Cours de technologie

Technologie et Matériaux

Les différentes propriétés des matériaux :

PROPRIÉTÉS PHYSIQUES

• la résistance des matériaux (limite d’élasticité)
• la dureté, la dilatation thermique, la conductivité électrique et thermique ( inertie thermique, exemples : - béton/acier/bois ( pas bonne inertie ) / + terre/pierre)
• Les bâtiments rament de l’élasticité thermique

PROPRIÉTÉS CHIMIQUES

• réaction des matériaux dans un certain environnement

PROPRIÉTÉS DE MISE EN FORME

• savoir lui donner une belle forme, c’est le côté esthétique dans le plastique de l’objet (exemple : contreplaqué —> changer le sens du fil)
• savoir si l’on peut plier, souder, coller, traiter…

PROPRIÉTÉS ESTHÉTIQUES

• savoir si l’on peut changer l’esthétique (changer les couleurs, le design, peindre, graver…)

PROPRIÉTÉS ENVIRONNEMENTALES

• est-ce que je peux recycler/éliminer/déconstruire les matériaux que j’ai utilisé? d’où viennent-ils? processus de fabrication?

LE PAPIER

Le papyrus est l’ancêtre du papier il y a environ 3000 ans avant J.C. C’est du fil, du tissu, avec une face pour l’écriture.

Le parchemin vient d’une peau d’animal qu’on racle avec des couteaux et des pierres pour que ce soit le plus fin et lisse possible, d’origine asiatique (chinoise) au Moyen-Âge, avec deux faces d’écriture.

Le codex est un assemblage de parchemin au Moyen-Âge.

Le papier, IIè siècle après J.C. est à l’origine de vieux tissus ( 90% de fibre végétale et 10% d’éléments chimiques). On malaxe l’ensemble, on le met sur un cadre, on le fait sécher, et on le compresse. Ce n’est qu’à travers les invasions arabes au VIIIè siècle qu’on verra une généralisation du papier en Europe. Le papier peut être renforcé par du fil de verre. Au XIIXè siècle, il y a l’industrialisation du papier.

GRAMMAGE

• masse : g/m2 (exemples : papier de cigarette 15 g/m2, papier d’aquarelle 300 g/m2, le plus gros 600 g/m2, le plus courant photocopieuse 80 g/m2)

SENS DE FABRICATION

• sens de marche (longueur) : plus rigide
• sens de travers (largeur) : moins rigide mais plus favorable au drainage
• les faces sont parfois marquées par la fabrication industrielle (grain : correspond au touché de la surface, râpeux ou lisse)

BLANCHEUR

• % de la lumière qui réfléchit
• papier journal : 65% iso
• papier luxueux : 88%/93% iso

FORMATS

• A0 (1m2 le maximum fixé) à A5 : toujours le même rapport longueur à largeur
• à l’origine : les fabricants (utilisation d’un taxi avec symbole —> gravure sur le papier), on sait donc qui à fabriqué le papier

• norme afnor (1970), raisin, jésus, grand aigle, impérial, industrie…

ORIENTATIONS

• verticale/portrait/format française
• horizontale/paysage/format à l’italienne

FILIGRANE

• fait lors de la fabrication du papier sur le tamis, on trace un dessin en metal puis on bloque la pâte de papier, ce qui fera une marque

GAUFRAGE

• apporte du volume sur une feuille
• on presse le papier avec un dessin/mot, ce qui donne comme résultat final un relief sur le papier

LE BÉTON

• apparition début/mi XIXè siècle
• le béton est utilisé dans un but économique, réservé à des fabrications ou l'on avait pas de moyens (par exemple pour un bâtiment très haut, c’est le matériau le moins chère)

-  Il est composé de ciment

• Le béton est un matériau qui permet une stabilité dans des conditions difficiles : le ciment et notamment le ciment portland, c’est également un matériau indéformable.
• Il à néanmoins une mauvaise réaction à la traction : lorsque l’on tire dessus il se casse.

exemple : la cité radieuse de Le Corbusier en béton

• courant XIXème siècle, l’ingénieur français Louis Vicat a permis chimiquement l’apparition de la chaux artificielle, qui est à l’origine des ciments industriels et portland.

LA CHAUX

• liant (mélanger avec de la colle) permet d’assembler des éléments lorsqu’ils sèchent, on l’utilise toujours avec un autre matériau (sable), ce qui permettra de coller des briques ensemble
• issu de la calcination du calcaire : chauffer le calcaire + eau froide = poudre blanche (chaux) = liant
• élément assez clair entre du blanc et du jaune, pas très solide comme liant
• utilisé dans les constructions écologiques
• bonne régulation de l’humidité (en laissant respirer le mur)
• peut être utilisé pour des chapes, sous le carrelage, ne dégage pas de substances toxiques
• + de 5% d’argile : chaux grasse (aérienne, peut sécher à l’air ambiant)
• peinture chaux + mélangée à l’eau = badigeon (sèche lente, jusqu’à 24h)
• 5%<argile<22% : chaux hydraulique (meilleur au niveau mécanique, par exemple enduit costaux pour fixer des briques entres elles)

LE CIMENT

• apparu au XIXème siècle
• ne s’utilise jamais seul, c’est un liant
• avec l’eau il va permettre de fixer les éléments entre eux
• 2% de chaux + sulfate, fer… : mélange chimique, facile à mettre en œuvre, moins cher
• certains métaux lourds peut-être parfois nocif pour la nature suivant les dosages, plus imperméable que la chaux mais régule mal l’humidité (attention aux dégâts des eaux)
• béton (un des composants), utilisé comme liant pour assembler des éléments de maçonnerie en le mélangeant à du sable pour faire du mortier/des chapes
• selon les mélanges il est + ou - qualificatif, il est polyvalent
• le plus courant, ciment portland : grande résistance mécanique (assembler au parpaing), au gel et à l’humidité
• ciment à maçonner : variante pour monter les briques (ne sert que de colle), résistance mécanique un peu moindre, résiste moins bien à l’humidité
• ciment spécifique (travaux en bord de mer) : grande résistance aux ions sulfates pour résister aux sels marins

LE MORTIER

• sable + eau + liant = mortier (ciment : mortier de ciment, chaux : mortier de chaux, ciment + chaux : mortier bâtard)
• sert à coller des éléments plat pour faire l’assemblage (brique, parpaing, carrelage, pierre), comme enduit (protéger le mur), scellement (sceller menuiserie dans un bâtiment) ou une chape (ciment/chaux + sable…) parfaitement plat pour mettre un revêtement
• mortier de chaux : bactéricide, fongicide et répulsif pour les insectes (sèche lentement, plus écologique, et plus souple)
• mortier de ciment : qualité de sécher beaucoup plus vite, pas assouplissant, pas respirant
• mortier de bâtard : cumule les deux, 50% des capacités

LES DIFFÉRENTS BÉTONS

• matériau de construction ou l’on mélange des granulats (sable/gravillons/agrégats) + liant (agglomérer les granulats, les lier entre eux) + adjuvants qui permet d’obtenir des qualités spécifiques
• le liant peut-être hydraulique : fonctionne au contact de l’eau, le liant passe de l’état de poudre à l’état de colle (eau+ciment=gâchage/béton), ou hydrocarboné : mélange avec des graviers pour obtenir du bitume (pétrole)/béton bitumineux, ou polymère : résine en plastique = béton de résine

LE BÉTON DE CIMENT

• le béton par excellence, celui qu’on utilise le plus 
• facile à mettre en oeuvre (sur ou hors chantier) : préfabriqué
• transformable à volonté 
• ne nécessite pas de cuisson (cuir la brique)
• dans le béton : granulats + liant + adjuvant

LES AGRÉGATS

• éléments inertes issus de la pierre dans le béton : liant —> constitue le squelette du béton
• les éléments du plus fin au plus épais (farines, sables, gravillons, cailloux)
• les agrégats doivent être stables : pas de réaction chimique inaltérables à l’air, à l’eau et au gel, doivent absorber 10% maximum de leur volume en eau

LE DOSAGE

• c’est comme une recette, mélanger les petites tailles ensemble et les grosses tailles ensemble
• fondation : 5 volumes sable, 7 volumes gravier, 2 volumes ciment, 1 volume d’eau

LES ADJUVANTS

• produits chimiques destinés à améliorer une qualité
• plastifiant rétenteur d’eau : + homogène, + liquide et + stable
• plastifiant réducteur d’eau : - liquide, favorise la mise en oeuvre avec - d'eau
• accélérateur : séchage rapide
• retardateur : retarder le séchage du béton (pour incorporer des pièces, par exemple il permet d’avoir un séchage plus long et plus homogène)
• entraîneur d’air : permet de réduire les risques de fissuration du béton, de lutter contre le gel lors du séchage
• hydrofuge : rendre le béton encore + imperméable
• produits de reprise : assure une bonne adhérence entre un ancien béton et le nouveau
• produits de démoulage : pouvoir plus facilement enlever les moules
• produits de cure : après le coulage du béton, permet d’aider à sa finition de surface
• on utilise beaucoup + le ciment

CARACTÉRISTIQUES DU BÉTON DE CIMENT

• le plus homogène possible (même qualité selon les endroits)

LA RÉSISTANCE MÉCANIQUE

• si j’appuie il ne se déforme pas
• bonne résistance à la compression

• mauvaise résistance à la traction

OUVRABILITÉ

• finition différente selon les dosages
• capacité à faire les ouvrages facilement, assise, coffrage (il peut s’adapter)

MASSE VOLUMIQUE

• matériau + ou - lourd
• béton très lourd (+ de 2500 kg/m3)
• béton lourd (1800 à 2500 kg/m3)
• béton léger (500 à 1800 kg/m3)
• béton très léger (-500 kg/m3)

RÉSISTANCE AU FEU

• matériau incombustible/ininflammable
• utilisé comme coupe feu et pare flamme
• ralentir la progression de la chaleur entre deux pièces

L’ASPECT

• de lisse à granuleux
• de régulier à irrégulier
• peut-être teinté dans la masse (pigments ou oxyde métallique)
• séchage = laitance (liquide qui permet d’évacuer l’eau)

LES DIFFÉRENTS TYPES DE BÉTON COULÉS

• le béton de propreté : avant "d’asseoir" un bâtiment entre les fondations et le sol pour assainir le terrain
• le gros béton (béton cyclopéen) : jamais d’armature, constitué avec des gros agrégats, utilisé en masse pour recréer une pierre pour poser le bâtiment, utilisé pour de la compression
• le béton coffré (ou banché) : béton qui est coulé entre deux parties (banches) dans un moule, utilisé pour faire des murs de structure "voiles", fait sur place
• banche = système de coffrage : elles doivent assurer une parfaite planéité et rigidité, parfaite verticalité
• maîtriser les épaisseurs
• maîtriser l’état de surface

BÉTON ARMÉ

• bonne résistance, adapté pour faire une structure
• principe de base du béton armé : mettre du métal dans le béton pour résister à la traction
• les armatures de béton sont des assemblages de barre en acier
• la barre de métal est mise à l’endroit où le béton va avoir tendance à s’étirer

Les fers à béton : 

• pour augmenter l’adhérence du béton sur la barre : barre nervurée et barre crénelée
• rond lisse : tiré du béton, s’enlève facilement, petit force
• HA.T.TT.C (selon la marque) : acier à haute adhérence grâce au contour

LE BÉTON OU LES PROMESSES DE LA PIERRE LIQUIDE…

—> voir "exemples de béton"

LE BÉTON PRÉCONTRAINT

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