Le béton frais

1. Propriétés mécaniques et physico-chimiques des bétons

1. Béton à l’état frais

1. Généralités

        La caractéristique essentielle du béton frais est l'ouvrabilité, qui conditionne non seulement sa mise en place pour le remplissage parfait du coffrage et du ferraillage, mais également ses performances à l'état durci.

        La résistance mécanique d’un béton dépend en premier lieu de sa formule et en particulier de son rapport massique eau/liant équivalent. Toutefois, elle diminue rapidement si la teneur en air résiduelle après mise en œuvre ne sont pas adaptés à la résistance d’un béton pour assurer son compactage. Par exemple, un béton de consistance ferme nécessitera plus d’énergie pour sa mise en œuvre qu’un béton autoplaçant.

        De façon plus générale, le comportement du béton à l’état frais a des conséquences pratiques sur son comportement dans les structures à l’état durci.

1. Caractéristiques

L’ouvrabilité du béton frais

        Il existe de nombreux essais et tests divers permettant la mesure de certaines caractéristiques dont dépend l'ouvrabilité. On n'en citera que quelques-uns qui sont les plus couramment utilisés dans la pratique.

        Affaissement au cône d’Abrams :

        Cet essai est incontestablement un des plus simples et des plus fréquemment utilisés, car il est très facile à mettre en œuvre. Il ne nécessite qu'un matériel peu coûteux et peut être effectué directement sur chantier par un personnel non hautement qualifié mais ayant reçu simplement les instructions nécessaires au cours de quelques séances de démonstration. Sur la figure, Il se compose de quatre éléments : un moule tronconique sans fond de 30 cm de haut, de 20 cm de diamètre en sa partie inférieure et de 10 cm de diamètre en sa partie supérieure ; une plaque d'appui ; une tige de piquage ; un portique de mesure.

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Figure : mesure d’affaissement au cône d’Abrams.

        Les mesures sont évidemment quelques dispersées et il ne faut pas accorder à cet essai un caractère trop rigoureux, mais on peut admettre qu'il caractérise bien la consistance d'un béton et permet le classement approximatif indiqué au tableau :

[pic 2]

Tableau : Appréciation de la consistance en fonction de l'affaissement au cône.

        Etalement sur table :

        L'essai d'étalement sur table consiste à utiliser une table à chocs. Figure comprenant un plateau métallique animé d'un mouvement vertical. Un moule tronconique disposé sur cette table et du matériau à étudier (mortier ou béton). Après arasement et démoulage (en soulevant le moule), on donne à la table, à l'aide d'une manivelle, quinze chocs en quinze secondes (hauteur de chute = 12,5 mm). Le matériau s'étale sous forme d'une galette dont on mesure les deux diamètres perpendiculaires. L'étalement (en %) est donné par la formule :

[pic 3] [pic 4]

Avec

D1 : Diamètre inférieur du moule

D : Diamètre moyen de la galette après étalement

[pic 5]

Figure : Mesure de l'affaissement sur table.

        C'est un essai très simple utilisable sur mortier ou sur béton (moules et tables de dimensions différentes), aussi bien en laboratoire que sur les chantiers (il est dans ce cas, très utilisé en Allemagne). On peut pour le béton admettre les valeurs données dans le tableau :

[pic 6]

Tableau : Les valeurs d'étalement à la table.

Résistance du béton frais

        La résistance du béton frais est faible, mais elle intéresse plus particulièrement les fabricants pour le démoulage immédiat (avant prise du ciment) d'éléments de grande série. À la suite d'études faites sur ce sujet, il semble que :

[pic 7]

Figure : Résistance du béton frais

        La résistance en compression peut atteindre 0,3 à 0,4 MPa tandis que celle en traction ne dépasse guère 1/100e de ces valeurs, soit 0,004 MPa.

*http://mdevmd.accesmad.org/mediatek/mod/page/view.php?id=3020

1. Béton à l’état durci

1. Généralité

        Le béton durci est un matériau hétérogène : un squelette de granulats gros et fins est enveloppé et lié par un tissu de fibres d'hydrates de ciment. La qualité du béton à l'état durci dépend des caractéristiques du squelette pierreux, de la pâte de ciment durcie, et de l'adhérence entre les deux.

        L'obtention des performances théoriquement possibles du béton est déterminée en grande partie par une mise en œuvre correcte.

        Après durcissement, la 'peau' du béton est composée principalement de ciment hydraté. Par rapport au noyau, la zone superficielle du béton fraîchement coulé contient moins de gros granulats, mais plus de sable, plus de grains de ciment et plus d'eau. La qualité de cette zone, dont l'épaisseur correspond à environ la moitié du Dmax, est essentielle pour la durabilité du béton.

1. Résistances mécaniques

• Résistance en compression

        La résistance caractéristique en compression est usuellement spécifiée à 28 jours pour les bétons de structure. La valeur spécifiée est en général issue des calculs de dimensionnement de la structure en fonction des sollicitations mais peut aussi résulter de la prise en compte d’une agressivité particulière du milieu vis-à-vis du béton ou des armatures via la spécification de la classe d’exposition. En effet, le complément national français à la norme NF EN 206 prévoit une classe de résistance caractéristique en compression minimale pour les différentes classes d’exposition de façon à contrôler indirectement la limitation du rapport eau efficace sur liant équivalent.

        La mesure est effectuée selon les normes NF EN 12390-2 et NF EN 12390-3. Il faut souligner que les éprouvettes doivent être conservées en conditions normalisées (20 °C, ambiance humide) rapidement après leur confection (au plus tard 72 h après) de façon à ce que l’influence des conditions ambiantes soit réduite autant que possible : contrairement aux éprouvettes d’information, il ne s’agit pas d’évaluer la qualité du béton dans l’ouvrage mais de vérifier la conformité du béton.

        Même si la spécification correspond à l’échéance de 28 jours, il est usuel de procéder à des essais à un âge plus précoce de façon à pouvoir détecter au plus tôt d’éventuelles dérives (le plus souvent à 7 jours). La progression entre 7 et 28 jours dépend principalement du type de liant employé et des conditions initiales de conservation sur chantier (avant mise en ambiance normalisée).

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