Nouveau guide du béton

NOUVEAU GUIDE

Composants et propriétés Composition et dosage Fabrication, transport et mise en œuvre Contrôle et nomali sation

NOUVEAU GUIDE du BÉTON

JEAN PERCHAT, BAN ROUX PiunQuE ou B.A.E.L. 91 Cours avec cvrciccs corrigts

NO1273 MA~TRISE DU B.A.E.L. 91 a o ~ D s.T.U. rssocrh NO1274 J.-P. Mourjm couris De BETON ARMB B.A:EL. 91 Cnlcui &s &I&mei-Ussimples et des srmtures de bdiirmnls

Composants et propriétés Composition et dosage Fabrication, transport et mise en auvre Contrôle et normalisation

Na1269

R ~ C L E SB.A.E.L. 91 Rdgles technipLte3 de conception et de calcd des ouvrages en Mron amré, s u i v d la méthode der Pt& 1imife.s NQ1ûûX2

et

conr~~~~tiont

RECLES B.P.E.L. 91 RPgles rechniques dc conceprion er de d c u i &s ouvrages er coiutrucrions en Mron préconfraini, suiviut.i la m&hode des diufr-limites

Jean FESTA

Georges DREUX

N010013

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&mm 1995 revue e t augmentée

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EYROLLES

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COMPLBTE

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EYROLLES

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1 I ' O I I W KISCIEVOIR LE CATALOGUE intérese : rriiiu iiiius CLT~YCZt t t nous prBcisant cette discipline et v o h &esse

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~ ~ X ~ ~ ~ E Y R O U E S

Préalable

.-61. Bld SaintGcrmain - 75240 Paris Cedex 05 Depuis la précédente édition de 1990, de nouvelles pmscnptions dans les textes réglementaires et de nouvelles normes sont appanieç rempla~antcelles qui avaient servi de base à de nombreuses spécifications et auxquelle3 il élait fait référence.

La mise a lour de cette édition a donc pris en compts les derniers changements intervenus danç la réglementation concernant les matériaux et leur mise en œuvre. Par contre les merhodes de détermination des compositions sont bien entendu, rest&s inchangées. i gale ment pour ne pas rompre brutalement avec les anciennes habitudes concernant les ciments qui, depuis le début de I'annbe 1995, sont commercialisés sous d'autres rélérences, nous avons établi un parallele entre les appellations auxquelles les utilisateurs étaient habkués jusqu'à présent et les nouvell~sdénominations. Quant aux bétons préls a l'emploi (BPE), le paragraphe qui Ieur est consacré est conforme à la norme NF P 18 325 parue a la fin du mois de décembre 1994, qui introduit la notion d'environnement et de dedinalioo du béton pour les commandes et assure la cohérence avec la pré-norme européenne sur le béton ainsi qu'avec la nouvelle norme française sur les ciments.

Lc mde de Ia pprjCtt intcllecnielle du lmjuillet 1 9 2 htcrdil ta effet cxprcasdmenL la photocopie usage colleciif sann auinriaafioa dei ayants droit. Or, wtto pratique s'est gdntrdis6c notamment dniii Ics ttabIissunents d'enseignement, p v q u u i t une bais= h t d t d a ichatp de livra, au point que 1 i pouibilitd d m = p u lu u i ~ u n adn du m u m i nouveUei et lu firr W i correctement t s t aujodhui men&. En application de la loi du 11 mors 1957, il eat interdit de reploduire intégralement ou partielkmcni le prtscni ouwage, sur quelque s u p w que ce soit. sans autorisation de l ' h t t u r ou du Centre Frnaçais d'cxploiktion du droit & Copie, 3, rue Hautcfcuilie, 75006 Paris. O Éditions EyroUa 1995, E B N 2-212-1û230-5

H est certain que d'autres modlfications dans la normalisation +.quent d'intervenir dans les mois a venir, bien que l'année 1994 ait été très riche en nouveaux tedes. II est cependant impcrtant d'insister sur le fait que les documents pris en compie danç cet ouvrage sont de paruiion très récente, en sorte que son actualité devraii &tre assurée pour un certain nombre d'années. Nous tenons égaiement à préciser que si de nombreuses courbes illustrani Yevolution de telle ou telle caracihistique dm ciments et des bétons se référent aux anciens cimenR {CFA 45, 55 CPJ, etc.) qui ne sont plus commercialisés, leur validité reste to:ale. L'apparition très récente des ciments nouvelle n o m e 3, ne permet pas en effet de disposer de résultats assez nombreux el couvrant des périodes suffisamment tongues pour établir des tableaux et tracer des courbes représentatives d e s phénomènes décriîs qui, bien entendu, ne sont en rien rnodifibs par rapport ceux obsewés avec les anciennes dénominations.

-

Mais dans bien des cas. on peut cependant se demander si I'impartant travail de ces doctes assemblées. dont l'activité s'exerce essentiellement autour de tables de conference aboutit toujouis et eiiicacement sur le chantier où s'érige l'ouvrage but esçentiel et seule vraie raison d'bire de tous : ingénieurs. techniciens et ouvriers.

..

.

Or. force nous est de reconnaître que dans bien des cas. on n'y retrouve que trop peu de cette quasi-perleclion d'exécutior! irnaginég par ailleurs. mais seulement ces quelques hommes qui se débrouillent comme ils peuvent en tâchant de faire pour te mieux mais ne sachant pas tou~ourscomment ni pourquoi. L'effort a faire est donc là; à notre avis : instruire le personnel responsable au niveau de I'execution des règles essentielles de l'art du * parfafi bélonnier 1.. or. ce sont les ingénieurs et les cadres lechniciens. eux-m8mes correctement insiruits a un nirieau plus ekve qui seuls peuvent et doivent apporter jusqli'à ces ouvriers l'essentielde ce qu'il faut savoir pour fabriquer. mettre en œuvre et contrôler correctement du béton; il convient pour cela de leur faire comprendre et saisir I'imporlance de certains soins indispensables sans que le prix de revient s'en trouve sensiblement augmenté pour autant.

COMPOSANTS ET PROPM~TÉSDES BÉTONS

.

À ces ingénieurs. a ces cadres. à ces techniciens. nous destinons cet ouvrage où nous avons tenté de rassembler sans complication. ni scientisme excessif. les connaissances essentielles et suffisamment élaguées devani leur permetirs d'sire eux-memes ces instructeurs indispensables de la main-d'œuvre d'exêcuiion. C'est une tdche exaltante qui comporte des satisfactions humaines autant que iechniqueç. mais également sa part de combat contre des habitudes routinières. du scepticisme et des inerties. Cette t'ache reste aujourd'hui. un des quelques secteurs où un eliort important et rentable peut encore &tre accompli pour une plus grande expansion et l'avenir de la construction en béton

.

Génir#lirJs ............ ................................................................................. Quelqu~sdéjüutions sur les consritimnts de bare .................................................... Principe & fnbricaiion du ciment .......................................................................... N u m l i s a t i o n fraqaise de^ difirentes catéEu&s de cimenrs . . . . . . . . . . . . . . Finesse diul cimenf, msse volwniqire m s e spiciflqw ..................................... Hydruntion, prise. durcirsement ............................................................................ VaMtion de dimensions uccompagnant la prise ef Ic durcuremcnr ......................... Indice d'hydradrcrfé....................................................................................... Propriétés diverses ................................................................................................. chou (IpS I h t s ........................................................................................................ Tubleu svnuyr;qw des c ~ a c t é l i s r i q wG!?$ pn}lci;iliw cimtnts ....................... N o m e s pour k s Iimi.iir?drauliqu~s..................................................................

.

2. lm granula&....................................................................................................... 2.1 C h s r s granirloirt..r ..................................................................................................

2.2

.............................................................................. Courber granulnmiiriq~~t-~

2.3

Forme &J gronirlnrs .......................................................................................

2.4 2.5 2.6 2.7

Proptere .

2.8

...............................................................................................

.

.

M a u e spécrfiuc . inuse volwrique suriris demiré, compacité, porosité ................ Noture et ~ ; u ~ l i ..................................................................................................... iC Modulr k f i n t s s t it'iui grandut ................................................................................. Foisunn,'mnr tirs rrJile3.............................................................................................

J. L'eau de gâchage ........................................................................................................... .i.1 Convenance .................................................................................................................

.1.2 3.3

4.

L s asais d'uptifude.................................................................................................

La teneur 'en chlorures................................................................................................

I f i adjuvants....................................................................... i'i'i'i'.i'i'i'.i' .................................. 4.1 D$nitiun .................. . ...................................................................................... 4.2 C h J i c a t i o n et ririlisarion ................................................................................... 4.21 Phsfi'onts réducteurs d'eou..... . ....................................................................... 4.22 Superphfiflmis huutemcnt réducteur.^ d'eau ........................................................ ....................................................................... 4.23 Rétenteum d'eau .................. . . 1.24 ffiiruîneurs d hir ......................................................................................... 4.25 Accéléruieurs ................................................................................................. 4.26 Refardateurs .......................................................................... 4.27 Hydrofuges ............................................................................................................. .................................. .......................................... 4.28 Antigeh et miri~élif~

AVANT-PROPOS

Quelles que soient les dispositions prises, les meilleures poçsibleç, pour satisfaire aux conditions définies et à ce que I'on appelle les ar règles de l'art -, le résultat atteint sera cependant surtout dépendant de I'adion de quelques hommes humbles et obscurs, ceux qui confectionnent le betwi et ceux qui le meRent en place.

C'esl la le danger du Nlon el I'on peut se demander si les praticiens y sont en général assez attenlifs, si leur attention n'en est pas distraite par la confiance que confére une connaissance pseudo-scientifique du belon. par l'importance routinière attribuée aux calculs ainsi que par le soiici predominant de la rapidité d'exécution. C'est pourquoi il est indispensable d'insisier sur la nbcessité d'une qualification suflisante du personnel de contrble et de surveillance. Il est bien vrai. malheureusement, que lorsqu'on utilise du béton sans contrble et sans surveillance, on court quelques dangers; en effet. aprés s'être Iivré à une étude de dosage el de composition granulaire dans laquelle on aura d'autant plus confiance qu'elle aura éle pliis compliquée à établir. on s'en remet, pour I'execution, a quelques travailleurs humbles al obscurs >a encore trop souvent ignorants en la matière. Mais ces hommes, s'ils n'ont pas la quali11cationsuffisante, ne manquent pas pour autant de conscience professionnelle encore faudrait-il qu'ils soient instruits par ceux qui prétendent les diriger, de ce qu'il convient de faire ou de ne pas faire lorsqu'on fabrique et utilise du M o n et c'est la, en vérité, que se situe le vrai probleme. En eKet. on ne saurait contester la science, l'érudition, les connaissances et la compétence des spécialistes qui, au plus haut niveau, examinent, discutent, proposent et réglementent en matiew de k t o n , forts, dans la plupari des cas, de leur expérience personnelle et toujours nourris de la formidable floraison de notes, artides, dac~irnents.publications et ouvrages comme en atteste la moindre recherche bibliographique sur un quelconque sujet concernant le béton. Tout ceci est fort bien et ne peut qu'ëtre source de progres par une meilleure connaissance du matériau et II est incontestable que l'audace dont certains construc!eurs font parfois preuve aujourd'hui dans la conception d'ouvrages en béton n'aurait pu çe concevoir jadis, mais dans ce cas. ils ne manquent pas de confier le poste de bétonnage à un responsable qu'ils savent compétent quant la fabrication. à la mise en œuvre et au contràle du béton et dont la surveillance s'exerce en permanence.

11

T&!e des motteres

LE NOUVEAU GUIDE 1 ) ~B' ~ T O K

1O

......................................... ............................... 10.2 Réucrion Alculu -C;ranu/~i~ . . ................................................................................ 10.3 Cnrborü~tatron.........

DEUXIÈME P.4RTIE

COMPOSITION ET DOSAGE DES B ~ T O N S CHAPITRE

.

CHAPI~RE 2 .FACTELTRS Dk7 U I ) I ' ~ ET PROP&I'& ESSEN'I'LELLES DES BETONS ........................................................

1

3 4

.

2.4

Lbuvrribiiilf yuulirk premiere .......................................................... Mesures ef c u n f r û k de ~ Ihuvrobiliré .............................................................. Le dosage En cau~ucteurdiiuvrdilirk ........................................... L+tploi d'ndjuvmrs .............................................. ........................

. .

Méthode de Fnury ........................................................................................................ M i t h d e de Vailette.........................................................................................

CHAPITRE 4. RECFIERCHES CONCERNANT LA COkCWSITICIN 11W L L ~ L D N S 1. Données csentiplles de hase ................................................................................... 1.1

3 . R&u tance ................................................................................................................ .........................rn ...... 3.1 Essais, mesures pi c r i ! i r ~ sde lu lu>si~tunwrluii h:ron 3.2 Influrncr de 10 q~ialifedri cimcni ................................ ................................. 3.3 Influence du do.rag~en rimenr er du dnwyr rn tïlu .................................... 3.4 Injwnce de la gmulnntt! . . . . . ........................... 3.5 Importance de l'udhérerice moiricr-frcivit.r. .......................................... 3.6 R6sisloncr du b h n Jrnb ........................................................................... 3.7 Infirrtnc~.dt. IEac srir le durcrssement du béfon ....................................................... Jc Id rmpérature P I de l'humidifé ............................................................. S Injr~icni.~. .: .9 Rt:si.riuric~czracterraiqw........................................................................................... 3.10 Rt:sisLui c e ~moyennes cowan!es ................................. .... ....................................... 3. J I C h~ i i $ c u t i u n r t disigwtion des bétons ..................................................

1.2 1.3

Diwnrirvi drs prmiilnr.T ................................................................................... ............................................................................... Kési t ~ a n r ciMsiiir ......... C#nrir!mt rlisiri'i ........................................................................................

2. Dosage en ciment

................................................................................................

. Dosage en cuu......................................................................................................

J

4. Drisage des granutaw................................................................................... 4.1 Cumposiiion the,irrqile de riféruru-c ........................................................................... 4.2 Choir dr gr1uI~tiilin clts yprtiiiuprrer cylindriques ................................................................... . 9 2 Mt-$urc Cir l~ c n t u i r t m C .................................................................................. 9.3 Mc~iirrd.i 1~ i;;ruian~c......................................................................................... 7.4

.

ENV ~ ?M (Murs 90) ....... 3W9 ANNEXE 1 1.A NOUVELLE NORME E U R ~ F É E N ..................................................... 3 1 ~ ANNEXE: TI R I ~ F É R E BIBLIOGRAPHIQUES N~

chapitre 1

LES COMPOSANTS DU BETON

13epuis quc i'on fabrique des bétons, le: ingénieurs ct chercheurs se sotit cfforcks rl'Elshorer dcs ihéoriea. d'effectuer des rrchrrchcs et essais ei d'en dCduire des iiic'lhodcs dc cornposiiicln pour la fabrication d e ccs E m n s . Ces meihodcs, de notoriéic5 divcrscs, sorit auji>urJ'iiui trks nombreures ct doit-on en conclurc que tout est dit ~ . CC i i domaine et que l'on vicnt trop lard'' Nous I'avons I, ( 3 Isiise dc chaux grasse er müigrc) qui ne pcuvent durcir qu'au conlact de l'air.

1-23 Cendres voiantes V ou W)

sont des produits pulvkulcnis de grandc fincssc (O à 315 p dont 50 95 c 40 p) 1-csulmt de \a combustion, cn cen~ralcihermiqut, dc combustibles min6raux solides (Iiciuille, lignite...); elles renrrcnt dans la composition dc certains ciments en proporlion variable (5 à 30 8 ) ;on ics ajoutc au ttiutncnt du broyagc du clinkcr. l>;ins son article 4.4 !a nrmne distingue lits cendres vailantes siliceuses (V) et les cçndres volantes calciques {W).

('ç

1.2 QUELQUES DÉFINITIONS SUR LES CONSTITUANTS IiE BASE 1.21 Clinker ( K j C'est un produit obtenu par cuisson jusqu'à fusion partielle (clinkkriratinn) Il" milange çëlcairc + argile, dosé et homogénkisé et comprenani principalemeni dc la chaux (Cao), de la silice (SiO,) el de I'alumine (A1203). Le mclange cst en gériérd constitué à l'aide de pmduits natureIs de carriére (calcaire, argile, mamc ...). C'est lc clinker qui, par broyage en présence d'un peu de sulfate de chaux (gyprc) joüdnt le riîle de régulateur, donne des x Portland >* et confire aux nmeniç dc LV groupi: leurs proprigiks rsractéïisliques.

b

i

IC

3CaC) (DU C3S).(5rJ à 65 %), le silicale hisalriqur Si[>,. :Ca0 (ou LIS).11 5 à ZU 8), I'~lumiii:iicincalsiquc . A12UJ. 3Ca0 (ou C,A), (5 h 15 %), I'alumin~frmieléimcdilzrque 4 wri!Il!iu 92 iuiailu E Uo,I 13 ~ 3 J O t i i E1 S 3 , ï as!~da~ aun ! 586 1 U3 F u t ~ i ~ l;7 I ~ u?p SUI~>U y ÇL61 ua S 3 U U f ' i ap s n ~ dap ?quo1 Isa as!~5uc~)uo~ianpoidsl ap ~ c i o )a3cuuoi 37 ap suo!(~!ui . ( a q y ? d 'uonrrPn 'uo3em) XJA ua no s~;iuyiuri.i u3 . v r s iia uo!iip@xn,l Jn0d 3uuuri:puriJ s~nd-sùural utaila? un ops ua ?nnsunJ 152 >3r,~iilr~ np nïsi iuauirs a7 1

3'/zu3 (X)Z E ap ;up~(\,l ali isii ri~~uuou auualiiui JilalI?,\ ES : 3 U y a anbgt~adsancjlns ua 8 / p 3 00s P ;2p J ~ I J P A inad 2113 ' s q n i a i p 3 i s?i![vrib sa! IUehFns alqcpan isa slninow ap 3s\au13 r) ,5ialnrq ~ n a h o ~un q \urp ~ U I J a~pnodu3 I!npy ai!nsua isa 'sau~~ozznod ' s a r p u a ~.Jaiiial anb 9131 uoijipp~,p\i!ny - o ~ dsuFeua3 luauiqlaniuah? 3 % ~(. o ~ ,ç E) ~ s d , G3p n3d un,p ?uuoii!pp~' ~ q u ! l ?YI

.salqiç!nu sau!l]ciç!ds s u i ~ ! i v u t ~ t q s u ~ ~ ] .;ap ~sl!n?~ n o d~uautap!der !p!oJjai isa uo~i.zu;rxi?uicip ap tu? ç'o ap s!puout: su!oui no snld s u y 3 ap a u r q snos aiuasaid 3~ !nb iayu!In al 'a?u!uuai uoss!nn ~7

-uin!stm ap al!JJaj-ou!cutilua 3lFuruin[r: ' T J I ~ I ~ !s31 S iua111~(y 35 anb l a ' O ~ ~ +'Eoz[v J 'Z~rS sappr: sapdxo sa[ ia 0 ~ rneqn 3 ni a ~ i u aS U O ! ~ ~ sap V ? Jnag iuu,nb s ~ r i l ]sa,s ~ ? :(uo!snj va) sap!nhrl i a sap!los \ascqd aaF jiisuijiuin[nui!s iuPurrqua2 aui?isAs un,p a ~ n ~ r ~ $ u i a l mnpq uo!inIrin?,l ras!~?innic3i n i d ?s!l!in iuawarlani!qcy aurlni « vo!icsp?qu!13 >) PI '(c~?u?dua 3,1)5b 1 m h 11npold 3s ?O J!IB~OJ ~ n uun j surp assed '?s!qc?~ su!^ aua3 -ouriq ~Sunl?uia l !>r%~su?,pdiui iurururosuon anb aa~cd?uuopuvqv iuaulanb!iv~d 'rip!utnq ?p?~ciid)naa,p a;iu;is?ld ua iio (33s ? p ~ l d 33s ) T: 3 J l F j 3s ]nad 3,?eLmq a 2

-

's~nofxinp f! S~?UPIS!S?J sap saiiuiq sJnaIsn sap i u a ~ ~ ? . ~ ? l u 'aspd ap lnqap ap sduiai s;rp uaiiuii:iu

'(a[!8~e,p & çz ~ t i al!w(En d ap 5~ ~ 0 -IAUSJ ? S ~ J Puarq i a Lv~;i;ioruor~ *atu!irii a5uepw un quaiqo ~ r i o d s?I(o~qs!nd sassrnuos a u ? p i o y ~ ~iuanriip p ( " ' J ~ I ~ J .;irrlrui P 'a~!cqcn) ~ J ? ! J J ap P ~slaJnicu xnRv?leru sa.]

1

2.1

-

--

I.F NOUVEAII GUIDE DU HÉKIN

-

cendres volanlcs r.alc~queh(W). des shistcs calcinks ides calcaires (L), iclcs furnkes dc silice (Dj Le, ciments

s: -

D : dinicnsion rnawmalc des gmnulats. -

-

On appelle r< eîret dc pzroi ü la plus ou moins grande diîficult6 qu'il y a à bien rempIir un moule dans lequel les surfaces en c o n t s t avec Je tiéton (coffrages, armatur,es. g i n t s , etc.) son1 plus on muins importantes par rapport au volume. Pour les amiatirres on ddfinit ainsi le rayori moyen r d'un ferraillage : - p u r une maille (heure II-1).

,: i V

À ces dgis, concrrnint le Yionnage dcs dalies, an p t ajouter la condhon D .

ii

(hm haureur ou Gpaisseur minimale de l a section de la pièce).

%

,a

i-

L'ENVZ06 reviîiit à la valcor

?L 5

2.

qui parrit un pai 6 l t ~ 6 .

Fïg. II- J

-

cntre deux barrra (ou entre une barre er une pami du coffrage) laissant entre elles un inrervalle e, r = en.

Si D est la dimension maxinialc des graviers, l'entrave opposée iIa pénétration du béton varie dans le rnênie sens quc D/r.

Les règlcs de calcul du Elon armé (BAEL 91) stipulent Ics diapositions suivantes

:

.

,,

,;->

., , ,

"I

,,

* >

-

LtouvrabiIiiéest une qualit6 essentielle du E t o n ; elle peut se définir comme 1~ h c i lit6 offu-te à 1;i rnisc cn oeuvre du Mton p u r le remplissage parfait du wffrage et du Cerraill~ge;une bonne auvrabilité ctimporte une marge de sécurité permettant sans conséquences Câchcuses, une certune et nécessaire latitude par rapport aux bonnes et plus nu milins "goureuses règles à appliquer pour une ex€cution optimals. De I'ouvrabilité dkpendent, cn cffct la plupart dss qualités de l'ouvrage : compacité et &SIStance r k l l c du b i ~ dans n l'ouvrage lui-même, enrobage ei adhkrensc d e m a t u r e s ,

92

LE NOUVEAU GUIDE DU B

~

hacreurs d'iiirdc .et propriités eswntirlles des béww

N

des essais pridl~blesprcnant en cornpie ces pararnèires dans les conditions rielles et particu!ières au héion ctudié. Cependant, si I'on veur que la fiirmule ait quelque utilité pratique. il conv>rnr de p>ur*ii fixer, grossikrcment peufStrc. mais nuiiikriquernrnt une valeur moyenne a~proxirndrivcde K. Nous avons dejà indiqué que 15 résistancc du Mmn ilair sensihlemcnt fonctioii linéaire de la c!ÿsse vraie du ciment d,;si donc nous choisissons la f o m u l c de Bolamey parcc quc c'est la pius simple et celle qui nous a semblé se vérifier lors de très nombreux essais, celle-ci peut s'écrire :

i

f m u l z s dans Icsquelles : esi la répisiancc caraçr~ristiyuespkifiée du béton a 2s jours; CE est la résistance h la compression du ciment à 28 jours ; Cmi, est la valeur iiiinimale dc résist~nccà la comprcssiori à 28 jours du cirncnt (classe minimalc garantie à 99 R): 1 est un cmficicnt pris Egal à 1 sauf juscificalion dc la relation ciiire la rksistance du béton et cellc du cimcnt utilisé. . (Bicn qu'il s'agisse dc comparer une valeur d'essai fCE à la valeur carticrkristiquc fr2R. cette valeur A = 1 parait tnip forte compte tenu que dans 12 Mton, la classe vraic du ciment fait certes varier la résistance du béton, mais non pas cn M vaieur ahsoIue i. mais pmportionnc~lenicnl,le coefficient de pmportionnalitd étatit de I'ordrc d e 112). Le hscicule 65 A indique par ailleurs que si I'on dispise d'éléments pennetent de prévnir la résisrance du ciment avec plus de précision qu'en considirant stnctcnient les tolérances fixéer par la norme. cc qui peut itte le cas lorsque l'on dispose des résul:ats d'auto-contr6le du fournisseur, on peut remplacer Cm,, par la valeur minimale suscepiihle d'être respectée.

Par ailleurs, i l convient de tenir compte de l'aspci statistique de ces appréciations (la classe niinirnde du ciment est garantie à 44 % de valeurs supEncures) ei qu'en pratique les résistances mininiales trnuvC~ssont toujours nettmcnt au-dessus de cerk résistance ttiinirnale C,,,, garantie (dcmier tahleau du paragraphe 1.43). 3.3

hFLumCE DU UosAEE EN CIMENT ET DU W S A G E EN PAU

:j ,/

.

F' *A.

'

-, . .

1

fczl = rhistance du béton cri compression à 28 jours (en valcur rnoyennc),

= classe vraie d u cimcnt A 28 jours (riil valeur rnoyennc), C = dosage en cimeni (en kglni3), E = dosage en eau totak sur mat4tiiiux secs (cn 1/niJ). G = coefficient granulaire (vdlrur moyenne G 3 0,50; explicitée plus en dLtajl au paragraphe 3 du chapitre 5). La formule précédente pourrait faire croire que l'on obtiendra dçs M o n s dc résistance analogue quelque soit le dus~gecn ciment B condition de maintenir lz mime rapport C E en di-duisant le dosage en eau E à partir de la valcur choisie pour le dosage en crment C ; il n'en cst rien, car cn choisisssnt par cxemple uii faible dosage en ciment on trouvera un dosage en eau CaiMe, e! d'autant plus que la valeur de CIE sera plus grande, et I'on obtiendra alors à coup sûr un béton beaucoup tmp sec (et vice versa). LP &sage en ciment est donc fonctiun de cc rapport CIE mais en même temps du dosage en eaii nticessaire pour obtenir une plasticité et unc ouvrabilité c ~ n v e n a h l ~On s . peul exprimer Ir principe suivant : i

La &sistance croit en même temps que le dosagc en cimen; C et elle décroît en fonction du dosagc cn eau E et c'est pourquoi on a tendance 3 prendre en compte lc rdpport CIE comme thçteur global intenctiant dans la ksistancc dii E t o n . 11 est Cgalement d'usage pour cettains d'adopter le facteur inverse EIC. Dans sa forme C E ,il permet d'exprimer la valcur de 13 résistance par unc simple fonction linéaire et cruiqsante commc par exemplc celle qui correspond a la forniule de Boluniey : De plus sa plage ii'utilisation est apparemment plus nuancée puisque p u t CIE variani de 1,5 h 2,s le WC ne varic que de 0,66 a 0,4.

Comme dans toutes ces formules, car il y en a bien d'autres. il es1 p k v u un coefficient K qui est ccnsé contenir beaucoup de paramètres : nature e t classc du ciment, qualité des granulats (nature rninkralogique, adhérence, forme, propreté). granulométrie du metange, module de finesse dcs sables, intensité et prucédé de serrage, ctc. On ne peut donc prktendrc expliciter numeriquement cc coefficient autremeni que par

93

à plasticiié équivalente le dosagc en ciment doit être d'autant plus tlevé que le r a p p r t CIE es1 grand ;

par cxemplc : Pour une piaticjté moycnne nomale (afkszement 5 à 7 ~m),C = 250 h 300 kglm3 dcvrait sufiire pnur un rapport U E de 1,5 alors qui1 iàudra envîrun 400 kg/rn3 pour un CIF. de 2,O (voir au chapitre 5 les abaques des figures V-1 et V-2). Fi'autre part. cette relation lidaire entre la résistancc et le rapport C E n'est valable que pour dcs valcurs de CIE allant dc 1,5 A 2,5 (valeurs les plus courantes): pour des valeurs inférieures la résistance &croît moins vite quand CIE diminue {fig. II-IO). II est cn effet bieu évident que pour CIE = 0.5 on obtient une résisiance assez faiblc mais certainement pas nulle. De mêmc, une augmentation du C/E ne peut s'obienir que pour dcs dosages en cimcnt trhs &levés et la résistancc du Mton atteindra finalement un plafond. On peut donc admettre que la résistance du héton en fonction du rapport CIE évolue comme indiqus sur la figure it-IO.

z

Pi

u

::

cn

.-cl" ;.

Fucteurs dY?&

Tableau des dosages minimaux résultant des spécifications

97

G correspond au rapport des volumes absolus qui, s i G et S ont rnêrnc S massc spécifique, correspond au r a p p n des poids.

LR rappOrt

&

.

-

.f

i

-

3.4 I ~ n u e w c aDE LA

et pro~riéré.~ esseniielle.~des bétons

i

GKANULAHIT~

,i;

G

Gravier Nous supposuns dans ce qui suit, en pariiculier pour ce qui concerne le rapport - = -S Sable ' que la coupure entre sable ct gravier sc fait, sclon l'usage, au mudule 38 (tamis de 5 mm).

,'

-

-

Au cours des nombreuses études de compositions de Mlons réalisés, ce qui est surprenant dans cette recherche, c'cst l'influence relativement faible de la composition granulométrique du béton, iant en cc qui concerne les proportions relatives de sable et de gravier (rapport G/S) que la continuité ou diwntinuité dc la courk granuloméufque. Les appréciations concernant cette influence sur les diffkrentes qualités des Mtons sont résumées dans le tableau LX dont les indications sont tirécs en partie des ctiurbes cx$rimentales de la figure 11-11 : il y apparaît en effet que pour des GIS 2 (valeurs Ies plus courantes) l'influence du rapport GIS est relativement faible, tandis que la rfsistance augmente plus sensiblement pour des valeurs plus élevées de GIS surtout pour les bétons fermes ; mais pour des raisons d'ouvrabilité, il ne convient pas de dépasser GIS = 2,O à 2,2 pour les bitons courants, sauf à prendre des pricautions particulières à la misc en œuvre.

+

f, 28 (en MPaJ

Tableau M Récapitulation des principales qualités des bétons e n fonction de leur G/S et de leur granula& continue ou discontinue.

à GIS élevé par rapport à ceux à G!S faible

de variaiion de la résistance en compres.rionÙ 28 jours en fonctiun de G/S et posrr trois plmticités d$éreni@s. Bdon i350 kg de ciment par &lre cube - gransduri16continue D = 25 mm.

Fig. 11-I I

Module dëlasticité

un pcu plus CIcvk

,-

I tl

,

-

i -

1 1

,,

un peu plus élevée

(

I i

- Exemple

Il en rc'sulte que le facteur G/S n'est pas particulièrement pdpondérant. Par contre, la granuhrité du sable définie par exemple par son module de finesse est un factcur très important. II faut utiliser de préférence pour un sable 015 mm, un module de finesse de 2,20 à 2,80 et dont la courbe s'inscrit dans le fuseau A dc la figure 1-10. Nota :La tendance actuelle est de ne pas dépasser, en général des valeurs de GIS de 1,5 i 1,6; c'est un léger sacrifice de la résistance au profit de I'ouvrabilité, les rappns inférieurs h 1.5 étant réservés aux car où les conditions de mise en place du béton sont difficiles mmpte tcnu de la préscnce d'un ferraillage dense etlou d'un effet de pami imposant.

II existc une formulc bien connue qui lie la rksistance cn crimprcssiori d'un béton à sun âge j (en jours) : d, = o + b lvgj.

Une part i m p n a n t c de la risistance (surtout en traction) es1 fonction de la plus ou moins bonnc adhérence du mortier sur la surface des graviers Cette qualit& peut même et* plus importante quc la résistancc ct la durett du gravier lui-même comrnc Ic rnontrc l'essai suivani : en partant d'un gravier 16/25 hilico-calcaire du Bassin Parisien et que I'on a trié à la main (silex d'un C M , calcalrc dc I'aurre),on a hbriqui deux M o n s toutes choses égales par ailleurs (mêmc dosage, mènic plasticité, e1c.l : un bktcin de gravier calcairc et un béton dc gravier siliceux. On

J

Cette formuie comporte dcs paramèires a et b qu'il est difficile d ' s a p l i c i ~ rautrement que par des essais h deux âges assez diffÉrcnts I'un de l'autre : 7 joua et 28 jours sont certainement un minimum p u r déterminer o ri b avec une dppronniation suffisante. Il semblc toutefois que la variation n'est pxi 1iiiC;Üre cn Iiinc~iondç log j mais qu'elle s'intl&chisse en tendant pratiquemeni vers une limiie supricucc. Dans la pratique le problème se pose la plupart du temps dc la façon suivante. Pour un ouvrage ou partie d'ouvrage ei aver des maiériaux donsiCs. ori doit réaliser un béton présentant des résistances doniiçcs i=riain< Apes, par excniplt. 14 ou 28 jours (ou plus), pour dkriîfrages ou mise en iension, ou pour réception et mije en service ... On dispise rarement du temps nécessaire pour effectuer un essai préalable 2i 28 jours (ou plus) et encore moins des essais successifs. Ii scmbierait donc que si une formule d'exlrapolation doit être cinployciz, sa forme la pius pratique serait :

obtenu à 28 jours :

-

pour Ic gravier calcaire :fp,,

-

pur

= 41,5 MPa;

le gravier siliccux :fc,, = 40 MPa;

A,, A,,

= 2.7 MPa.

= 2.3 hlPa.

On w i l que, malgk la qualité de dureti du silex bien suNrieure a celle du calcaire, on a, en traction, une r&sis~ancenettement plus élevéc avrc le calcairc. Par I'examen des plans de rupture dcs Eprouveites on se rend compie quc la mpiure du béton de

silcx SC fait par decollement des graviers, tandis quc p u r le béton dc calcaire la très banne adhérence du mortier sur lcs graviers eniraine la rupture des graviers euxmêmes; il en esi de mCrnc pour un %ton avcc granulais d'argilc expans&.

3.6 RÉSISTANCF DI' RETON

À la suite d'études faiies sur cc sujet, il semblc qiir :

-

Ic rapport ci~tinialWC est voisin dc 0.40 (hiton pIutiit sec),

- le purcentiig optimal

a C

0.2

Sable

est

0.3

0.4

0.5

0.6

d'environ 0,3R

-

Ics granulats concassés donnent dcs rksistances plus tlevées que les granulais; roulés,

-

la fréquence de la vibration est prépondCrante (résistance triplée quand on p&se de 3 000 6 000 p6riode.s par minute).

0,7

Fis. II- 12 - Réslsrance uh héron frais.

La esistaticc cn compression peut atteindre 0,3 à 0,4 MPa tandis que celle en iracne &passe guère 1 / 1 0 de ces valeurs. T A fomz des criurhes étant, en générai, celle indiquée sur la figure 11-12 on peut en conclurs que le dosage en eau est moins dangereux par excès que par dkraul. tion

I

I i

1

Granulat (soi1 : GIS = 2,6 vaIeur assez élevée),

4

-

d 7

TRALS

Cette question intéresse pliis parriculibrcnient les préfabricants pour le démoulage immédiat (avant prise du ciment) d'.kléments ds grande série.

4

61 = une fonction de log j.

I

1

i

l

i1

Elle vrmettrait en cifct il'Cvüluer, approximativement bien entendu mais rapidrmrnt. In résistance à esconipter I j jours à partir d'un ou plusieurs essais à 7 jours exécuiés avrc les maréri~iix;i disparition e l des dosages différents (granularité, dosage en cinient, en eau, emploi iventuel d'adjuvants, etc.).

Unc formule de ce genw ne p u t résultcr que d'une étude statistique portant sur un p n d nombre d'éprouvettes ct dz Ktcins de qualilLs différentes. Des cssais systématiques réalisés s u r un irés grand nomhrc d'kprouvettes avec divers hétons et à des âges diffkrciiis oni permis d'établir un rapprl entre les rksulrats obtenus à a j »jours et à 7 jours. Nous donnons, figurc II-13, le grüpbique de variation de ce rapport : D) 1% çn fonction de j (ou plulôt de log j), d'où il ressort que la fonction la plus représentative serait D>/O; = a + b (log j)". Nous avons choisi la valeur d7résisiancc a 7 jours, comme paramktct: de hase, bien q u e cette vdeur puisse Ctre assez sensihlemenr influencée par la rapiditi de prise du ciment, la lempkrature et I'Ctat hygrométrique. Mais praiiqueniznr. c'cst la valcur 2 partir de laquelle on est le plus généralcnient c>bli~é d'einrapriler. t r iinr torrnule ayant comme paramttre la résistance à 28 joiirs (oit ptiis) scrnit pcutltre théoriquement plus valable, mais n'aurait, cn pratique, aucun initrêr. La formule générale proposée qui correspond approximativcnisnt $ In médiane du fuseau de dispersion est la suivantc :

Nous prkcisons que ccttc formule n'est valahle que pour j = âge du Eton > 7 jwrs,

1.E NOUVEAU GUIDE DL'

114

BETON

Fciiv~ursd'érudt et proyriéfés ~ s i ~ * t i i i r l des l ~ . rhérons

115

7. FLUAGE C'est un phhomène de difrirma~ioridiffëréc sous charge fixe indélininicnt appliqukc. La figure Ir-20 représente un diagramme approximatif de fluagc : 0.4 représente la déformation elastique instatitank au rnomrnt de I'applicatiun de la zkiarge et AB la d.6forrnatiun diffkde due au .- fluagc ii. On admet en génkral OB = 3 OA, soi1 cF=kEi aveck = 2.

I I 40

frg. TT-21 Fig. II-20

- I)in,qrurnm~d t tIlcrrgp (chargemnr rrnriant h

s le r n : q s ) .

BPEL 9: donnent des fririiiules perriicttant d ' h a Iiicr. selon les cas, [a valeur prohahie du flusgc cfl Çumme pouf. lc retrait, 12s rkg!es

Au b u 1 d'un temps

t,

I FI]

- Rrprt:.rrnrolion du prirunkire

I 1WhW

k, en joncrion de l%?groméirir gh et du ruyun moyen rr

Éi-olutirin duflkzge dans le temps

Elle est représentée par la înnctiun f ( t - i l ) qui Frrnet d'évaiucr le flua@ partiel au bout d'un temps tl apres la mice en charge. Lorsqu'on Cvdue le tlungc tocal final ( 1 + W ) on ;idmet cn général f jn - t h )-i 1

!r - tl)

= déforniaririri znrtantan&e au tempr t , ( 6 ~ du e béton ù lu mise en charge), infliience p, =

-=

&=-

121)-ph 30

A =- 'Oû "

100+t*

j -) = (r

I

80

aprks la m i w en charge, t ctanl I'igc du béton on a :

E ~ !=~E~~x )kJ (0.40 + k$t,)f E~

l 70

I 60

W

(influcncï de 1' Igc r~ i la mire en chargc).

,"lr .

dt

B (béton)

2 Iw-ph + - -(influcnre ph et r,) (vMr fig tI-21). 3 20+r,,

.-

- 11

- tl + 5-!rm

-

(loi ti evuliition dans Ic temps)

3i

7

14

20j

3m

6m

lari

2

5

10

20

Fgg 11-22 - Représenrarion & In fonc~ionflt- t , j en jonrrron de In dur+? de chorgemeni et du rayon naop..n

- i , ) correspond à la durée d'application du changement. en jours.

pz,ph et r,,, ont les mêmes significaiions que pour le retrait (8 5 préctdent).

Valeur appniximtive

couruiiic du

coefficï~ntdeflirrrgr' K = Esi, Ei

50 ans

LE NOUVEAU GUIDE DU B&TON

116

bà:-~i.irrsd'ieni celles recherchées pour la construction de I'oumage ou de la partie d'i,uvrasr: en cause.

Les méthodes proposks sont ntimhreuses et il n'est pas possible de les citer toutes; elles aboutissent à des dossges volumétriques x ou de prkférence piidfraux Ic passage de I'un à I'auui: pouvant toujours se faire, si nécessaire, par la ç~innaissance de ln dcnsité amarente des gr,îtiulats cn vrac. Ces iiiétliodcs soni dites 4 granularité continue » lorsque l'analyse du melange constituant Ic béton donne, s u r le graphique panuloméirique. une coiirbe s'élevant d'une fqon cmtinue; autrement dit du grain dc cirncnt (dc = b,3 microns) aur plus gros grains (D) des graviers, toutes les prrisseurs intermédiaires sont reprtsent& (exemple : béton constitué d'un sable 015 mm ct dc deux graviers 3/25 mm et 20140 mm; courbe A sur la figure K i - 1).

On dii par contrc que l'on a une M ptnularitk discrintinue >> lorsque la courbe granulométrique ctirrcspondaiirc présente un palier qui &quivaut à un manque d'tléments intermédiaire? iexcmple : béton constitué d'un sable 015 mm et d'un gravier 20140 mm; courhe R sur la figure TII-1). Ces dcux types dz heton 1 000 A), la corrcction scra tvidcmment en moins car cela signifie alors qu'il y a un peu lrop de granulats pour faire exactcrnent le mètrc cube au dosage en ciment prévu. C'est de cette Fat;on que se trouve ici autumatiquement corrigcc toute erreur sur la valeur r k l l e des masses spécifiques des granulais employés, ou sur Ic cwficient de compacité y choisi a priori.

Résistance Nous avons vu que, en fonction de la rksistance dgsirée. on ü pu calculcr iinc valcur approximative du rapport CIE ei, de l i , Evaluer le dosage en cinient C et eii cau. C'est par des essais que l'on vérifiera que la composition de riiftrrnw dimne hien l a résistance désirée; p u r cela e t afin de mieux ajustcr Ic dosagc cil ciment C fixé u priori, il est souhaitable, dans toute la mesure du possible, dr riSdliser iniis séries d'éprouvettes dosées l'une au dosage prévu C et les deux autres i C - 75 et C + 25 (cn kg/m3).

Les résultats doivent en général permettre de fixer déliniii~emrniIr dosage en fonction de la marge de sécuritk quant à la résistance : en g&ntral. on visera une valeur moyenne de 15 B 20 5% supérieure i la résistance cacaciéristique exigéc.

6. ESSAI DE CONVENANCE

L'essai de convenance a pour but de vérifier qu'avec ler moyens d u chontier on peut réaliser avec un minimum d'aléas, le béton défini par l'essai d'btude. II a kgalemeni pour but de vErifier que les quantités de constituants prévues par métrc cube de Eton donnent bien 1 m3 de béton en œuvre. Ces essais doivent donc être exécutés sur le chantier en présence des utifisateurs (chefs de chantier, hétonniers, chef du plslaie de hétonnage) et il se peut que sur leur dcmandc, d'après leurs observations ct critiques, la formule propos& soit modifiéc : elle ne ie sera prc~hahlemenipas si le lahiiratoire a bien ttudiC le problème de

LE NOUVEAU GUIDE DU &TON

K r c h c r r k ~ sr-onccrnan! In composition des bbrons

l'ouvrahiliré et dans l'optique du chantier. Après ccs cssais de cunvenançe rkalisés sur chantier en prksence d'un responsable de l'étude en laboratoirc ct aprEs quelques dernières et pctitcs corrcctirins éventuellement apportées si nkessaire, il n'y uuru plus aucune roi.~onque le chantier retouche lui-même, a sa convenance, la formulc de composition donnée par le laboratoire ce qui se v u i ~malheureusement trop fréquemment dans bien des cas.

c = 5 cm p u r les ouvrages i la mer ou cxposés aux embruns ainsi quc pour ceux siluEs dans des amosphkres t&s agressives.

154

7. LA DURABILITÉ, FACTEUR COMPLÉMENTAIRE DANS L'~?.TUDEDE LA COMPOSITION DES BETONS 11 est apparu q u e l'emploi de plis cn plus intensif du E t o n , du béton armé et du béton précontraint soulevait le problème de la durabilitL de ce matériau. En effet, qui n'a pas observé des dégradations d'éléments divcrs en E t o n ami.? Ce prtihlème est d'ailleurs pris en considération par les normes nouvelles et autres réglements qui imposcnt des condilions particulières notammcnt concernant les âges du héion, les épaisseurs de recouvrcmcnt des aciers, etc., en fonction de l'environnement dans lequel SC trouve situé l'ouvrage. C'est qu'en effet, des dommages risquciit de survenir non seulement à des petits éléments tels que clôtures, potcaux, dalles ... mais également à de grandcs réalisations telles que constructions industrielles, ouvrages m a i times, ponts, rkervoirs ; I'élendue des dommages peut alors entraîner dcs frais considérahles pour I'cntretien e i la rkparation sinon le remplaccmcnt dcs ouvrages e n cause. C'cst donc en dkfinitive, des raisons d'ordrc Cconomique qui milirent en faveur de la durabilité des constructions en béton et du respect des moyens techniques propres à 1'améIiorer. Pailleurs, les exemples ne manquent pas d'ouvrages déjà anciens er en parfair éiar de conservation malgré des conditions parfois défdvorables mais grâce A Ia qualit6 du Eton et de sa mise en reuvre. On peut admellre que dans la majorité des cas, les granulats cxtraits de carrières connues suni ineIfes et inaltkrablcs. En cas de doute, nutamrnent lors de l'emploi de granulats provenant de camères ou de haiastiéres nouvellement ouvertcs, sans référcncc, l'étudc de la roche doit pcrmcttre de s'assurer que les risques d'alcali-rCaction sont nuls. C'est donc essentiellement par le choix d'un ciment non adapté, ainsi quc par la corrosion dcs armatures dans le cas des bétons armés ou précontraints que I'aliératiun du hELon peut entraîner sa désagregation à plus ou mriins longue échdance. En ce qui concerne l'inaltérabililé du ciment, il convjcndra en cas dc risqucs (intempéries, climat maritime, atmosphkre uu eaux agressives} de choisir judicieusement la nature du cimeni à uliliser (voir paragraphe 1.IO,chapitrc 1). Quant à la corrcision des armatures, par oxydation essentiellcmcnt, clle a prcsquc toujours pour cause csscntiellc une mauvaise prutection par le htion d'enrobage soi1 par manque de compacitk et imperméahiIité (béton preux, ségrégé ou mal compacté) soit par défaut d'épaisseur, cncorc que l'épaisseur ne soit pas suffisante en regard de la qualitt du htion. L'épaisseur de recouvrement des aciers u c » en vue d'évitcr lc risque de corrosion, précisée par le BAEL 91, cst dc :

155

ks parois coffrkes ou non, susceptibles d ' c m soumises à des actions agressives ciu à del, inlempErics ou des condensations ou être en présence dc liquidc. Cc scra Lgalcmcnt lc cas dcs faces supérieures de hourdis dc pont. c = 2 cm dans les cas identiqucs aux prkcdcnts (sauf en ce qui conccrnc les hourdis de pont, mais avec des bétons dont la résistancc caractéristiquc est > 40 MPa. c = 1 cm dans le cas d e parois non exposhs aux intempérias et non soumises iides condensations. Ces Cpaisscurs dc rccouvrcment s'appliquent nun seulemeni aux armatures principales mais aussi aux armatures secondaires. Par ailleurs, il cst p r k i s t dans lc fascicule 65 A que les tolérances en moins sur les épaisseurs de recouvrement des armatures sont nulles. Il reste Cgalemenr indispensable de réaliser dcs bitons compacts, faute d e quoi le respect de ces tpaisseurs de recouvrement, même m a j o r h , ne pourra assurer une protection efficace. ç

= 3 cm pour

Nous ajouterons qu'il ne suffit pas, évidemment, que ces épaisseurs soient indiquks et cotées de façon très apparente sur IES dessins, encore faut-iI qu'à l'cx~cutionon veille tout sp5cialcmcnt au rcspect en tour point de cette épaisseur minimale, en prenant toutc disposilion de calage sCrieux d u ferraillage dans le coffrage afin d'kviter ioui deplacement au cours du bétonnage. Celui-ci devra être effeciué avec un bétcin de qualité ad hoc (dimension des granulats, composition, dosagc en ciment et en eau, ouvrabiiité) et avec tous lcs soins n~ccssaires(homogénéité et non ~Cgrégationsurtout en parement, vibration suffisanie mais sans excés). C'est donc Ili encore une bonne et nécessuire qualificu~iunde la main-d'wuvre d'ex6curion qui sera une des gurunties de dura bilité du béton Quant au calcul de la composition du béton en faveur de I'ouvrabilité les mélangcs obtenus par appliça~innd e la mtthode p ~ é c o n i s t eau chapitre 5 doivent donner satisfaction, en géniral, sous rescrvc dc prévoir un dosagc cn ciment suffisant.

j, supérieure à

chapitre 5 car :

MÉTHODE PRATIQUE POUR LA COMPOSITION DES BÉTONS Méthode dite (t Dreux-Gorisse »

Dans ce chapitre nous avons conserve la notaticin d = résistancc rti compression utilisée dans le texte original de pub!ication de cettc niéthode. Nous avons donné au chapitre précedent les justifications concernant les r2glt.s h appliquer pour I'eiude d'un béton. Elles conduisent h une mkthode pratique siniplititc que nous allons mainknant dkcrirc simplement sans en reprendre les justifications. N o u s rdppelons que cette méthode n'a pour but que de permettre de définir d'une façoii siniple et rapide une formule de composition à peu prks adaptée au béton étudi&. mais que seules quelques gâchées d'essai et la confection d'éprouvettes permetiront d'ajuster au mieux la compsiiicin à adopter definitivement en fonction des qualités souhaitées et des maiériaux effectivement utilisés.

fCz8

= fc

-

fc2y S.

Si l'on admet un cbcfficient de variaiion moyen de I'ordrc dc 20 %, oti pourra adopter la règle approximative pour la rtsistance moyenne à viser :

fr =f,,+

15 %.

Elle est fonction de la naturc dc l'ouvrage (plus OU moins massif ou plus riu rnoin~ ferraillé) de la difficulté du bktonnage, des moyens de serrage, etc. Elle peut se définir cn gknéral par la plasticité désirée mesuréc par affaissement au cane comme indiqué dans lc tableau XIX.

TABLEAU XIX Évaluation dc I'ouvrahililé par réfkrence à I'affaissement au cônc ou au test d'ouvrabilité C.E.S. (chapitre 2, paragraphe 2.24). 'Ornbrp

Pl~1iticiti.

Serrage

Affaissement A en îm

BCton üès ferme ......

vibration puissanrel

0à2

> 66

Béton f e m e .............

bonne vibration

3 à5

30 5û

BLton plastique ........

vibration courante

6 99

15 a 25

Béton mou ...............

piquage

10 a 13

Ili 5 l5

BPion liquidc

léper piquage

3

14

de Ehoes ml L E S .

< IO

1. ~ 0 r i r r v É ~ DE s BASE

2. DiMENSION MAXIhZlLE DES GR4MLATS La wnnaissance de la nature de i'ouvragc cst n8caqsaire : uuvrage massif ou au win~raire élanci et de faible épaisseur, faiblement ou tri% ferraillé. ïi sera nécessaire de connaître l'&pisseur minirnalc dcs élkments ei les dispositions des armatures dans lcs zones les pl ub ferrai l lécs : distance minimale entre elles ct couverture par rapwrt au coffrage.. .

En général on demandera une rksistance fczs en compression 28 jours et compte tcnu des dispersions et de l'écart quadratique s, il faudra viser une résistance moyenne h 28 jours :

Nous rapyicloiis Ics siipul~iionsdrs rkgles de calcul du Béton ArmC BAEL 91 (articlc A.7.2) dans le l;iblcau S X Comptc tcnu de I'effjcaciié des moyens actuels de vibration ct dc la tendance à faire des béions plus plai;tiques, çea valeurs de D sont peut-être un peu rcstrictivcs; il nc faui pas oublier que les C16rnents de dimension Dm, sont peu nombreux et que, ià oh ils ne pacseraient pas. tout Ic rcste passe à condition d'un GIS pas trop élevé et d'unc kinne ouvr,îbilitt. cr q u i correspond à la tendance acluelle. ( 1 Pour unc diwntiinautm approximative de i'inlenbrtd de la vibration, voir paragaphe 2 du chapitre 7 (vihratirin).

158

MFihode pruliqur pour la compo~itiondes hérons

LE NOIJVEAU GlllDE DU B ~ T O N

TARLFAU XX Évaluation approximative de Il dimcnsion maximale (Tami*) dea granulats, en foncuon des caractéristiques dc la pièce hklonner el de I'mibiancc plus ou muin* agressive. : Caractéristiqum de la pièce a klrinner

-

s

-

espaccmcnt vcrtical enlre matures ...............................................

c distance

des armatures

dc coffrage

ambiance irts agressive ....................... 3 5 cm ambiance moyennement agressive. condcnçaiion5 2 3 cm amhiance maycnncmcnr agressiie mai< fr2,, du héicin supérieure a 40 hlPa. ............... 3 2 cm ambiance non agrcssivc.................................... a 1 cm

5-

r

]

.

tt

550 5$jv

ce qui

750 Kg de ciment par rn',

l:n

lb

400 à 320 ~~1rn"lurcqueD varie de 16 B 50 mm.

D'autrcs texte? rEglementaires donnent également des indications sur les dosages. norammenr la nonne AFNOR P 18 011, mais les valeurs preckdentes représentant pratiquement Iü synthèse des differents documents, on peut se limiter à ccs spkifications.

rayon moycn du itrraillage

Granulaa rrlults ............................................................... G 1,4 r Granulais rtinrdsés ......................................................... s 1,2 r

Nous avons indique dans lc tableau XX bis les dosages auxquels crinduisrni I'application dcs forniulcs précédentes ainsi quc les valeurs de $3en foncijon de D.

........................ ........

..............................

a

!?

Tableau XX bis

5

3. DOSAGE EN CIMENT C cn fonction de On çommenccra par évaluer approximativement le rapport E rtSsi stance moyenne dksirée fr.

Iti

i

avec

f, résistance moyenne en compression désir& ( à 78 jours) cn MPa, FCE. classe vraie du ciment (à 28 jours) en MPa, C, dosage en cirncnt (en kg/m3), E, dosagc en eau totale sur materiaux secs (en litre p i i r I m'), G, coefficient granulaire (tableau XXI). DOSAGE MINIMAL En fonction de l'environnement, les dosages minimaux prescrits par le F~scicule65 A qui, nous le rappelons, est Ic cahier des c!auszs techniques générales appliquees aux marchés publics pour I'exkution des ouvragcs en béton armé ou précontraint, sont les suivants :

TABLEXU IL? Valeurs approximatives du crieflicienl granulaire G . Ces valeurs supposent que le scrrrigc du Eton sera effecnié rlrins de bonnes conditiotis ( p x vibration en principe).

!

1

Dimension D d e grrnulats

Qualité des granula& Excellente ................. Bonne, courante........ Passable ...................

in 5

Mujem.

l6mm)

(25

h

D 5 d4 mm)

0,45

0,50

0,35

0,40

(D 2 U m m ) 0,55 0,45

Méthode prt~tiquepour la compu~iiiondis biruns

161

11 nc suffit pas alors, connaisîani CE.de f i ~ e rarhiirairemenr le dosage cn ciment et d'en dtduire le dricage en eau E ; c i l cffct. cn choisissant pdr exemple, un faiblc dosage en ciment, on irouvcra un dosdge en eau faible;rin risquera alors d'obtenirun belon beaucoup irop rec (ei vice versa). Le dosage en cirncnt cst donc fonciion de C E mais Cgalemeni du dosagc cn tau E nécessdire pour une ciuvrahilité satisfaisante. L'abaque de la figure V-1 perme1 d'évaluer approximativcmcnt C cn fonction de C E et de I'ouvrabilitt désirée qui doit ttrc considerée ctirnme une donnée du problème.

h g . \'-2 - iirrrorrtjns ri.iurii~r~ rnciyt.nnipsdu ijcsop en fou t? er du nombre dp chocs ilu rr.rr d'rrri,rrihihrt: C t S. Ir hriprrrt, 2. ~mrogmphe2.241 gn jonction de I'n~~~~ssrrncnr, ri un.^ It. ras drs b6rtm.r rr~rqru~és suivarir la pré~pnremérhode (It. dosast. t.n .wblt~ouprnrnrmr quond le d m q e en ciment diminue]

Fig. V-1 -Abaque permerranr d'ivaluer approximntivement le dusirge en ciiat'nt ii prévoir rn funcrinn du rapport C/E et de Ibuvrabiliré désirée (afuissem~nrou cône)

kig. Y-3 - Varionci- de la correction a apporter nu ahsage en eau

xi

4. DOSAGE EN EAU Ayant fait choix du dosage en ciment C, on déduit alors le dosage approximatif en eau totale prévoir (provisoirement) et qu'il conviendra bien entendu d'ajuster ultéricurement par quelques essais de plasticiti ct d'ouvrabilitk.

L'abaque de la figure V-2 donne l'allure générale de la variation du dosage en eau en fonction de l'affaissement au cône ct du test d'ouvrabilité C.E.S. 11 ne s'agit bien entendu que d'ordre de grandeur pour des bétons courants et pcrmcttant de dégrossir rapidement une formule de composition mais comme pour tous les facteurs de cette composition c'est par des essais sur éprouvetks que lcs divers éléments çonsiitutifs, et I'eau tout partjculitrernent, pcuvent être dkfinitivement dosts.

La dunemiun muximaic des gru~uluts est diflircn!~de 25 mm.

h¶@fhr>de pratique pour lu composstion des bduns

LE NOUVEAU GUIDE DU B ~ T O N

162

Correction du dosage erL eau totale en fonctioorr de

D

Les données prkcédentes sont plus particulikrement applicablcs aux E t o n s p u r Icsqucls la dimension inaxiinale des granulats est d'environ U = 25 mm (dimension la plus courante). Si l'on a D < 25 inm la surface spécifique des granulats a u p e n l e el, à plasticité équivalente, il faudra Itgérement majorer lc dosagc cn cau, ct vicc vcrsa.

La correction sur le dosage en eau correspondant à D = 25 mm peut ttrc approximativement Cva1u.k d'après les valeurs du tahleau XXU en fonction de D.

TABLEAU xxIr ûiirrection en pourcentage sur Ic dosagc cn eau (fig. V-2) en fonction de la dimenrion maximale D des p n u l a t s (si D 25 mm).

+

Dimension maximale d e s g r w u l a ~ ~ D e n m.... m

5

10

16

25

40

63

100

+15

+9

+4

O

-4

-8

-12

Comction sur le dosage eneau(en%)

....................

Le graphique dc la figure V-3 donnc l'allure générale de cette cornecticin. Dosage en euu rkel

La quantiié d'eau iotale (sur matkriaux supps6s

secs) étant ainsi approximativement dkierminée, on obtiendra la quantité d'eau à ajouter sur lcs gratiulats humidcs c n déduisant I'cau d'apport (contciiuc dans les granulats), à l'aide des indications approximatives du tableau XXIII (à défaul de mesures plus précises de la teneur en eau des granulats).

Teneur en eau approximative des granulats courants en lilres p u r u n mètre cube de matériau (en volume apparent). Degré apparent d'humidité

Eau d'apport en [lm" Sable 0/5

C;raviIlw 5/12,5

O i 20 40 à 60 80 i LM

ndgligeable 20 à 40 40 à 60

Apparence :

SCchc.............................. Humide .......................... TrCs humidc ................... Saiurée, &gouiide............

120 à 140

M)

négligeable

négligeable

80

Nota : Ces valeurs résultent de mesures réelles faites sur des stocks de granulats exposés aux intempéries mais ne sont valables que pour lcs silicocalcaires du bassin de la Seine (ou matinaux Quivalents).

1h3

On obtiendra l'apport d'cau par rapport au poids dcs granulats en divisant Ics quantites donnees dans le tableau par la masse voluniiquc apparente (de I'ordrc dc 1 500 kg/m3 environ puur des granuiats courants). On voit I'importahcc que peut prendre I'eau d'apport des granulats et scs Cnormeç variations. En effet, il ne s'agit pas d'unc simple crirrection plus ou moins négligeable. Si I'on einploie des granulats sonant du laveur ou ayanl longtemps séjourné sous la pluic. cet apport peut atteindre une cinquantaine de litres pour 400 litres de sahle et presque autan1 pour 800 litres dc gravier soit près de la moitié de Veau totale. Alors que si I'on ernploic Ic dessus d'un ias de granulats stock&. depuis longtemps sous le soleil en saison sèchc, l'cau d'apport devient négligeable. C'es1 14 rép&iuns-lc, unc des difficultés principales sur le chantier; il faut bien le savoir et y apporter les soins q u e la qualité recherchée demande. C'est piurquoi cenaines enlrepnses réalisent dcs silos de stockage importants et couverts, d'oir les granulats sortent avec une ieneur en eau Faible et à peu près constante. Dans la plupart des installations imprlantes (centrales à béton par exemple), la teneur e n eau des matériaux est mesurée à l'aide de sondes éler;tnques ou à neutrons à leur passagc dans la trktnic-doseuse. L'indication est transmise au poste de commande où est appofiée automatiquement Ia correction neccssairc sur le dosage rkel de l'eau. On peut également faire appel à des mesures par l'intermédiaire de la puissance consommée au malaxeur, laquelle est d'autant plus élevéc que le béton est plus fermc, ou encore par la vitesse de rotation du moteur du malaxeur. ii n'en rcstc pas moins que le dosage en eau est un probléme assez difficile à bien rksoudre et nécessite unc attention constante.

Les graviers doivent & ~ r de e bonne qualité rninérdogiquc, suffisammeni dus et bien propres, mais la i'orme de leur courbc granulaire, plus ou mtiins concave, a une influence relativemcnt moins importante que e l l e du sahle.

Le sable est 1'éICment qui a sur le

Mion, selon ses qualités, une influence prkpondd rante : i sa proprcté scrri vérifïke par l'essai d'équivalent de sable, nous rappelons que Ies valeurs admissibles p u r E.S. ont kt6 indiquées au paragraphe 2.4 du chapitre 1 ; i son modulc dc finesse sera calcult : somme des refus (en pourcentagcs ramenés a I'uniiL) sur lcs tamis de module 23, 26, 29, 32, 35, 36 (voir paragraphc 2.7 du chapiire l), et il est suuhaitablc d'avoir une valeur comprise entre 2,2 et 2,s ; sa cour& granulom6tnque sera comparée avec le fuseau optimal représenté sur la figure 1-10. et en cas de nécessilé, il sera apporté, si possible, une C O K W ~ ~par O~ l'ajout d'un sable fin, d'un plastifiant ou d'un entraheur d'air, si par exernplc, le sable en question cst trop grossier. (Module de finesse 3,O). Nous rappelons dans le tahlçau ci-après, les spkifications concernant la propreté des sables, les valeurs indiquCcs, résultant des normes ou cahiers de prescriplions, étant ceIles dejà précisks ail chapitre 2 paragraphe 2.4

LE NOUVEAU GUIDE DU BI?lWN

164 -

ES i YU, ESV < 65

Rrnicignemenls sur la qualité du sable en Ionction de la valeur de 1'F-5

ES pirtcin

i--S

-.hO

Sablc wgileux d'où risque de retrait ou de gonflement : ne dnii

r.r