise. Principe de l’essai

L’essai est réalisé pour mesurer le début de prise sur pâte à consistance normalisée à l’aide d’un appareil simple de laboratoire qui est l’appareil classique de Vicat équipé d’une aiguille de diamètre 1.13 mm.( charge de 300g ± 1g) Le début de prise est l’intervalle de temps passé entre l’instant de gâchage du liant et celui ou l’aiguille de Vicat s’arrête à une distance du fond du moule de (4 ± 1 ) mm La fin de prise est obtenue lorsque l’enfoncement de la sonde n’est que 0.5 mm Conduite de l’essai

Avant de commencer l’essai, il faut mouiller et égoutter le godet et le batteur du malaxeur. 1- Préparer une pâte

à consistance normalisée. Le temps t0 est celui de du moment de gâchage du liant. 2- Remplir immédiatement de pâte le moule tronconique et araser la surface en prenant appui sur le bord du moule. 3- Régler le niveau zéro de l’aiguille 4- Centrer le moule dans l’axe de la sonde, abaisser la sonde avec précaution jusqu’à ce qu’elle arrive au contact de la pâte, et desserrer la vis pour que la sonde pénètre sous son poids propre dans la pâte. 5- Après 30 secondes,  noter la valeur de l’enfoncement ″ d ″  lue sur l’index de l’appareil

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6-Placer le moule dans une armoire humide (20 ±1)°C et 90% d’humidité relative (Un bain d’eau dans

lequel il est possible de maintenir les moules remplies à (20 ±1)°C peut être utilisé, pourvu qu’il puisse être prouvé que les mêmes résultats d’essais sont obtenus 7- Procéder de la même façon à des intervalles de temps de 5 mn près, jusqu’à l’observation du début de prise et la fin de prise. Travail demandé 1- Déterminer le temps de début de prise et fin de prise du liant fournit. 2- Présenter vos résultats en complétant la feuille d’essai. 3- Tracer la courbe de l’enfoncement en fonction du temps de prise. 4- Déterminer l’influence des adjuvants sur le temps de début de prise.

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Feuille d’essai

Laboratoire :

Essai de prise

EN 196-3 (1994) Identification de l’échantillon :

Date : Opérateur :

Temps 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 (mn) ‘d’

Temps 95 100 105 110 115 120 125 (mn) ‘d’

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Série 2

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Essais d’expansion a chaud et a froid NT 47-12 (1983) NF P 15-432 EN 196-3

Introduction

Les expansifs des ciments sont le gypse ajouté au moment du broyage afin de régulariser la durée de prise, la chaux libre et la magnésie libre. Les ciments commerciaux actuels sont pratiquement stables, mais en cas de doute certains essais de laboratoire permettent de s’en assurer. Objectif de l’essai

Ces essais permet de découvrir la présence de matières expansives dans un liant, en particulier le gypse et la magnésie contenu dans le ciment. Ces éléments indésirables peuvent conduire à de graves menaces pour la pérennité des constructions car elle peuvent provoquer l’éclatement du béton. Principe de l’essai

Ces essais sont réalisés sur des éprouvettes cylindriques de 3cm de hauteur et de 3cm de diamètre contenus dans des moules déformables. Sur la périphérie du moule sont soudées deux aiguilles qui amplifient la déformation . La mesure de l’écartement des deux aiguilles se fait au début et à la fin de l’expérience. Pour accélérer la réaction d’hydratation, on précède avec un traitement thermique dans un bouilloire Le Chatelier.

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Conduite de l’essai

Le mortier normal ou la pâte normale sont préparés comme pour les essais sur les liants. Vérifier avant l’essai que les moules sont libres dans le sens de l’expansion, propres et les aiguilles droites et indépendantes. 1- Placer

les moules sur des plaques de verre, les remplir de pâte normale ou de mortier normal, et les recouvrir chacun d’une autre plaque de verre légèrement lestée. 2-  Immerger aussitôt les moules dans le bain provisoire à 20°C et mesurer l’écartement initiale des aiguilles ″  A ″ . 3-  Après 24 heures du temps de moulage, enlever les plaques de verre avec précaution et porter les moules dans leurs bains . •

Essai d’expansion à chaud :  les moules sont immergées dans le bain thermostatique dont on porte

l’eau à l’ébullition pendant 3 heures . Puis mesurer de nouveau l’écartement final des pointes des aiguilles ″  B ″ . •

Essai d’expansion à froid :  les moules sont immergées dans un bain d’eau froide maintenue à une

température de 20°C pendant 7 jours. Puis mesurer alors la valeur de l’écartement final des pointes des aiguilles ″  C ″ .

Trois moules à aiguilles de le Chatelier sont confectionnées pour mesurer la stabilité aux expansifs d’un ciment CEM I 32.5 sur pâte normale.

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1/ Expansion à chaud :

Numéro de moule Moule n°1 Moule n°2 Moule n°3 αc moy =

e0 ( mm ) 17 16 19

e1 ( mm ) 25 20 24

αc(

mm ) 8 4 5

αf (

mm ) 5 4 4

( αc 1+ αc 2 + αc3 ) / 3 = 5.66mm .

2/ Expansion à froid :

Numéro de moule Moule n°1 Moule n°2 Moule n°3 αf moy =

e0 ( mm ) 15 22 18

e2 ( mm ) 20 26 22

( αf 1+ αf 2 + αf3 ) / 3 = 4. 33 mm.

Dans les deux cas l’ouverture des aiguilles n’a pas dépassé 10 mm , donc on peut dire que ce ciment est vérifié a l’égard de la norme NT 47-01. Travail demandé

Avant de commencer l’essai, il faut graisser les moules et nettoyer les plaques de verre. 123-

Déterminer la valeur d’expansion à froid et à chaud du liant fournit. Présenter vos résultats en suivant le tableau de présentation. Interpréter vos résultats.

A lire et exploiter… • •

L’essai d’expansion à froid révèle un excès de gypse dans le ciment. L’essai d’expansion à chaud permet de découvrir la présence de magnésie ou de chaux libres. - Pour l’expansion à chaud, la valeur de la stabilité ″  αc ″  est : αc = B - A - Pour l’expansion à froid, la valeur de la stabilité ″  αf  ″  est : αf = C - A  La mesure de la valeur de la stabilité aux expansifs du ciment à tester à froid et à chaud sur pâte normale se fait en prenant la moyenne des trois valeurs pour chaque série.

•

D’après la norme ( N.T : 47.01 ) , pour un ciment usuel l’expansion ne doit pas dépasser 10 mm.

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Série 2

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Essais de retrait et de gonflement NT 47-13 (1983) NF P 15-433 (1994)

Introduction

Pratiquement, le retrait est proportionnel au logarithme du temps. Ensuite, l’augmentation du retrait est assez faible. Le retrait est d’autant plus élevé que l’humidité relative est plus faible. Le retrait après prise est beaucoup plus lent à se manifester que le retrait avant prise. Après gâchage, les mortiers et les bétons gonflent en présence d’eau. Certains gonflements entraînent des désordres dans les ouvrages ( baisse de résistance mécanique, fissures, défauts d’étanchéité, etc ). Le phénomène du gonflement est observée même en présence d’un ciment parfaitement stable et sans ajouter aucun élément expansif. Objectif de l’essai

Déterminer le retrait et le gonflement observés sur des mortiers ou des bétons et leurs conséquences pratiques. Principe de l’essai

L’essai consiste à mesurer les variations de longueur de trois éprouvettes prismatiques identiques et les comparant à la longueur après démoulage aux ages de 3 , 7 et 28 jours. Entre les mesures, les éprouvettes sont conservées suivant les prescriptions ordinaires : - Dans l’eau à 20°C pour l’essai de gonflement. - Dans l’air plus ou moins sec, pour l’essai de retrait ( à 20°C et à Hygrométrie ≈ 50% ). Conduite de l’essai Préparation des éprouvettes : 1- Préparer les moules de dimensions 4 x 4 x

16 munis de leur accessoires : plots de mesure, appareil à

démouler. 2- Graisser les faces intérieures des moules pour faciliter le démoulage, les plots restent scellés dans le mortier. 3- Gâcher un mortier normal à base de liant à tester. D’après la norme ( N.T : 47.06 ) la composition du mortier normal est la suivante :

- 1350g de sable normal. - 450g de ciment. - 225ml d’eau. 4- Introduire dans chacun des compartiments des moules une fraction du mortier en première couche. 5- Vibrer ces moules a raison de 60 chocs sur l’appareil à choc. 6- Recommencer les mêmes opérations pour la deuxième couche. 7- Araser le mortier avec une règle métallique. 8- Etiqueter les éprouvettes : date, opérateur, références. Conservation avant démoulage :

Les éprouvettes sont conservées dans une chambre humide de l’ordre de 20°C et une humidité relative 90%. Démoulage et conservation :

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Le démoulage se fait après 24 heures du gâchage, les éprouvettes sont délicatement démoulés avec précaution .par la suite elles sont placées dans leur ambiance définitive de conservation. Mesure des variations de longueur :

Avant chaque série de mesures, l’appareil est étalonné avec une tige de métal de 160mm de longueur et dont les extrémités reproduisent la forme des plots de l’éprouvette. 1- Sortir les éprouvettes conçus à l’essai de leur bac, et les essuyer. 2- Mettre l’éprouvette sur le rétractomètre : les billes l’une solidaire au comparateur et l’autre à la

base

du support. 3- Lire l’indication ″  ∆L ″  du comparateur. - La valeur est positive pour l’essai de gonflement. -La valeur est négative pour l’essai de retrait. 4- Refaire les même opérations pour les autres éprouvettes. exemple de calcul (retrait)

Trois éprouvettes 4x4x16 sont confectionnées à partir d’un mortier normal pour mesurer le retrait en micron provoqué par un CEM I 32.5. Age

0

éprouvette Lo=161 mm N°1 Lo=160.3 éprouvette mm N°2 éprouvette Lo=160.7 mm N°3 Retrait moyen

3 jours

7 jours

28 jours

∆L

∆L/Lo

∆L

∆L/Lo

∆L

∆L/Lo

∆L

∆L/Lo

0,3

0

107.4

670

117.02

730

123.11

768

0,7

0

107.99

672

117.95

734

123.74

770

(mm) (µm/m) (µm) (µm/m) (µm) (µm/m) (µm) (µm/m) 1 0 107.55 668 118.34 735 123.33 766

( µm / m )

0

670.01±1.01

733.01±1.01

768.01±1.01

800 700 600    )   m500    /   m   u    (    t 400    i   a   r    t 300   e   r

200 100 0 0

3

7

28

age (jours)

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D’après la norme NT 47.01 (1983) qui précise que les retraits mesurés conformément à la norme NT 4712 (1983) ne doit pas dépasser pour les classes 35 et 45N, 800 µm/m. On peut constater que le retrait du ciment étudié à 28 jours est de 768, ce retrait est inférieur à la valeur maximale autorisée par la norme indiquée. La pente du retrait est très accentuée jusqu’a 3 jours, ce qui explique que la majorité du retrait ait lieu durant les trois premiers jours. Exemple de calcul (gonflement)

Trois éprouvettes 4x4x16 sont confectionnées pour mesurer le gonflement en µm/m provoqué par un CEM I 32.5 sur mortier normal. Age

0 ∆L

3 jours ∆L/Lo

∆L

7 jours

∆L/Lo

∆L

28 jours

∆L/Lo

∆L

(mm) (µm/m) (µm) (µm/m) (µm) (µm/m) (µm) (µm/m) 0,5 0 32.44 202.1 35.52 221.3 35.55 221.5

éprouvette Lo=160.5 mm N°1 Lo=160.6 éprouvette mm N°2 Lo=160.2 éprouvette mm N°3 Retrait moyen

( µm / m )

0,6

0

32.04

199.5

35.35

220.1

35.27

219.6

0,2

0

32.26

201.4

35.12

219.2

35.56

222

0

200.01±1.01

220.01±1.01

221.01±1.01

250

200    )   m    / 150   m   u    (    t    i   a   r 100    t   e   r

50

0 0

3

7

28

age (jours)

gonflement = f(age) provoqué par un CEM 32.5 sur un mortier normal Travail demandé 1- Déterminer la valeur du retrait TP de matériaux de construction

∆L/Lo

et du gonflement s’il existent du liant fournit. 16

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2- Présenter vos résultats en suivant l’exemple de calcul. 3- Tracer la courbe de l’évolution du phénomène en fonction du temps et des conditions de conservation.

A lire et exploiter… - On calcule : - ∆L / L0 pour chacune des éprouvettes. - La moyenne des ∆L / L0 pour chaque age des éprouvettes. Avec : ∆L : variation de la longueur par rapport à la longueur d’origine.

L0 : longueur de base prise à 160mm. - Si la variation de longueur d’une des trois éprouvettes dépasse de plus de 0.03mm celle de l’éprouvette ayant la variation la plus voisine, il y a lieu d’en rechercher la cause ( poussière, mauvais contact, descellement des plots, etc ) Il est presque impossible vue les imprécisions sur les moules de faire une mesure de déformation après 24 heures : la longueur Lo n’est jamais égale à 160mm dans le moule, donc la lecture de référence se fera après 1 jour ce qui conduit a effectuer une translation du repère de 24 heures.

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Classe de résistance d’un ciment (confection) série 2

EN 196-1:1994NT 4730

Les ciments tunisiens sont répartis en des classes, suivant leur résistance à la compression, mesurée à 2, 7 et 28 jours d’age sur éprouvettes parallélépipédique 4 x 4 x 16. La Classification et normalisation des ciments a pour objectif de répondre à un souci de qualité et de régularité des ciments, grâce à des spécifications rigoureuses de leurs compositions et de leurs caractéristiques. La norme NT 47 01 fournit les spécifications des ciments tunisiens les plus utilisés La méthode comprend la détermination des résistances à la compression et à la flexion (facultative) d´éprouvettes de forme prismatique et de dimensions 40 mm ´ 40 mm ´ 160 mm. Ces éprouvettes sont prélevées d´une gâchée de mortier plastique contenant en masse une partie de ciment et trois parties de sable normalisé avec un rapport eau sur ciment de 0,50. Des sables normalisés de différentes sources et régions peuvent être utilisés à condition qu´ils fassent apparaître des résultats de résistance qui ne diffèrent pas d´une façon significative de ceux obtenus en utilisant le sable de référence Le mortier est préparé par mélange mécanique et serré dans un moule en utilisant un appareil à chocs normalisé. D´autres équipements et techniques de serrage peuvent être utilisés à condition qu´ils fassent apparaître des résultats qui ne diffèrent pas d´une façon significative de ceux obtenus en utilisant l´appareil à chocs normalisé Le moule contenant des éprouvettes est conservé en atmosphère humide pendant 24 h et les éprouvettes démoulées sont ensuite conservées sous l´eau jusqu´au moment des essais de résistance. À l´âge requis, les éprouvettes sont retirées de leur milieu de conservation humide, elles sont brisées en deux moitiés par flexion et chaque moitié est soumise à l´essai de compression. But de l’essai

Cet essai consiste à préparer ou confectionner des éprouvettes qui serviront à la détermination de la classe d’un ciment. Laboratoire

Le laboratoire où a lieu la préparation des éprouvettes doit être maintenu à une température de 20 °C ± 2 °C et à une humidité relative supérieure ou égale à 50 %. La chambre humide ou la grande armoire pour la conservation des éprouvettes dans le moule doit être maintenue d´une manière continue à une température de 20 °C ± 1 °C et une humidité relative supérieure ou égale à 90 %. La température de l´eau dans les récipients de conservation doit être maintenue à 20 °C ± 1 °C. La température et l´humidité relative de l´air dans le laboratoire ainsi que la température des récipients de conservation doivent être enregistrées au moins une fois par jour pendant les heures de travail. La température et l´humidité relative dans la chambre ou l´armoire humide doivent être enregistrées au moins toutes les 4 h. Lorsque les intervalles de température sont donnés, la température de réglage doit être la valeur médiane de l´intervalle. Conduite de l’essai 1- Préparer les moules de dimensions 4 x 4 x

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16 sans leur accessoires (plots de mesure).

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2- Graisser les faces intérieures des moules pour faciliter le démoulage 3- Gâcher un mortier normal à base de liant

à tester. - 1350g de sable normal. - 450g de ciment. - 225ml d’eau. 4- Verser l´eau dans le récipient et introduire le ciment ; 5- Mettre alors immédiatement le malaxeur en marche  à petite vitesse pendant 30 secondes 6- Iintroduire régulièrement pendant 30 secondes  tout le sable.  (Lorsqu´il est fait usage de fractions de

sable séparées, ajouter successivement les quantités spécifiées de chaque fraction en commençantpar la plus grosse.) 7- Mettre le malaxeur à sa grande vitesse  et continuer à mélanger pendant 30 s supplémentaires ; 8- Arrêter le malaxeur pendant 1 min 30 s.

Pendant les 15 premières secondes, enlever au moyen d´une raclette en caoutchouc tout le mortier adhérant aux parois et au fond du récipient en le repoussant vers le milieu de celui-ci ; 9- Reprendre ensuite le malaxage à  grande vitesse pendant 60 s. La durée des diverses périodes de malaxage doit être observée à ± 1 s près.. Les éprouvettes doivent être moulées immédiatement après la préparation du mortier. 10- Introduire dans chacun des compartiments des moules une fraction du mortier en première couche. 11 Vibrer ces moules à raison de 60 chocs  sur l’appareil à choc. 12-Remplir la deuxième couche et vibrer encore à raison de 60 chocs  sur l’appareil à choc.. 13- Araser le mortier avec une règle métallique. 14- Etiqueter les éprouvettes : date, opérateur, références. Conservation avant démoulage :

Les éprouvettes sont conservées dans une chambre humide de l’ordre de 20°C et une humidité relative 90%. Démoulage et conservation :

Le démoulage se fait après 24 heures du gâchage, les éprouvettes sont délicatement démoulés avec précaution .par la suite elles sont placées dans leur ambiance définitive de conservation.

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Ecrasement des éprouvettes de classe d’un ciment Essai de traction par flexion d’un mortier

série 3

EN 196-1:1994

On définit la classe de résistance d'un liant à 28 jours c’est la résistance à la compression à 28 jours d'une éprouvette prismatique de dimensions données ( 4 x 4 x 16 cm) en mortier normal. Ce résultat nous permet de vérifier la conformité d'un liant. La valeur de la résistance à la traction sera déduite par les formules de la résistance des matériaux. L'indication CEM I 42.5 sur un sac de ciment veut dire que la résistance nominale à la compression de ce ciment à 28 jours est de 42.5 MPa. Compter l´âge des éprouvettes à partir du moment du malaxage du ciment et de l´eau, jusqu´au début del´essai. Effectuer les essais de résistance à différents âges dans les limites suivantes : · 24 h ± 15 min ; · 48 h ± 30 min ; · 72 h ± 45 min ; · 7 jours ± 2 h ; · 28 jours ± 8 h. Objectif de l’essai

Déterminer la résistance à la traction par flexion d’un mortier. Equipement nécessaire

Appareil d'essai avec dispositif de flexion

Conduite de l’essai

Prendre les éprouvettes 4x4x16 préparées à l’avance et les placer entre les appuis de l'appareil de flexion. Les faces latérales (lisses ) de l'éprouvette doivent être en contact avec les appuis. 2- Amener l'appui supérieur en contact avec la face supérieure de l'éprouvette et appliquer la charge. 3- Relever la valeur de la charge de rupture; soit " P ". 4-Refaire la même opération pour les autres éprouvettes. 5-Appliquer la formule suivante, pour calculer la résistance à la traction du mortier 1-

Rt = 1 . 5 PL 3

a

 (*)

Avec, - Rt : Résistance à la traction en Mpa. - P : Charge de rupture en MN. - L : Distance entre appuis inférieurs en m. - a : Coté de l'éprouvette en m ( a = 4. 10 -2 m ).

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(*) Dans notre cas la valeur est déterminée automatiquement avec l’appareil.

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Ecrasement des éprouvettes de classe d’un ciment Essai de compression d’un mortier

série 3

EN 196-1:1994

Objectif de l’essai

Déterminer la résistance à la compression d’un mortier afin de déterminer la classe du liant employé. Equipement nécessaire Conduite de l’essai

Le même que l’essai de traction par flexion.

Placer le demi-prisme ( obtenu à partir de l'essai de traction par flexion ) de l'éprouvette 4x4x16 entre les deux plateaux de la presse. Les faces de l'éprouvette qui sont au contact de la presse doivent être planes et perpendiculaires à l'axe de l'éprouvette. 1- Amener les plateaux en contact avec les faces de l'éprouvette, et appliquer la 2- Relever la valeur de la charge de rupture; soit " P ". 3- Refaire les mêmes opérations pour les autres demi-prismes.  La résistance à la compression du mortier se calcule par la formule suivante :

charge.

 Rc = P / S

Avec, - Rc : Résistance à la compression en Mpa. - P : Charge de rupture en MN. - S : Section de l'éprouvette en m2 ( S = 16. 10-4 m2 ). Travail demandé 1- Vérifier la classe du liant utilisée avec celle indiquée sur le sac. 2- Présenter vos résultats en complétant la feuille d’essai 3- Interpréter vos résultats.

Les résultats obtenus pour les six demi prismes sont arrondis à 0,1 MPa près et on fait la moyenne. Si l'un des six résultats diffère de ± 10 % de cette moyenne, il est écarté et la moyenne est alors calculée à partir des 5 résultats restants. Si à nouveau un des cinq résultats s'écarte ± 10 % de cette nouvelle moyenne, la série des six mesures est écartée. Auquel cas il convient de chercher les raisons de cette dispersion: malaxage, mise en place, conservation,

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Laboratoire :

Vérification de la classe d’un liant

EN 196-1:1994 Identification de l’échantillon : éprouvette N° 1 2 3

Date : Opérateur :

age

Force de rupture (KN)

Résistance à la traction (MPa)

3j 3j 3j

…...±…. …...±…. …...±….

…...±…. …...±…. …...±…. ……….±……….

Rt moyenne éprouvette N° 1 2 3

age

Force de rupture (KN)

Résistance à la traction (MPa)

7j 7j 7j

…...±…. …...±…. …...±….

…...±…. …...±…. …...±…. ……….±……….

Rt moyenne éprouvette N° 1 2 3

age

Force de rupture (KN)

Résistance à la traction (MPa)

28j 28j 28j

…...±…. …...±…. …...±….

…...±…. …...±…. …...±…. ……….±……….

Rt moyenne demi éprouvette N° 1 | 1’ 2 | 2’ 3 | 3’

age 3j 3j 3j

Force de rupture (KN) …...±…. …...±…. …...±….

…...±…. …...±…. …...±….

Résistance à la compression (MPa) …...±…. …...±…. …...±….

Rc moyenne demi éprouvette N° 1 | 1’ 2 | 2’ 3 | 3’

demi éprouvette N° 1 | 1’ 2 | 2’ 3 | 3’

age 7j 7j 7j

age 28j 28j 28j

Force de rupture (KN) …...±…. …...±…. …...±….

Rc moyenne

…...±…. …...±…. …...±…. ……….±……….

Force de rupture (KN)

Résistance à la compression (MPa)

…...±…. …...±…. …...±….

…...±…. …...±…. …...±….

…...±…. …...±…. …...±….

Rc moyenne

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Résistance à la compression (MPa)

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…...±…. …...±…. …...±…. ……….±……….

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REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES [1] Normes tunisiennes NT 21.** 1. NT 21.03 (1984) ENR* : Essais pour déterminer les propriétés des granulats Réf EN 932.2 (1999) 2. NT 21.05 (2002) ENR : Granulats : mesures des masses volumiques, coefficient d’absorption et teneur en eau des sables Réf NFP 18-555 (1990) 3. NT 21.08 (2003) ENR : détermination de la résistance à l’usure ( micro Deval ) Réf EN 1097-1 (1996) 4. NT 21.09 (2002) ENR :  Essais pour béton durci, partie 4 : Résistance en compression Réf EN 12390-4 (2000) 5. NT 21.19 (2003) ENR : Essais pour déterminer les caractéristiques géométriques des granulats, partie 3 :  Détermination de la forme des granulats, du coefficient d’aplatissement Réf EN 933-3 (1997) 6. NT 21.21 ENR : Granulats, Essais Los Angeles  Réf NFP 18-573 (1990) 7. NT 21.29 (2001) ENR : Equivalent de sable Réf NFP 18-598 (1991) 8. NT 21.111 (1990) ENR :  Essais du béton, partie 2 : confection et conservation des éprouvettes Réf ISO 2736/2 (1986) 9. NT 21.113 HOM*:  Détermination de la résistance à la compression des éprouvettes Réf ISO 4012 (1978) 10. NT 21.115 HOM : Détermination de la résistance à la traction des éprouvettes Réf ISO 4108 (1980) 11. NT 21.116 (1990) HOM :  Béton frais, détermination de la consistance, essai d’affaissement Réf ISO 4109 (1980) 12. NT 21.120 (1990) HOM : Béton durci, détermination de la masse volumique Réf ISO 6275 (1982) 13. NT 21.123 (1990) HOM :  Béton, détermination de la résistance à la flexion des éprouvettes Réf ISO 4013 (1978) 14. NT 21.127 (1990) HOM : Granulats pour béton, détermination de la masse volumique en vrac  Réf ISO 6782 (1982) 15. NT 21.178 (2002) ENR :  Adjuvants pour béton, mortier et coulis, méthodes d’essais, partie 2 : détermination du temps de prise

16. NT21.192 (2002) ENR :  Essais pour déterminer les caractéristiques des granulats,

partie 1 :

détermination de la granularité, analyse granulométrique par tamisage

17. NT21.193 (2002) ENR :  Essais pour déterminer les caractéristiques mécaniques et physiques des granulats, partie 6 : Détermination de la masse volumique réelle et du coefficient d’absorption d’eau

Réf EN 1097-6 (2000) 18. NT21.207 (2002) ENR :  Essais pour déterminer les caractéristiques mécaniques et physiques des granulats, partie 9 : qualification des fines, essai au bleu de méthylène Réf EN 933-9(1988) [2] Normes tunisiennes NT 47. ** 1. NT 47.01 (1992) HOM : Ciment, composition spécifications et critères de conformité Réf ENV 197/1(1992) 2. NT 47.02 (1983) HOM :  Liants hydrauliques, chaux hydrauliques artificielles (CHA) Réf NFP 15312(1969) 3. NT 47.03 (1995) HOM : Liants hydrauliques, chaux hydrauliques naturelles (CHN)

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4. NT 47.13 (1983) HOM : Liants hydrauliques, techniques des essais, essai de retrait et de gonflement Réf NFP 15-433 (1963) 5. NT 47.15 (1991) HOM : Méthodes d’essais des ciments, analyse chimique des ciments 6. NT 47.16 (1983) HOM :  Liants hydrauliques, vérification de la qualité des livraisons, emballage, marquage Réf NFP 15 -300 (1981) 7. NT 47.17 (1991) HOM :  Méthodes d’essais des ciments, détermination de la finesse Réf EN 196/6 (1989) 8. NT 47.22 ENR : Gypse et plâtre pour enduits intérieurs à application manuelle ou mécanique de dureté normale ou de très haute dureté , classification, désignation, spécification Réf NF B 12-301 (1987) 9. NT 47.23 (1988) ENR : Plâtres à mouler pour Staff Réf NF B 12-302 (1982) 10. NT 47.25 ENR : Ciment Portland à moyenne résistance aux sulfates, spécifications 11. NT 47.26 ENR : Ciment Portland à haute résistance aux sulfates, spécifications 12. NT 47.30 (1991) HOM: Méthodes d’essais des ciments. Détermination des résistances mécaniques  Réf EN 196/1 (1987) 13. NT 47.31 HOM :  Méthode d’essais des ciments, détermination du temps de prise et de la stabilité Réf EN 196/3 (1987) 14. NT 47.32 (1991) HOM :  Méthodes d’essais des ciments -Méthodes de prélèvement et d’échantillonnage des ciments Réf EN 196/7 (1989) 15. NT 47.50 (2004) ENR :  Méthode d’essais pour mortier à maçonner, partie 12 : détermination de l’adhérence des mortiers d’enduits durcis appliqués sur supports Réf EN 1015-12 (2000) [3] NF P15-431 : Essai de prise effectué sur mortier . [4] NF P18-356 : Essai de prise effectué sur mortier moyennant un adjuvant. [5]  Nouveau Guides du béton : Georges DREUX et Jean FESTA, édition Eyrolles1995 [6] Granulats, Sols, Ciments et Bétons : Caractérisation des matériaux de Génie Civil par les essais de laboratoire. R.Dupain –R.Lanchon, édition Casteilla 1995. *ENR *HOM indique que le statut de la norme est respectivement enregistré ou homologué.

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