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140 pages. Technologies nouvelles du béton
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GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 1
LA TECHNOLOGIE DU BETONLA TECHNOLOGIE DU BETON
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 2
LA TECHNOLOGIE
DU BETON
Degussa Construction Chemicals France10, Rue des CévennesZ.I. Petite Montagne SudLISSES 91017 EVRY CedexTél. : 01.69.47.50.00 Fax : 01.60.86.06.32www.degussa-cc.fr
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 3
LES CIMENTS
LES GRANULATS
L'HYDRATATIONL'EAU ET
LES ADJUVANTS
APPLICATIONS
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 4
LES CIMENTS
LES GRANULATS
L'HYDRATATIONL'EAU ET
LES ADJUVANTS
APPLICATIONS
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 5
C ’est Louis Vicat (1786 - 1862) qui donna pour la première fois en 1817, dans son mémoire à l ’Académie des Sciences, des indications précises sur les proportions de calcaire et d ’argile permettant de fabriquer par cuisson du « ciment hydraulique »
« Il a préféré la gloire d ’être utile à l ’avantage si recherché d ’être riche … ce n ’est pas la France seulement mais le monde entier qui doit être reconnaissant envers M. Vicat »
Le Baron Thénard - rapport à la chambre des Pairs -Juillet 1845
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 6
La FabricationLa Fabrication
Les ciments sont obtenus par calcination de pierres calcaires plus ou moins argileuses.
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 7
La fabrication du cimentLa fabrication du ciment
FOURFOUR1450°C1450°C
REFROIDISSEMENT
CIMENT
STOCKAGEMÉLANGE ETHOMOGÉNEISATIONBROYAGE
ARGILE 25%
CALCAIRE 75%
CLINKER
BROYAGEAjout de
régulateur de prise
(Gypse)
Ajouts éventuels de constituants tels que :
• fillers• cendres volantes
• laitiers• pouzzolanes
• fumées de silice
« CRU » : Chaux : 65 à 70 %Silice : 18 à 24 %Alumine : 4 à 8 %Oxyde de fer : 1 à 6 %
Le clinker broyé en poudre avec quelques %de gypse, pour modérer la prise, conduit au ciment (CPA = Ciment Portland Artificiel)
schémaschéma
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 8
La fabrication du cimentLa fabrication du ciment
A l'issue de la cuisson, nous obtenons 4 phases cristallines
45 à 65 % de silicate tricalcique ( Alite ) C3S
15 à 25 % de silicate bicalcique (Bélite) C2S
0 à 10 % d'alumino-ferrite tétracalcique C4AF
0 à 15 % d'aluminate tricalcique C3A
Résumé chimique et notation cimentière :Silice ………….....SIO2………………………..…..SChaux……………CaO………………………….....CAlumine………….Al2 O3 …………………………..AOxyde de Fer……Fe2O3………………………..….F
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SCHEMA D'HYDRATATION INITIALE D'UN GRAIN DE CIMENT
ETTRINGITE
GYPSE DISSOUT+ EAU
Elle s'exprime en S03 - Selon LERCHSO3 = 0,093C3A + 1,71Na2O + 0,94K2O + 1,23
TENEUR EN GYPSE :
GRAIN DE
CLINKER
C 3 A
C2
S
C 4A F
C 3S
début d'hydratationdu C3S et du C2S
C 3SC
2 S
Gypse………….….CaSO4, 2H2OHemi hydrate….….CaSO4, 1/2 H2OAnhydrite………….CaSO4
LL ’hydratation du ciment’hydratation du ciment
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 10
LL ’hydratation du ciment’hydratation du ciment
RESULTAT DE L ’HYDRATATION D'UN GRAIN DE CIMENT
Crédit photo : LERM
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 11
LL ’hydratation du ciment’hydratation du ciment
Les principaux produits de l ’hydratation du ciment sont :
CSH =Silicates de chaux hydratés - 50 à 70 %
Portlandite =Cristaux de chaux précipités - 25 à 27 %
La majorité des propriétés du béton sont liées à la nature du ciment et à sa composition : rhéologie, résistance mécanique, résistance aux agressions chimiques, durabilité, aspect …
d ’où l ’intérêt de connaître les caractéristiques de ses composants !
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 12
LES RESISTANCES
Le C3S agit principalement sur les résistances aux jeunes âges : plus le taux sera élevé, plus les résistances aux jeunes âges seront importantes.
Le C2S agit principalement sur les résistances à long terme.
Caractéristiques du cimentCaractéristiques du ciment
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 13
Caractéristiques du cimentCaractéristiques du ciment
Courbes de résistance à la compression en fonction du temps de conservation pour les
phases C3S, C2S, C3A et C4AF pures.
Résistance à la Compression (en MPa)
40
60
20
90 180 360280
C3S
β-C2S
C3A
C4AF
Durée (jours)
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 14
Caractéristiques du cimentCaractéristiques du ciment
Courbes de résistance à la compression en fonction du temps de conservation pour des
mortiers (1:3) à base de deux CPA
A = 70 % C3S + 10 % C2S
B = 30 % C3 S + 50% C2 S
Durée (jours)
50
40
20
90 18028
30
10
3 7
A
B
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 15
LA CHALEUR D'HYDRATATION
L'hydratation du ciment Portland est un processus exothermique.
L'évolution de la chaleur d'hydratation ainsi que le développement total de cette chaleur peuvent être des facteurs importants spécialement dans la construction de barrage ou dans tout autre béton de masse.
Le C3A et le C3S contribuent très largement au développement de cette chaleur.
Si l'on désire obtenir une faible chaleur d'hydratation, on pourra diminuer le C3A ou diminuer le C3S.
En diminuant le C3S, on diminuera dans le même temps les résistances initiales !
Caractéristiques du cimentCaractéristiques du ciment
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 16
Caractéristiques du cimentCaractéristiques du ciment
ETAPES DE L'HYDRATATION DU CIMENT DANS LE TEMPS
1 10 20 HEURESETAPE
TEMPS
CHALEUR
DEGAGEE
Pic du C3APériode dormante
Prise puis durcissement
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 17
Caractéristiques du cimentCaractéristiques du ciment
CHALEUR D ’HYDRATATION
JOULES / GRAMME
CEM I 52,5 N
exemple 2
12 HEURES
1 JOUR
2 JOURS
3 JOURS
4 JOURS
5 JOURS
158
237
291
316
329
335 343
223
305
332
338
341
378
220
335
369
374
377
CEM I 52,5 NPM ES
exemple 1
CEM I 52,5 N
exemple 3
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 18
Caractéristiques du cimentCaractéristiques du ciment
RESISTANCE AU SULFATE
Les sulfates peuvent réagir avec le ciment en provoquant une expansion et une destruction.
Certaines eaux de source ou de mer contiennent suffisamment de sulfates pour attaquer le béton.
Le composant le plus vulnérable est le C3A.
Un ciment résistant aux sulfates aura un faible taux de C3A.
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 19
I) INDICE D'HYDRAULICITE
Cet indice, appelé également "Indice de Vicat" est le rapport de la
fraction acide du ciment à la fraction basique.
I = fraction acide = Si02 + Al203fraction basique CaO + MgO
La résistance chimique d'un ciment est d'autant meilleure que son indice est plus élevé.
II < < 0,50,5 le ciment est dit "Basique" I I ≥ ≥ 0,50,5 le ciment est dit "neutre" (riche en
laitier).
RESISTANCE AUX MILIEUX AGRESSIFS
Caractéristiques du cimentCaractéristiques du ciment
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 20
Caractéristiques du cimentCaractéristiques du ciment
RESISTANCE AUX MILIEUX AGRESSIFS
II) RESISTANCES AUX EAUX A HAUTE TENEUR EN SULFATE (E.S.) XP-P 15-319
On utilisera de préférence des ciments riches en laitiers :
CHF - CEM III / BCLK - CEM III / CIl est possible d'utiliser également des CPA
/ CEM I et CPJ CEM II, à condition que :
C3A ≤ 5 %2 C3A + C4AF ≤ 20 % SO3 < 2,3 %Mg0 < 4,0 %
Ces ciments sont dénommés ES.
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 21
Caractéristiques du cimentCaractéristiques du ciment
Crédit photo : LERM
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Caractéristiques du cimentCaractéristiques du ciment
Crédit photo : LERM
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 23
Caractéristiques du cimentCaractéristiques du ciment
RESISTANCE AUX MILIEUX AGRESSIFS
III) RESISTANCES A L'EAU DE MER / PRISE MER / NF- P 15- 317
En règle générale, les ciments CPA / CEM I et CPJ / CEM II
doivent répondre simultanément aux deux conditions
suivantes:
% C3A ≤ 10 %% (C3A + 0,27 C3S) ≤ 23,5 (formule de
Sadran)Limitation également du SO3, MgO.
Ces ciments sont dénommés PM.
On retrouve également des ciments PM ES qui remplissent les deux conditions 2 et 3 évoquées ci-dessus.
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 24
Caractéristiques du cimentCaractéristiques du ciment
Crédit photo : LERM
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 25
Caractéristiques du ciment Caractéristiques du ciment -- exemple 1exemple 1
ESSAIS PHYSIQUES
POIDS DU LITRE :MASSE VOLUMIQUE :SURFACE BLAINE : 2960 cm2/g% > 80 MU :% > 40 MU :COLORIMETRIE W * : 57.59
PRISE
EAU % PATE PURE :DEBUT DE PRISE :FIN DE PRISE :
(TEMPS (MIN.) :F. PRISE
(ENFONCT (MM) :
STABILITE DE LA PATE PURE
(24H, 20D :EXPANS. (MM)
( A CHAUD :
ESSAIS MECANIQUES & VAR.DIMENSIONNELLES DU MORTIER DURCI
GACHAGE A E/C = 0.50
COMP FLEX. RETRT GONFLT
8H1J2J 21.7 4.53J7J 44.7 7.5 38028J 57.9 8.9 640
ESSAIS CHIMIQUES
CALCIMETRE :INSOLUBLE : 0.02
P. AU FEU : 1.12SI 02 TOT. : 21.69AL 203 : 3.31FE 203 : 3,71TI 02 : 0,22MNO : 0.11
ANALYSE CAO TOT. : 65.60 MGO : 0.68S03 : 1.87S-- : 0.0000K20 : 0.22CL- : 0.0000P205 : 0,19
-----------TOTAL : 99.07
COEFF. DE KUHL : 0.959
SILICIQUE : 3.08MODULES < AL/FE : 0.89
HYDRAULIQUE :
C3S : 63.50BOGUE C2S : 14.33CALCULE C3A : 2.50
C4AF : 11.30
C4AF + 2.0 C3A : 16.30C3A + 0.27 C3S : 19.65Equivalent Na 20 : 0,55%
CEM I 52,5 N PM ES
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 26
Caractéristiques du ciment Caractéristiques du ciment -- exemple 2exemple 2
ESSAIS PHYSIQUES
POIDS DU LITRE :MASSE VOLUMIQUE :SURFACE BLAINE : 3320 cm2/g% > 80 MU :% > 40 MU :COLORIMETRIE W * : 59.00
PRISE
EAU % PATE PURE :DEBUT DE PRISE :FIN DE PRISE :
(TEMPS (MIN.) :F. PRISE
(ENFONCT (MM) :
STABILITE DE LA PATE PURE
(24H, 20D :EXPANS. (MM)
( A CHAUD :
ESSAIS MECANIQUES & VAR.DIMENSIONNELLES DU MORTIER DURCI
GACHAGE A E/C = 0.50
COMP FLEX. RETR; GONFLT
8H1J2J 27.7 5.23J 2007J 42.9 7.2 38028J 55.7 10.0 700
ESSAIS CHIMIQUES
CALCIMETRE :INSOLUBLE :
P. AU FEU : 1.17SI 02 TOT. : 20.23AL 203 : 4.78FE 203 : 2.89TI 02 : 0,20MNO : 0.03
ANALYSE CAO TOT. : 63.16 MGO : 3.77S03 : 2.79S-- : 0.0000K20 : 0.70CL- : 0.0000P205 : 0,09
-----------TOTAL : 100.12
COEFF. DE KUHL : 0.957
SILICIQUE : 2.64MODULES < AL/FE : 1.65
HYDRAULIQUE :
C3S : 67.06BOGUE C2S : 7.57CALCULE C3A : 7.77
C4AF : 8.80
Equivalent Na 20 : 0,55%
CEM I 52,5 N
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 27
Caractéristiques du ciment Caractéristiques du ciment -- exemple 3exemple 3
ESSAIS PHYSIQUES
POIDS DU LITRE :MASSE VOLUMIQUE :SURFACE BLAINE : 3120 cm2/g% > 80 MU :% > 40 MU :COLORIMETRIE W * : 61.51
PRISE
EAU % PATE PURE :DEBUT DE PRISE :FIN DE PRISE :
(TEMPS (MIN.) :F. PRISE
(ENFONCT (MM) :
STABILITE DE LA PATE PURE
(24H, 20D :EXPANS. (MM)
( A CHAUD :
ESSAIS MECANIQUES & VAR.DIMENSIONNELLES DU MORTIER DURCI
GACHAGE A E/C = 0.50
COMP FLEX RETR GONFLT8H1J2J 30.6 6.23J 1707J 49.3 7.5 41028J 59.1 8.7 760
ESSAIS CHIMIQUES
CALCIMETRE :INSOLUBLE :
P. AU FEU : 2.89SI 02 TOT. : 20.03AL 203 : 5.13FE 203 : 2.24TI 02 : 0,25MNO : 0.04
ANALYSE CAO TOT. : 63.95 MGO : 0.96S03 : 3.27S-- : 0.0000K20 : 1.11CL- : 0.0000P205 : 0,13
-----------TOTAL : 100. 21
COEFF. DE KUHL : 0.972
SILICIQUE : 2.71MODULES < AL/FE : 2.28
HYDRAULIQUE :
C3S : 70.31BOGUE C2S : 4.57CALCULE C3A : 9.81
C4AF : 6.83
Equivalent Na 20 : 0,8%
CEM I 52,5 N
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 28
Caractéristiques du ciment : granulométrieCaractéristiques du ciment : granulométrie
La taille des grains, leur répartition voire leur forme ont une influence significative sur les paramètres rhéologiques, performantiels et esthétiques du bétonOn distingue plusieurs valeurs caractéristiques et représentatives :
Surface Spécifique (Finesse Blaine)d50 ou Φ 50 : diamètre médian% éléments > 40 µm% éléments > 80 µm
Ces valeurs sont fournies par l ’analyse granulométrique (laser) du ciment
Valeurs indicatives pour un « bon niveau de qualité » Surface Spécifique (Finesse Blaine) = 3500 cm²/gd50 ou Φ 50 : diamètre médian = 10 µm% éléments > 40 µm < 10 %% éléments > 80 µm # 0
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 29
Caractéristiques du ciment : influence de la Caractéristiques du ciment : influence de la taille du grain sur la surface spécifiquetaille du grain sur la surface spécifique
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 30
Caractéristiques du ciment : influence de la Caractéristiques du ciment : influence de la finesse sur les performancesfinesse sur les performances
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 31
Caractéristiques du ciment : analyse Caractéristiques du ciment : analyse granulométrique granulométrique -- ex 1ex 1
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 32
Caractéristiques du ciment : analyse Caractéristiques du ciment : analyse granulométrique granulométrique -- ex 2ex 2
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 33
La normalisation des cimentsLa normalisation des ciments
Depuis 2001 NF EN 197-1
Ciment Portland CEM I
Ciment Portland CEM II / A ou B-Sau laitier
Ciment Portland CEM II / A-Dà la fumée de silice
Ciment Portland CEM II / A ou B-Pà la pouzzolane CEM II / A ou B-Q
Ciment Portland CEM II / A ou B-Vaux cendres volantes CEM II / A ou B-W
Ciment Portland CEM II / A ou B-Taux schistes calcinés
Ciment Portland CEM II / A ou B-Laux calcaire CEM II / A ou B-LL
Ciment Portland CEM II / A ou B-M(*)composé
De 1994 à 2001 NF P 15-301
Ciment Portland CPA - CEM I
(*) Les constituants autres que le clinker, sont identifiés par leur symbole entre parenthèses. Exemple : (S-V-L).
Ciment Portland composéCPJ - CEM II/AouB
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 34
La normalisation des cimentsLa normalisation des ciments
(*) Les constituants autres que le clinker, sont identifiés par leur symbole entre parenthèses. Exemple : (S-V-L).
De 1994 à 2001 NF P 15-301
Ciment de haut fourneauCHF-CEM III/A ou BCLK-CEM III/C
Ciment pouzzolaniqueCPZ-CEM IV/A ou B
Ciment au laitierCLC-CEM V/A ou Bet aux cendres
Depuis 2001 NF EN 197-1
Ciment de haut fourneau CEM III / A,B ou C
Ciment pouzzolanique CEM IV / A ou B (*)
Ciment composéCEM V / A ou B (*)
Ciments blancs : Ce sont des ciments courants qui bénéficient d’une garantie de blancheur de la part du fabricant.
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 35
CEM II / B - M (S-V) 42,5N PM-ES-CP2*
Famille de cimentIl existe :CEM I : ciment PortlandCEM II : ciment Portland composéCEM III : ciment de haut fourneauCEM IV : ciment pouzzolaniqueCEM V : ciment au laitier et aux cendres
Quantité de constituantsprincipaux autres que le clinker (en % d’ajout)A : de 6 à 20%B : de 21 à 35 %C : de 36 à 65 %
(laitier pour les CEM III)
Ciment avec au moins2 constituants principaux autres que le clinker
Noms des constituants principauxS : laitier granulé de hauts fourneauxV : cendres volantes siliceusesW : cendres volantes calciquesL ou LL : calcaire (en fonction du taux de carbone organique)
L< 0.5% - LL < 0.2%D : fumée de silice P ou Q : matériaux pouzzolaniquesT : Schiste calciné
Classes de résistance (résistance caractéristique minimum à 28 jours exprimée en MPa) : 32,5 ou 42,5 ou 52,5Sous-classes de résistance (résistance caractéristique minimum à 2 jours exprimée en MPa).N : NormalR : Rapide
Caractéristiques complémentairesPM : ciment pour travaux à la merES : ciment pour travaux en eau haute teneur en sulfateCP : ciment à teneur en sulfure limitée pour bétons précontraints (NF P 15-318)CP1 : S < 0.7%CP2 : S < 0.2%
* Voir la norme Française du ciment NF EN 197-1
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 36
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 37
Le ciment en quelques chiffresLe ciment en quelques chiffres
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 38
Le ciment en quelques chiffresLe ciment en quelques chiffres
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Le ciment en quelques chiffresLe ciment en quelques chiffres
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 40
Le ciment en quelques chiffresLe ciment en quelques chiffres
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Le ciment en quelques chiffresLe ciment en quelques chiffres
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Le ciment en quelques chiffresLe ciment en quelques chiffres
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 43
Le ciment en quelques chiffresLe ciment en quelques chiffres
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 44
Les sites de production de ciment en FranceLes sites de production de ciment en France
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 45
LES CIMENTS
LES GRANULATS
L'HYDRATATIONL'EAU ET
LES ADJUVANTS
APPLICATIONS
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 46
GranulatsGranulats
DEFINITIONS
GRANULOMETRIE
FINESSE
CORRECTION GRANULAIRE
PROPRETE
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 47
Granulats Granulats -- définitionsdéfinitions
Roulés CriblageLavage Matériaux
alluvionnaires
Concassés
Granulats Obtenus par A partir de
Concassage Roches éruptivesCriblage SédimentairesLavage Métamorphiques
Roche sédimentaire :carbonatée : calcaires, dolomies, alluvions calcairessilicatées : grés, grés quartzites, moraines, alluvions siliceuses
Roches magmatiques :grenues : granites, diorites microgrenues : microgranites, basaltes, andésites
Roches métamorphiques :grenues : gneiss, calcaire cristallin, migmatitesmicrogrenues : schistes, quartzites
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 48
Granulats Granulats -- définitionsdéfinitions
Les normes relatives aux granulats ont beaucoup changées dans les dix dernières années et ont conduit à une norme européenne harmonisée NF EN 12-620
parallèlement les normes d ’essais granulats ont subi de nombreuses modifications aussi bien pour les normes françaises ( série P 18-500 ) que les normes européennes : série des EN 933- i)
En France on trouve une norme granulat : XP P 18-545 avec un article par usage (10 pour les granulats pour bétons)
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 49
Granulats : caractéristiques Granulats : caractéristiques
Sélection des paramètres principaux :Analyse granulométrique (teneur en fines f )Coefficient de forme / d ’aplatissement Fl (A)Module de finesse FMEquivalent de sable : SEValeur au Bleu : MB Absorption : WA
Fragmentation = Los Angeles : LAUsure = Micro Deval : MDE
Sensibilité au gel : F
Il en existe d’autres relatifs aux caractéristiques physiques ou chimiques(Alcali réaction : FD P 18-542,XP P 18-594 et mode
opératoire LPC n° 37)
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 50
Granulats Granulats -- caractéristiques caractéristiques
Analyse granulométrique :série principale européenne (NF EN 933-1)
0.063 - 0.125 - 0.25 - 0.5 - 1 - 2 - 4 - 8 16 - 31.5 ...série française principale (P 18 - 560) :
0.08 - 0.16 - 0.315 - 0.63 - 1.25 - 2 - 5 -10 - 20…
Module de finesse :1/100 éme de la somme des refus exprimés en % au tamis de:(série française : 0.16- 0.315 - 0.63 - 1.25 - 2.5 -5)série européenne : 0.125 - 0.25 - 0.5 - 1 - 2 - 4l ’écart est de + 0.3 (à ajouter à la série française)
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 51
Courbe granulométriqueCourbe granulométrique
Extrait de la NF EN 933-1
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 52
Granulométrie Granulométrie
Classe granulaire dans la NF EN 206-1
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 53
Granulats Granulats -- définitions des famillesdéfinitions des familles
On distingue les familles suivantes (NF EN 12-620)
fine fraction granulaire qui passe au tamis de 0.063 mm
filler Granulats dont la plupart des grains passe au
tamis de 0.063 mm
sable 0 / Dd = 0 et D ≤ 4 mm
grave : mélange de sable et de gravillond = 0 et 4 ≤ D ≤ 45 mm
gravillon d / Dd ≥ 2mm et 4 ≤ D ≤ 63 mm
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 54
Granulats Granulats -- caractéristiques granulairescaractéristiques granulaires
Exemple : MF série française = 2.55MF série européenne = 2.85
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 55
Granulats Granulats -- caractéristiques granulairescaractéristiques granulaires
Module de finesse : (valeur série française)
B = trop finMod. finesse 1,80 à 2,20 (augmentation dosage en eau)
A = préférentielMod. finesse 2,20 à 2,80
C = trop grossierMod. finesse 2,80 à 3,20 (manque ouvrabilité)
FINS MOYENS GROSSABLES
100
90
80
70
TAMI
SATS
en %
AABB
CC60
50
40
30
20
10
0.08 0.16 0.315 0.63 1.25 2.5 5
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 56
Granulats Granulats -- caractéristiques granulairescaractéristiques granulaires
Les fines ont une influence sur les caractéristiques du béton à l ’état frais et à l ’état durci
- - - - - - -
Kg/m3
500
400
300
Ciment + sable 0/0,2 mm
D max. des granulats (mm)
Courbe de Walz
425
350
0 7 30 50 7015
275 - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - -- - - - - - -- - - - - - -- - - - - - -
- - - - -
- - - - - - - - -- - - - - - -- - - - - - -
- - - - - - -- - - - - - -- - - - - - -
- - - - - - - - - -
20
Maniabilité, pompabilité, mise en place, parement, compacité, performances, parement ...
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 57
Granulats Granulats -- caractéristiques granulairescaractéristiques granulaires
Correction granulaire d ’un sable à MF élevé (manque de fines)
___ sable à MF élevé (manque de fines)
CORRECTION GRANULAIRE
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,08 0,16 0,315 0,63 1,25 2,5 5TAMIS
TAM
ISA
TS %
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 58
Granulats Granulats -- caractéristiques granulairescaractéristiques granulaires
Correction granulaire d ’un sable à MF élevé (manque de fines)
___ sable à MF élevé___ sablon correcteur
CORRECTION GRANULAIRE
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,08 0,16 0,315 0,63 1,25 2,5 5TAMIS
TAM
ISA
TS %
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 59
Granulats Granulats -- caractéristiques granulairescaractéristiques granulaires
Correction granulaire d ’un sable à MF élevé (manque de fines)
___ sable à MF élevé___ sablon correcteur___ correction ex : 70% de sable + 30% de sablon
CORRECTION GRANULAIRE
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,08 0,16 0,315 0,63 1,25 2,5 5TAMIS
TAM
ISA
TS %
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 60
SablesSablesEvaluation des fines Evaluation des fines –– Equivalent de sableEquivalent de sable
Selon la NF EN 933-8
Il est souvent utile decompléter cet essai par la Valeur au Bleu, afin d évaluer de façon sélectivedes fines (même si SE est Relativement élevé !).
Certaines fines sont « inertes »(calcaires, siliceuses) d ’autresle sont moins : argiles .
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 61
Granulats Granulats -- Propreté des sablesPropreté des sables
PS Nature et qualité du sable
60 ≤ ES < 70 Sable légèrement argileux de propreté admissible pour bétons de qualité courante quand on necraint pas particulièrement leretrait.
Sable propre à faible pourcentagede fines argileuses convenantparfaitement pour bétons de hautequalité.
70 ≤ ES < 80
Sable très propre : l'absence presque totale de fines argileusesrisque d'entraîner un défaut deplasticité du béton qu'il faudrarattraper par une augmentation dudosage en eau.
80 ≤ ES
ES < 60Sable argileux : risque de retraitou de gonflement. A rejeter pourdes bétons de qualité.
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 62
Granulats Granulats -- incidence sur la formulationincidence sur la formulation
Influence du rapport G/S
Le G/S influe sur :
Compacité : légèrement plus élevée pour G/S > 1.2
Résistance à la compression : meilleur pour G/S > 1.2
Ouvrabilité : un peu moins bonne pour G/S >1.2
Pour les bétons courants il convient, en général, de ne pas dépasser un G/S supérieur à 1.2 ( Ces ordres de grandeur n ’étant pas applicables aux BAP et BAN )
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 63
LES CIMENTS
L'HYDRATATIONL'EAU ET
LES ADJUVANTS
APPLICATIONS
LES GRANULATS
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 64
Eau Eau -- définitiondéfinition
La qualité de l’eau a une influence sur les caractéristiquesdu béton à l’état frais et à l’état durci.Il convient donc d’y apporter une attention particulièresurtout lors de l ’emploi d’eau de rejet ou de lavage
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 65
Eau Eau -- ll ’hydratation du ciment’hydratation du ciment
Mélangés à l ’eau, les grains de ciment forment des hydrates qui précipitent et s ’organisent en structures mécaniquement résistantes en suivant 3 grandes étapes :
adsorption de l ’eau à la surface du graindissolutioncristallisation
Les produits de cette réaction sont les hydrates :C-S-HPortlandite
L ’hydratation a lieu à l ’interface ciment-eau, après quelques dizaines d ’heures, elle se ralentit mais peut se poursuivre lentement pendant des années si la quantité d ’eau est suffisante
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 66
Eau Eau -- ll ’hydratation du ciment’hydratation du ciment25 à 30 litres d ’eau suffisent théoriquement à hydrater 100 kg de cimentlorsqu ’on mélange l ’eau et le ciment, on observe :
EAU
EAU
EAU
EAU
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 67
Eau Eau -- ll ’hydratation du ciment’hydratation du ciment25 à 30 litres d ’eau suffisent théoriquement à hydrater 100 kg de cimentlorsqu ’on mélange l ’eau et le ciment, on observe :
un phénomène de floculation floculation (grumeau et raidissement)
ETAT FLOCULE
EAU
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 68
Eau Eau -- ll ’hydratation du ciment’hydratation du ciment25 à 30 litres d ’eau suffisent théoriquement à hydrater 100 kg de cimentlorsqu ’on mélange l ’eau et le ciment, on observe :
un phénomène de floculation floculation (grumeau et raidissementqui a pour conséquence un faible rendement rendement cristallin cristallin -- cimentairecimentaire
ETAT HYDRATE
CIMENT
SURFACE HYDRATEE
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 69
LL ’eau : actions et conséquences’eau : actions et conséquences
Elle provoque des déformationsRetrait, gonflement, création de réseaux capillaires
Elle diminue les performances mécaniquesCela se produit lorsqu'il y a excès d'eau
Elle rend le béton sensible au gel :expansion lorsque transformation en glace
Elle favorise les réactions électrochimiquescarbonatation, corrosion, alcali réaction
Elle favorise les moisissures et le développement de matières organiquesElle dissout :
gypse, plâtre, chlorureElle transporte :
chlorure, sulfates, gaz carboniqueElle chemine :
par gravité, par capillarité, en vapeur
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 70
LL ’eau : actions et conséquences’eau : actions et conséquences
Une augmentation du dosage en eau aura une incidence directe sur les performances mécaniques
baisse de la résistance à la compression / flexionbaisse de la compacitéaugmentation de la porositéaugmentation de la perméabilité
--9090--8080--7070--6060--5050--4040--3030--2020--1010
100%100%
quantité quantité optimaleoptimale
+20%+20% +33%+33% +60%+60% +100%+100%--100100 AJOUT
D’EAU
RESI
STAN
CE %
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 71
LL ’eau : actions et conséquences’eau : actions et conséquences
Une augmentation du dosage en eau aura une incidence directe sur les performances mécaniques
baisse de la résistance à la compression / flexionbaisse de la compacitéaugmentation de la porositéaugmentation de la perméabilité
Coefficient deperméabilité
RapportE/C
Tempsnécessaire*
1.10-12 cm/s 0.40 3 jours
1.10-11 cm/s 0.45 7 jours
1.10-10 cm/s 0.50 2 semaines
1.10-9 cm/s 0.60 6 mois
1.10-8 cm/s 0.70 1 année
1.10-7 cm/s 0.80 Impossible
*Temps nécessaire pour obtenir une rupturedes capillaires et pores du béton
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 72
LL ’eau : actions et conséquences’eau : actions et conséquences
Une augmentation du dosage en eau aura une incidence directe sur les performances mécaniques
baisse de la résistance à la compression / flexionbaisse de la compacitéaugmentation de la porositéaugmentation de la perméabilité
Com
paci
té
10
15
20
25
30
0.43
150 160 180
0.51
200
0.57
litres par m3
0.75
0.80
0.85
0.90
0.65 E/C
170 190 210 220
Poro
sité
%
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 73
LL ’eau : actions et conséquences’eau : actions et conséquences
Une augmentation du dosage en eau aura une incidence directe sur les performances mécaniques
baisse de la résistance à la compression / flexionbaisse de la compacitéaugmentation de la porositéaugmentation de la perméabilité
Rc- MPa
Rapport E/C0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
50
40
30
20
10
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 74
LL ’eau : actions et conséquences’eau : actions et conséquences
Une augmentation du dosage en eau aura une incidence directe sur les performances mécaniques
baisse de la résistance à la compression / flexionbaisse de la compacitéaugmentation de la porositéaugmentation de la perméabilité
et sur la qualité générale du bétonségrégationplus grande pénétration des agents extérieursdéfauts de parementssensibilité à l ’évaporation ...
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 75
LES CIMENTS
L'HYDRATATIONL'EAU ET
LES ADJUVANTS
APPLICATIONS
LES GRANULATS
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 76
Adjuvants : historiqueAdjuvants : historique
Remontent à l'antiquité (romains)Technique oubliée pendant 2000 ans
1850 Fabrication du ciment Portland
1855 Premiers adjuvants Gypse (plâtre)1900 Retard par le sucre - Accélération par CaCl21935 Plastifiants à base de lignosulfonates
1945 Entraînement d'air
1966 Polymères Master Builders - SKW
1970 Fluidifiants au Japon
1975 Fluidifiants en France (BNS - MS)
1983 Technique de synergie Master Builders
1984 Marque Afnor-adjuvants
1993 Nouveaux polymères pour superplastifiants
1997 Lancement des GLENIUM
2000 Nouveaux développements des PCE
PRELOM, GLENIUM ACE, GLENIUM SKY …
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 77
Adjuvants : définitionAdjuvants : définition
• NORME NF EN 934-2
• L’adjuvant est un produit incorporé au moment du malaxage du béton à une dose inférieure ou égale à 5 % en masse de la teneur en ciment du béton, pour modifier les propriétés du mélange à l’état frais et /ou à l’état durci.
• Chaque adjuvant est défini par une fonction principale et une seule.
• Un adjuvant peut présenter une ou plusieurs fonctions secondaires.
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 78
Adjuvants : définitionAdjuvants : définition
• Adjuvants modificateurs de la rhéologie du béton
• Plastifiants réducteurs d’eau
• Superplastifiants haut réducteurs d’eau
• Adjuvants modificateurs de prise du béton
• Accélérateurs de prise
• Retardateurs de prise
• Autres catégories normalisées d’adjuvants
• Hydrofuges
• Entraîneurs d’air
• Autres adjuvants non définis par la norme
• Agents moussants
• Agents de viscosité
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 79
Adjuvants : définitionsAdjuvants : définitions
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 80
Adjuvants : fonction «Adjuvants : fonction « réduction dréduction d ’eau’eau »»
Réduire la teneur en eau du béton sans modifier la consistance Augmenter l’affaissement / l’étalement sans modifier la teneur en eau Produire les deux effets à la fois.
L ’effet est plus ou moins fort selon le niveau de réduction d ’eau recherchée
Plastifiant Réducteur d ’Eau : 5 à 10 %Superplastifiant Haut Réducteur d ’Eau : 10 à 30%
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 81
Adjuvants : Plastifiant Réducteur dAdjuvants : Plastifiant Réducteur d ’Eau’Eau
Ciment
+
Eau
=
Grumeau
SurfaceHydratée
Ajout de plastifiant
Etat dispersé du ciment
Meilleure hydratation
Grain de ciment
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 82
Adjuvants : Plastifiant Réducteur dAdjuvants : Plastifiant Réducteur d ’Eau’Eau
Suspension Suspension d’eau et de grains d’eau et de grains de cimentde ciment
Même suspension Même suspension après ajout de 1% après ajout de 1% d’adjuvantd’adjuvant
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 83
P.R.E : effets sur le béton P.R.E : effets sur le béton
A l ’état frais :
Amélioration de l’ouvrabilité,
Maintien dans le temps,
Diminution du ressuage,
Diminution de la ségrégation,
Amélioration de la pompabilité des bétons,
Réduction du retrait hydraulique.
A l ’état durci :
Amélioration des performances mécaniques à court et à long terme,
Diminution de la porosité,
Augmentation de la durabilité,
Amélioration de la cohésion ciment/granulats,
Amélioration de l’adhérence acier/béton
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 84
P.R.E : domaines dP.R.E : domaines d ’application’application
Tous les bétons courants jusqu’à 30 MPa(gris, blancs, colorés),
Le béton prêt à l’emploi,
Le béton de préfabrication légère(blocs, pavés, dalles, …),
Les bétons d’ouvrages d’art,
Les bétons de voiries,
Les bétons routiers,
Les bétons de Génie Civil,
Les bétons agricoles.
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 85
Adjuvants : Superplastifiants Haut Réducteurs Adjuvants : Superplastifiants Haut Réducteurs dd ’Eau’Eau
Ciment
+
Eau
Ajout de Superplastifiant
Etat dispersé du ciment
Meilleure hydratation
Grain de ciment
=
Grumeau
SurfaceHydratée
Plus forte dispersion des grains de cimentAmélioration du rendement cimentaire
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 86
S.P.H.R.E : effets sur le béton S.P.H.R.E : effets sur le béton
A l ’état fraisavantages des Plastifiants amplifiés liés à un E/C plus basMaintien de la maniabilité (en fonction de la nature chimique) jusqu ’à 2 heures ou perte rapide de la maniabilité (en fonction de la nature chimique)
A l ’état durci
Amélioration des résistances mécaniques à court et long terme,
Diminution du retrait (due à la réduction du rapport E/C et à l’augmentation du rapport Granulat/Ciment),
Amélioration de la compacité,
Amélioration de la liaison béton-acier,
Réduction de la porosité capillaire de la pâte de ciment,
Diminution du coefficient de la perméabilité.
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 87
S.P.H.R.E : domaines dS.P.H.R.E : domaines d ’application’application
Le béton de préfabrication,Le béton prêt à l'emploi,Les bétons lourds et légers,Les bétons d'ouvrages d'art, Les bétons de dallages industriels, Les bétons de bâtiment, Le béton précontraint, Le béton pompé, Les bétons pour fondations profondes, Les bétons pour ouvrages fortement ferraillés, Les bétons soumis à des milieux agressifs, Le BHP, BTHP et BUHP,Les bétons autonivelants - bétons autoplaçants, Les bétons architectoniques.
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 88
Adjuvants : le principe de défloculation pour la Adjuvants : le principe de défloculation pour la réduction dréduction d ’eau’eau
RAPPEL : La fluidité d'un mélange eau-ciment est fonction d'un rapport de forces attractives et répulsives entre les particules de ciment. On distingue deux états :
FLOCULATION : attraction des particules de ciment -DISPERSION : répulsion des particules de ciment -
Les réducteurs d ’eau ont le pouvoir de disperser les grains de ciment en évitant l ’ajout d ’eau
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 89
Adjuvants : mécanisme de dispersion Adjuvants : mécanisme de dispersion -- chimie chimie traditionnelletraditionnelle
1. ADSORPTION
grain de cimentmolécule de superplastifiant
2. ACQUISITION DE LA CHARGE ELECTROSTATIQUE
3. DISPERSION
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 90
Adjuvants : mécanisme de dispersion Adjuvants : mécanisme de dispersion -- chimie chimie traditionnelletraditionnelle
Dispersioncausée par répulsion électrostatique
Diminution du E/C
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 91
Adjuvants : mécanisme de dispersion Adjuvants : mécanisme de dispersion -- chimie chimie traditionnelle traditionnelle (naphtalène (naphtalène -- mélamine)mélamine)
Le processus d'hydratation commence et les cristaux se forment sur les grains de ciment. Les molécules de superplastifiant sont progressivement recouvertes par les hydrates, provoquant ainsi la chute du potentiel électrostatique négatif des particules.
Raidissement de la pâte et perte de l'ouvrabilitéRaidissement de la pâte et perte de l'ouvrabilité
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 92
Adjuvants : mécanisme de dispersion Adjuvants : mécanisme de dispersion --nouvelle génération nouvelle génération (polycarboxylates)(polycarboxylates)
Superplastifiant traditionnel (base Naphtalène ou Mélamine) : répulsion électrostatique
Nouvelle génération = Polycarboxylates : répulsion électrostatique et effet stériqueeffet stériqueInfluence de l'encombrement des groupes et des atomes constituant une molécule sur les interactions qu'elle peut avoir avec d'autres.
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 93
Adjuvants : mécanisme de dispersion Adjuvants : mécanisme de dispersion --nouvelle génération nouvelle génération (polycarboxylates)(polycarboxylates)
Répulsion par effet électrostatiqueet stérique
Amélioration de la dispersion
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 94
Adjuvants : mécanisme de dispersion Adjuvants : mécanisme de dispersion --nouvelle générationnouvelle génération (polycarboxylates)(polycarboxylates)
Le processus d'hydratation commence, les cristaux se forment à la surface des grains de ciment, grâce aux chaînes hydrophiles du polymère, l'état de dispersion est plus stable qu'un superplastifiant traditionnel.
Meilleure dispersion = Meilleur état d'hydratation
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 95
Adjuvants : mécanisme de dispersion Adjuvants : mécanisme de dispersion --nouvelle générationnouvelle génération (polycarboxylates)(polycarboxylates)
Le mécanisme de dispersion du GLENIUM est une combinaison de deux actions : ACTION 1 et ACTION 2
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 96
Adjuvants : mécanisme de dispersion Adjuvants : mécanisme de dispersion --nouvelle générationnouvelle génération (polycarboxylates)(polycarboxylates)
ACTION 1ACTION 1
-
ACTION 2ACTION 2
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 97
Adjuvants : mécanisme de dispersion Adjuvants : mécanisme de dispersion --nouvelle générationnouvelle génération (polycarboxylates)(polycarboxylates)
Au cours de l'hydratation, le développement des cristaux sur la surface des grains de ciment provoque l'augmentation de la basicité du milieu. Ce qui déclenche alors " l'ouverture" de l ’ACTION 2 qui agira de la même manière que l ’ACTION 1.
Dispersion améliorée = Ouvrabilité prolongée SANS MODIFICATION DE LA CINETIQUE
D ’HYDRATATION
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 98
Adjuvants : mécanisme de dispersion Adjuvants : mécanisme de dispersion
Béton témoin
Avec P.R.EPOZZOLITH PRELOM
Avec BNS ou MSRHEOBUILD
Avec PCPGLENIUM
E/C = 0.50
E/C = 0.46 - 8 %
E/C = 0.41 - 18 %
E/C = 0.33 - 34 %
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 99
Adjuvants : dernière évolution des Adjuvants : dernière évolution des PolycarboxylatesPolycarboxylates
Spécificités des « Matières premières » des polycarboxylates :
squelette moléculaire : longueur (poids)
groupements chargés - effet électrostatique : nombre par polymères (potentiel dzeta)
groupements hydrophiles - effet stérique : longueur, densité par polymères
la structure du polymère - influence la fixation sur le grain de ciment
La maîtrise de la structure permet des combinaisons différentes, donc des solutions multiples (plastifiant, superplastifiant …) en améliorant les avantages sur la réduction d ’eau, la maniabilité et les résistances mécaniques
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 100
Adjuvants : dernière évolution des Adjuvants : dernière évolution des PolycarboxylatesPolycarboxylates
Nouveau polymère spécifique à la Préfabrication : GLENIUM ACE
Dernière génération de polycarboxylates qui fonctionne par répulsion électrostatique et effet stérique mais avec une structure de polymère différente donc des effets sur la cinétique d ’hydratation différents
--
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 101
Adjuvants : dernière évolution des Adjuvants : dernière évolution des PolycarboxylatesPolycarboxylates
Molécules de GLENIUM ACE
Répulsion Electrostatiqueet Stérique
GLENIUM ACE
Les molécules du nouveau polymèrelaisse une surface libre plus grande
Les hydrates se développenten plus grand nombre
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 102
Adjuvants : dernière évolution des Adjuvants : dernière évolution des PolycarboxylatesPolycarboxylates
0
2,55
7,510
12,5
1517,5
2022,5
25
27,530
32,535
37,5
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0
Temps (heures)
TEM
PER
ATU
RE
(°C
)
20 °C PVC ACE20°C PVC 51
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0
11,0
12,0
13,0
14,0
15,0
16,0
17,0
18,0
TIME (hours)
TEM
PER
ATU
RE
°C
Q = cp dT
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 103
Adjuvants : modificateurs de prise du cimentAdjuvants : modificateurs de prise du ciment
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 104
Adjuvants : Accélérateurs de priseAdjuvants : Accélérateurs de prise
Chimies qui permettent d ’accélérer les réactions de dissolution et le développement des hydrates, donc la cinétique de prise
chimie chloréechimie non chlorée
Effets sur le béton :accélération de la priseaugmentation des résistances à court termeaugmentation de la chaleur d ’hydratation
Temps0 4h1h 3h 6h
Bétontémoin
2h
Début de prise
5h
Accélérateurde prise
Début de prise
1h30 3h30
Fin de prise
Fin de prise
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 105
Adjuvants : Accélérateurs de priseAdjuvants : Accélérateurs de prise
Domaines d ’applications : bétonnage par temps froidbéton manufacturé (blocs, pavés, tuyaux …)besoin d ’augmentation de productivité : BPE ou PREFAdécoffrage rapidebétons à hautes résistances initiales...
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 106
Adjuvants : Retardateurs de priseAdjuvants : Retardateurs de prise
Chimies qui permettent de ralentir les réactions de dissolution et le développement des hydrates
dérivés de sucrebase phosphate
Effets sur le béton :« régule » la chaleur d ’hydratationdécale le temps de prisediminue les résistances initialesaméliore les longues ouvrabilités
Béton témoin
Retardateur de prise
Temps0 4h1h 3h 6h2h 5h
Début de prise
Fin de prise
Débutde prise
Fin de prise
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 107
Adjuvants : Retardateurs de priseAdjuvants : Retardateurs de prise
Domaines d ’applicationbétonnage par temps chaudtransport ou pompage longue distancebétonnage de massecoulage en continu
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 108
Adjuvants : Entraîneurs dAdjuvants : Entraîneurs d ’air’air
Chimies qui permettent d ’entraîner des bulles d ’air calibrées, réparties de manière homogène dans le béton et de façon durable.
Effet sur le béton à l ’état frais :les bulles stabilisent les grains (correcteur granulaire)amélioration de la cohésionet de l ’ouvrabilité (effet de réduction d ’eau)amélioration de l ’aspect au décoffrage
ciment (kg/m3)0
10
20
30
40
50
225 250 275 300 325 350 375 400
Réduction en eau(l/ m3)
8% d'air
2%
4%
6%
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 109
Adjuvants : Entraîneurs dAdjuvants : Entraîneurs d ’air’air
Effet sur le béton à l ’état durci :amélioration de la résistance au gel/dégel et aux sels de déverglaçageamélioration des résistances des bétons faiblement dosés en ciment
TENEUR EN AIR
0
10
20
30
40
2 4 6 8 10
RESISTANCES EN COMPRESSION(MPa)
220 kg/m3
(%)
335 kg/m3
440 kg/m3
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 110
Adjuvants : Entraîneurs dAdjuvants : Entraîneurs d ’air’air
Principe de fonctionnement pour la résistance au gel :
Sans Entraîneur d’air
EauGelée
béton
capillaires
En gelant, l ’eau augmente son volume de 9% créant des contraintes dans les capillaires.
Les cycles de gel et dégel sollicitent fortement le béton, jusqu ’à la fissuration.
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 111
Adjuvants : Entraîneurs dAdjuvants : Entraîneurs d ’air’air
Le réseau de bulles d ’air agit comme autant de vases d ’expansion permettant à l ’eau d ’augmenter son volume en gelant sans contraintes internes
Avec Entraîneur d’air
EauGelée
EauGelée
GUF\FORMATION\BETON\TECHNOBETON v05_01 Page : 112
Adjuvants : Entraîneurs dAdjuvants : Entraîneurs d ’air’air
Ces adjuvants ont donc de multiples propriétés mais doivent être utilisés avec précaution
étude précise pour optimiser la nature, le dosage (respect du mode d ’introduction industrielle)introduction idéale sur les granulats (le plus tôt possible dans le cycle de production)contrôle de la régularité et de la précision de dosage
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Adjuvants : Entraîneurs dAdjuvants : Entraîneurs d ’air’air
Domaines d ’application :bétons extrudés (GBA …)bétons fillés (poutrelles …)bétons de bâtiment ou d ’ouvrages d ’art devant résister au gel et/ou aux sels de déverglaçagebétons routiersbéton/mortier de remblayage de tranchée
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Adjuvants : Hydrofuges de masseAdjuvants : Hydrofuges de masse
Chimies qui agissent par précipitation dans les pores du bétons (réaction avec la chaux libre naturellement issue de l ’hydratation du ciment).Les précipités obtenus forment des bouchons qui bloquent la pénétration des liquides dans le béton
diminution des efflorescencesdiminution de la capillaritélimitation de la pénétration de l ’eau (plus ou moins chargées)effet perlant +/- prononcé en fonction de la nature
Sans Hydrofuges Avec Hydrofuges
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Adjuvants : Hydrofuges de masseAdjuvants : Hydrofuges de masse
Domaines d ’application : bétons de réservoirbétons en contact avec des eaux de ruissellementbétons préfabriqués : pavés, éléments décoratifs
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Adjuvants : Agents de viscositéAdjuvants : Agents de viscosité
Chimies qui permettent d ’améliorer les caractéristiques rhéologiques des bétons (déformabilité, cheminement dans les coffrages …), ainsi que la résistance au ressuage et à la ségrégation (principalement destinés aux BAP / BAN)les chimies traditionnelles (gomme xanthane, welane, polysaccharide …) des rétenteurs d ’eau peuvent remplir ce rôle mais avec des inconvénients :
dosage très faible sinon collageeffets secondaires (air, retard)coût !
Apparition de nouvelles chimies en 2000
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Adjuvants : Agents de viscosité Adjuvants : Agents de viscosité --nouvelle générationnouvelle génération
RHEOMAC de la série 800 : 885 et 890Nouvelle chimie :Principe basé sur la formation d ’un réseau tri-dimensionnel dans la matrice cimentaire et par « l ’orientation » des molécules en phase dynamique
position “statique”
position: ”dynamique”
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Adjuvants : Agents de viscosité Adjuvants : Agents de viscosité --nouvelle générationnouvelle génération
Le réseau formé par les chaînes moléculaires longues assure la cohésion et la stabilité de la structure granulaire
diminution du ressuage et de la ségrégation
En phase dynamique (coulage gravitaire, pompage), ces molécules longues ont la faculté de s ’orienter naturellement dans le sens de l ’écoulement
diminution des collisions inter-particulesmeilleure déformabilité du béton (enrobage d ’armatures, cheminement complexe, forte densité de ferraillage …)
formulation plus robuste, moins sensibles aux variations d ’humidité des granulats
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Adjuvants : Agents de viscosité Adjuvants : Agents de viscosité --nouvelle générationnouvelle génération
Domaines d ’application :BAPBANbétons pompésformulations avec des granulats « difficiles »
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Adjuvants : environnement normatifAdjuvants : environnement normatif
La NF EN 934-2 : Adjuvants pour bétons : définitions, exigences et conformités est harmonisée et transposée en norme française depuis Sept 2002 :
définit les types d ’adjuvants :plastifiant/réducteur d’eau ; superplastifiant/haut réducteur d’eau ; rétenteur d’eau ; entraîneur d’air ; accélérateur de prise ; accélérateur de durcissement ; retardateur de prise ; hydrofuge de masse, plastifiant/réducteur d’eau/retardateur de prise, superplastifiant/haut réducteur d’eau/retardateur de prise, plastifiant/réducteur d’eau/accélérateur de prise
définit les exigences à satisfaire :niveau de réduction minigain en Rclimitation des effets secondaires
le marquage
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Noms génériques de la gamme adjuvants MBTNoms génériques de la gamme adjuvants MBT
P.R.EPOZZOLITH 390N, 390HE, 391N, 395R, 394NPRELOM 300
Accélérateurs de prisePOZZOLITH 555POZZOLITH 122HE, 125HE, PREFAVITHPREFAXEL
Retardateurs de prisePOZZOLITH 100XR, 250R, 200NS
Hydrofuges de massePOZZOLITH HYDROFIX, SJF
Plastifiants « colloïdes »PREFAPLASTRHEOMIX
S.P.H.R.EGLENIUM 27, 21, 51GLENIUM B 201 FGLENIUM SKY 500GLENIUM ACE 30, 40RHEOBUILD 561, 716, 1000, 2000B, 2000PF
Entraîneurs d ’airMICRO AIR 104, 104 dilué 1/4MICRO AIR 200, 200 dilué 1/3
Agents de viscositéRHEOMAC 885 FRHEOMAC 890 F
autresBARRABRIKRHEOCELLRHEOFIBRESRHEOMAC SFMEYCO SA...
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LES CIMENTS
LES GRANULATS
L'HYDRATATIONL'EAU ET
LES ADJUVANTS
APPLICATIONS
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ApplicationsApplications
La fissuration / le retrait
Les parements / le bullage
Bétonnage par temps froid
Bétonnage par temps chaud
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Applications : la fissurationApplications : la fissuration
Il n’y a pas une mais des fissurations car les causes sont nombreuses, parfois complexes et souvent connectées entre elles !Causes physiques /mécaniques
TassementCauses « chimiques »
RetraitsAccidentelles
Non respect des règles de l’art (ajout d’eau, …)
Dans l’analyse de la fissuration il est capital d’évaluer l’échelle :
GâchéeCamionJournée de bétonnagePartie d’ouvrageRégion (!)
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Les causes de la fissuration : le retraitLes causes de la fissuration : le retrait
On distingue plusieurs retraits du béton relatifs à son âge Ces retraits s’accumulent et les premiers effets peuvent amplifier les seconds
Rappel des principaux retraits :Retrait endogène (auto dessication -contraction Le Chatelier)
Vol ciment hydraté < Vol eau + Vol cimentCe phénomène est relativement négligeable en général (relativement aux autres !)
Retrait plastique Évaporation de l’eau pendant les premières heures (avant le durcissement)Les déformations liées provoquent l’amorce de fissuration (pas toujours visible au départ)
Retrait thermiqueDéformations liées au gradient de température qui créent des contraintes dans le matériau (ce qui peut amplifier l’évaporation donc créer un retrait de séchage supplémentaire)
Retrait de séchage (long terme) Phénomène d’évaporation de l’eau non liée
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Facteurs influençant le retraitFacteurs influençant le retrait
Le retrait est d’autant plus fort que :
La prise est lentetempérature basseajouts secondaires (ex. : CLK)excès d'eauadjuvants (erreur de dosage)
L'évaporation est fortefaible hygrométrie (sec)vent fortproduit de cure peu efficacetempérature du béton supérieure à celle du milieu
Le ciment est fin La quantité de fines est élevée (/m3)
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Comment limiter le retraitComment limiter le retrait
Éviter un prise trop lente :choix du cimentchoix de l’adjuvant (pour la réduction d’eau et limiter les effets secondaires de certains)
Limiter l’évaporation excessive ou précoce :Choix du produit de cure (ou d’une méthode de cure) Application du produit de cure Protection contre des vents forts
Contrôler l’historique thermique :Température homogène dans la masse (en cas d’étuvage)CalorifugationRefroidissement…
Respecter les distances entre joints et les densités de feraillageEviter les retraits différentiels (béton frais sur un béton en démarrage de durcissement)
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Comment limiter le retraitComment limiter le retrait
Tenir compte des conditions de cure
15
90
80
70
6050
30
20
10
5 25 35
Température du béton
32° C27° C21° C16° C10° C4° C
40
Humidité relative(%)
32 km/h
24 km/h
16 km/h
8 km/h
3 km/h
Vitesse d'évaporation
en kg/m2/h
4
3
2
0
1
Vitesse de l'air : 40 km/h
Température de l'air (en °C)
0 km/h
Précautions à prendre
38° C
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Les causes de la fissuration : le tassementLes causes de la fissuration : le tassement
Le tassement est d'autant plus fort que :
La durée de vibration est importantetransmission des vibrations par les armatures si, par
erreur, les vibrateurs touchent celles-ci
La profondeur de béton frais est plus grandeentre les armatures, au droit de l'âme d'une poutre.
La durée avant prise est importantretardateur de prise (effet principal ou secondaire d'un
adjuvant),température bassegypse.
La suspension est instablemanque d'éléments fins dans le sable ou dosage en
ciment insuffisantgrains plats dans les éléments fins du sable, dosage en
eau excessifprésence de certains minéraux tels que micas ou
feldspaths (peut-être en relation avec les forces de répulsion électrique entre grains).
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Comment limiter les tassementsComment limiter les tassements
Augmenter la quantité de fines dans la formule ou modifier le sable
Accélérer la prise (réduction d’eau et accélérateur de prise ou chauffage)
Supprimer les malfaçons relatives à la vibration
Augmenter l’épaisseur au droit des armatures
Diminuer le diamètre des armatures (et recalculer le nombre)
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Facteurs influençant le tassementFacteurs influençant le tassement
Transmission de la vibration par les armaturesIl arrive parfois qu'une règle vibrante soit appuyée sur le lit supérieur d'armature. La vibration transmise au béton déjà en place augmente la durée avant prise, accélère le tassement et localise les chenaux de ressuage près de l'armature.
Conséquence :Fissuration reproduisant le plan de la nappe
supérieure d'armature.
Tassement différentielA la limite de deux zones de béton frais de profondeur différente :
soit au voisinage des armatures (ce qui contribue àdonner toute son importance à la cause n° 1),
soit, par exemple, au droit de la jonction de l'âme d'une poutre et de sa table de compression si la transition n'est pas suffisamment progressive.
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Facteurs influençant le tassementFacteurs influençant le tassement
Efforts mécaniques parasitesLe béton frais résiste normalement à des tractions de quelques centièmes de bar. Cette résistance est réduite par le ressuage.Un effort parasite peut provenir : de tassement différentiel (cf. cause n° 2),d'un dévers de quelques pour cent (2% peuvent suffire) et d'un bétonnage du point haut au point bas (ce qui est contraire à la bonne pratique mais se produit parfois)d'un dévers de quelques pour cent et de revi-bration locale (par exemple pour introduire un joint) , etc.
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Applications : les parementsApplications : les parements
Le parement reflète la qualité de travail et l’image de marque. De plus un beau parement permet de diminuer les coûts inhérents au ragréage !De nombreux facteurs influencent la qualité du parement :
les composants et la formulation du béton :- formes des granulats- quantité de fines- nature du ciment
les méthodes de mise en œuvre- transport, pompage- type de coffrage, âge et entretien- vibration ou pas
conditions météorologiques (T°, humidité, ensoleillement …)
la nature et l’application des agents de démoulage- nature et application de l’huile
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Applications : les parements / le bullageApplications : les parements / le bullage
Le bullage est un des défauts souvent constatésLà encore il existe différents bullage et différentes causespour y remédier il est nécessaire de :
le qualifier et le localiser (taille des bulles, répartition sur la banche, homogénéité…)
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différents types de bullagedifférents types de bullage
petites bulles, sensiblement hémisphériques, de faible diamètre (diamètre : env. 10 mm)
bulles individuelles, régulières et généralement peu profondes
bullage « type I »
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différents types de bullagedifférents types de bullage
bulles, beaucoup plus grosses, sous forme de cavités irrégulières, pouvant atteindre 10/20 mm.
On peut généralement en augmenter la surface par simple pression (laitance)
bullage « type II »
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différents types de bullagedifférents types de bullage
il est important de qualifier le bullage et de connaître l’environnement de mise en place du béton (historique, changements éventuels sur le chantier …)
les causes connues, on peut évoquer les actions à mener
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Applications : bétonnage par temps froidApplications : bétonnage par temps froid
Utiliser un ciment à forte chaleur d'hydratation (teneur élevée en C3A.
Dosage en ciment aussi élevé que possible.
Limiter le rapport E/C (plastifiant, superplastifiant.)
Utiliser un accélérateur de prise.
Ne pas utiliser de granulats gelés.
Eliminer la glace sur coffrages et armatures.
Choisir le type de coffrage le plus isolant.
Procéder rapidement à la mise en place du béton.
Eviter de couler en fin d'après-midi.
Protéger les parties exposées au froid.
Accentuer les contrôles.
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Applications : bétonnage par temps chaudApplications : bétonnage par temps chaud
La chaleur excessive peut avoir une triple action sur les bétons :
Elle accélère la prise et le durcissement,
Elle favorise l'évaporation de l'eau de gâchage provoquant ainsi un retrait important, tout en privant une partie du béton de son eau nécessaire à l'hydratation du ciment,
Elle accentue les effets du retrait thermique, découlant du refroidissement ultérieur.
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Applications : bétonnage par temps chaudApplications : bétonnage par temps chaud
Dans le cas de bétonnage par temps chaud, il convient de prendre les précautions suivantes :
Eviter le départ rapide de l'eau de gâchage et maintenir le béton à une température modérée.
Pour cela, il conviendra de porter des soins particuliers à la cure du béton.Utilisation d'un produit de cure (joue le rôle de film protecteur).Arrosage du béton.
ATTENTION : un vent sec et chaud est particulièrement actif sur la déshydratation d'un béton.
Lorsque le béton doit être transporté sur des distances relativement longues, ou s'il y a risque d'attente sur chantier (déchargement long), il convient d'utiliser un adjuvant à long maintien de rhéologie du béton ou un retardateur