Introduction
La population mondiale est de plus en plus grandissante, et
cela se fait ressentir par le besoin d'une satisfaction des hommes sur la
quasi-totalité des domaines. Plus particulièrement, dans
l'habitation qui tient une place importante dans la société, la
nécessité d'obtenir un matériau à moindre cout et
simple d'usage conduit après des siècles de recherches
acharnées à la découverte d'un matériau très
intéressant : le béton. Ce matériau révolutionne
toute l'industrie de la construction et le besoin de le perfectionner est
à l'actualité. C'est ainsi que nait un quatrième
ingrédient au trois constituants du béton (agrégats,
ciment, eau) : les adjuvants. A ces assertions découlent les
interrogations suivantes : Qu'est-ce que le béton ?
Qu'entends-t-on par adjuvants ? Quels impacts ont-ils sur le
béton ?
Qu'elle est l'importance de leur utilisation sur le
béton ? Dans la suite de ce raisonnement afin d'éclaircir les
questions précédentes, dans un premier temps sera
évoqué une étude théorique du sujet «
les adjuvants dans le béton » subdivisée en
deux sous-parties qui traitera d'une part du béton, des adjuvants et
leur lien avec le béton et enfin dans un deuxième temps, une
étude pratique sera traitée.
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Généralités sur le béton
1. Histoire du béton
Le besoin d'obtenir un matériau de construction
malléable et économique conduit au fil des siècles, voir
des millénaires à la naissance du béton. L'histoire du
béton contemporain est liée à celle du ciment.
Le béton n'est pas un matériau récent,
ces origines remontent depuis l'antiquité. Les Romains et
Égyptiens utilisaient des matériaux semblables pour la
réalisation d'ouvrages architecturaux. En effet, en l'an 2600 avant J.C,
les Égyptiens effectuaient dans leur construction un mélange de
chaux, sable et d'eau qui jouait le rôle de mortier. Il est
utilisé dans la réalisation de la pyramide d'Abou Rawash. Dans la
Rome antique, plus précisément au premier siècle avant
J.C, les romains utilisaient l'opus caementicium (du latin
caementum = moellon, pierre brute). Cet ancien aspect du béton
était formé de mortier et divers pierres. Elle a permis la
réalisation de nombreux ouvrages tels qu'une voûte de
la basilique de Maxence et le Panthéon de
Rome
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Voûte de la basilique de
Maxence
Panthéon de Rome
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Au XIXème siècle, le béton a
connu d'énorme progrès. En effet, tout débute en 1756 avec
John Smaeton qui découvrit que les chaux avaient de meilleures prises
lorsqu'en plus du calcaire on y ajoutait de l'argile. Plus tard, en 1817,
l'ingénieur français Louis Vicat donne des indications
précises sur les proportions de calcaire et d'argile permettant de
fabriquer par cuisson du «ciment hydraulique». Sept ans plus tard,
l'industriel écossais Joseph Aspdin breveta les travaux de ce dernier et
proposa ensuite la formule du ciment de Portland. La
création des premières usines en France voit le jour. Celle de
Ciment Portland artificiel en 1850, celle de ciment de grappier en 1870 puis
celle de ciment de laitier en 1890.
Les premières constructions en béton ne
tardèrent alors pas à arriver.
L'église St Jean de Montmartre à Paris est l'une
des premières constructions en béton.
John smeaton Louis vicat
2. Définition du béton
Le béton, du latin bitumen (qui signifie
bitume), peut se définir comme étant une pierre artificielle
résultant de la prise et du durcissement d'un mélange
composé de:
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? Ciment, matériau pulvérulent
(qui a l'aspect d'une poudre) à base de silicate et d'aluminate formant
avec l'eau une pâte plastique et liante qui fait prise et se solidifie en
une matière dure et compacte
? Agrégats ou granulats,
matériaux inertes de petites dimensions provenant soit de la
décomposition des roches, soit de leur concassage. Suivant leur
granulométrie, ils peuvent être appelés gravier (lorsque la
granulométrie varie entre 15 à 25 mm), gravillon (lorsque la
granulométrie varie entre 8 à 15 mm), sable (0 à 5 mm).
? Eau, Liquide transparent, incolore,
insipide et inodore.
Tous ces éléments entrant dans la composition du
béton doivent être assemblés avec des proportions bien
définies pour garantir un béton de qualité.
3. Propriétés physiques et
mécaniques du béton
? Masse volumique : le masse volumique «
ñ » du béton est généralement de comprise
entre 2.200 a 2.400kg/m 3.
? Retrait : Durant sa durée de vie, Le
béton subit une évaporation de l'eau excédentaire interne,
c'est-à-dire qu'il est dû à l'évaporation de l'eau
contenue dans le béton et, à une moindre échelle, à
la poursuite de l'hydratation du liant, toutes causes qui ont pour effet de
réduire
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l'hygrométrie des pores du béton. Le retrait est
une déformation différée se produisant en l'absence de
charge. Il croît avec le temps pour tendre, après quelques
années, vers une limite qui dépend notamment de la composition du
béton, des dosages en ciment et en eau, de l'épaisseur des
pièces et de l'humidité relative de l'atmosphère
environnante. C'est, entre autres, l'existence du retrait qui justifie la
création de joints dans les structures.
? Ouvrabilité du béton frais :
l'ouvrabilité est considérée comme une
propriété particulière du béton frais. En termes de
mise en oeuvre, cette caractéristique constitue un avantage majeur.
L'ouvrabilité est, en effet, la capacité du béton à
pouvoir être mis en oeuvre facilement (remplissage des coffrages et
enrobage des armatures) : elle caractérise, avant que le matériau
ne durcisse, la fluidité du béton.
La mesure de l'ouvrabilité : Une des
grandeurs définissant l'ouvrabilité est la consistance. Elle peut
être mesurée facilement par un essai d'affaissement en utilisant
le cône d'Abrams ou "Slump test".
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Instrument utilisé pour réaliser le
cône d'Abrams
En mesurant la hauteur d'affaissement après le
démoulage du cône, on obtient une indication sur
l'ouvrabilité du béton, plus la hauteur d'affaissement est
importante, plus le béton est fluide.
L'influence de la composition. En ajustant la composition des
bétons (principalement par l'emploi d'adjuvants), il est possible de
modifier la consistance du béton ainsi que la durée pendant
laquelle le béton reste "ouvrable".
La formulation d'un béton doit aboutir à un
béton qui possède la plus grande ouvrabilité, le plus
faible frottement interne avec la quantité d'eau minimum. Cette aptitude
du béton à la déformation est aussi traduite par les
termes consistance et maniabilité.
? Porosité du béton durci : la
porosité est l'ensemble des vides dans le béton, elle est
déterminée par le rapport du volume des vides au volume total. La
résistance du béton est d'autant plus grande que la
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porosité du ciment est plus faible. La porosité
peut être réduite par l'emploi minimal d'eau mais aussi par
l'optimisation de la granulométrie par l'ajout de fillers et d'ultra
fines comblant les vides entre les granulats et entre les grains de ciment,
ainsi que par une action mécanique de serrage et de compactage du
béton frais en oeuvre.
? Durabilité : La durabilité du
béton peut être définit comme sa qualité à
pouvoir conserver une qualité de ces propriétés sur une
grande durée. Elle peut dépasser une centaine d'année si
lorsqu'il est correctement formulé et mis en oeuvre ; il résiste
bien aux effets d'environnements corrosifs et, en particulier, à
l'action de l'eau de mer ; il offre une bonne tenue au feu, garantie de
sécurité vis-à-vis des incendies.
? Résistance à la compression :
« É cj »
Le béton est défini par la valeur de sa
résistance à la compression à 28 jours d'âge dite
valeur caractéristique requise, notée
Éc28. Lorsque les sollicitations s'exercent sur un
béton à un âge inférieur à 28 jours
((à j jours ; en cours d'exécution), on se réfère
à la résistance Écj du béton au
jour j considéré. La résistance (Écj en
MPa) du béton est obtenue expérimentalement par un essai de
compression sur des éprouvettes cylindriques de béton de
dimensions 16x32 cm2, généralement à 3, 7 ou 28 jours.
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? Résistance caractéristique à la
traction :
La résistance à la traction du béton est
beaucoup plus faible que sa
résistance à la compression (fT 1/10 fC). On peut
déterminer fT
expérimentalement par :
- Essai de traction direct : L'essai consiste
à sceller deux barres d'acier
dans une éprouvette, et procéder par
arrachement.
- Essai par fendage (essai brésilien) :
L'essai consiste à écraser un
cylindre de béton entre les plateaux d'une presse.
- Essai par flexion : L'essai consiste à
appliquer une charge concentrée (au
milieu) sur une poutre de section transversale carrée.
La résistance caractéristique á la traction
est conventionnellement définie
par la relation empirique (en MPa) suivante
(Selon le B.A.E.L) :
Pour Écj < 60 MPa : Étj= 0.6 + 0.06
Écj
Étj= 0.275 Écj 2/3
Coefficient d'élasticité (Module de YOUNG)
:
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-Sous les contraintes normales d'une
durée d'application inférieure á 24 heures, on a : Le
module de déformation longitudinale instantanée du béton
« Eij».
- Sous les contraintes de longue durée d'application
(les déformations différées du béton comprennent le
retraitet le fluage). Le module de déformation longitudinale
différée du béton « Evj» : il
permet de calculer la déformation finale du béton
(déformation instantanée + déformation retrait et
fluage).
? Le fluage : Le fluage du béton est
ce processus continu de déformation d'un élément sur
lequel s'exerce une charge constante ou variable. Il dépend des
caractéristiques du béton, de son âge lors du chargement,
de l'épaisseur de l'élément, de l'hygrométrie de
l'environnement et du temps. Le fluage est un phénomène complexe,
constaté mais encore mal compris. Il serait lié à des
effets de migration d'eau dans les pores et les capillaires de la matrice ainsi
qu'à un processus de réaménagement de la structure des
cristaux hydratés du liant.
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4. Avantages et inconvénients du béton
Le béton est un matériau de construction
très utilisé dans le monde, il présente beaucoup de
qualités qui font d'elle un matériau très
intéressant mais n'est pas sans défauts.
? Avantages du béton
Les 2/3 des constructions mondiales ont été
réalisé en béton. En effet, les atouts qu'elle
présente sont nombreux. Nous avons :
w' La durabilité, résistance et
facilité d'entretien : Le béton dure plusieurs
décennies de plus que les autres matériaux de construction. Cela
réduit le coût total de possession ainsi que les impacts
environnementaux reliés aux réhabilitations ou reconstructions
plus fréquentes.
w' La résilience : Le béton ne
brûle pas, ne rouille pas et ne pourrit pas. Il est résistant au
feu, à la chaleur, aux vents, à l'eau, aux vibrations et aux
tremblements de terre, assurant la sécurité des personnes et
réduisant les coûts.
w' L'Écoénergétique : La
capacité du béton à emmagasiner de l'énergie. Sa
masse thermique aide à réguler la température
intérieure, réduisant ainsi la demande de chauffage et de
climatisation du bâtiment et cela durant toute sa durée de vie.
Combiné avec des technologies comme les planchers radiants, la
géothermie pour le chauffage et la climatisation, le béton permet
de réaliser de très importantes économies
d'énergie. Cela est particulièrement important à la lueur
des études sur le cycle de vie qui ont démontré que
l'énergie d'opération représente plus de 85 % de
l'énergie totale d'un bâtiment et est le facteur dominant du
potentiel de réchauffement global du bâtiment (c'est à dire
les émissions totales de GES associées à la construction,
l'utilisation
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et au démantèlement du bâtiment). Cela
rend le béton rentable, éco énergétique et bon pour
le climat comparativement à d'autres matériaux de construction.
Les chaussées de béton sont aussi éco
énergétiques sous plusieurs aspects. Leur couleur plus pâle
aide à réduire l'effet d'îlot Thermique urbain - ce qui
réduit la demande de climatisation - tout en réduisant aussi
l'éclairage nocturne nécessaire. Leur surface rigide permet de
réduire la consommation de carburant et les émissions des poids
lourds et des autres véhicules. Ainsi, sur une période de 50 ans,
l'énergie requise pour construire, entretenir et réhabiliter une
chaussée typique en béton n'est que du tiers de celle requise
pour une chaussée en asphalte.
w' La recyclabilité : Le béton
peut être recyclé à 100% comme granulat pour utilisation
comme matériau de sous-fondation de chaussées, d'aires de
stationnement et autres applications - ou comme matériau granulaire,
permettant de préserver des ressources naturelles.
w' La réutilisation : Les
bâtiments de béton, grâce à leur résistance,
à leurs propriétés d'atténuation du son et de
résistance au feu, peuvent facilement être reconvertis pour
d'autres types d'occupations durant leur cycle de vie. La réutilisation
des bâtiments peut limiter l'étalement urbain tout en contribuant
à la conservation de nos ressources et à la préservation
de l'environnement.
w' La versatilité : Bien que
résistant à l'état durci, la plasticité du
béton à l'état frais permet aux concepteurs de lui donner
les formes, surfaces et textures qu'ils imaginent. De nouvelles utilisations
comme le béton drainant sont des usages innovants.
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w' La facilité de production: Le
béton est généralement produit en utilisant des ressources
locales, Cela réduit de beaucoup les déplacements et la pollution
tout en contribuant de façon significative à l'économie
locale.
w' La rentabilité :Grâce
à leur durabilité, leur résistance aux dommages
causés par le climat rigoureux, par les effets de l'activité
humaine et par les catastrophes naturelles, ainsi qu'à leur faible
exigence d'entretien et leur efficacité énergétique, les
structures et routes de béton réduisent les coûts
d'opération reliés à la consommation d'énergie
d'opération, à la consommation de carburant même que les
coûts associés à la reconstruction suite aux catastrophes.
Du point de vue investissement, qu'il soit public ou privé, le
béton est un bon rapport qualité prix.
Le béton a certes de nombreux atouts, cependant
comme tout matériau il possède des
inconvénients.
·
· Inconvénients du
béton
w' Faible résistance à la traction :
Comparé à d'autres matériaux de construction, la
résistance à la traction du béton est relativement faible
soit un dixième (1/10ème) de sa résistance
à la compression.
w' Ductilité du béton : Le
béton est moins ductile, c'est-à-dire qu'il n'est
élastique, extensible comme d'autres matériaux comme le
béton.
w' Le poids : Le poids du béton est
élevé par rapport à sa force de résistance.
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? La présence de sels solubles :
béton contient des sels solubles. Les sels solubles provoquent
efflorescence, défaut d'aspect affectant la peau des bétons,
mortiers et enduits, qui consistent en l'apparition d'un dépôt
cristallin souvent blanchâtre dû à la carbonatation de la
chaux.
Le besoin de créer un matériau
économique et intéressant conduit à la naissance du
béton. Ce dernier présente des atouts mais aussi des
inconvénients. Des recherches se succèdent alors pour la
création de produits capables d'améliorer certaines
propriétés du béton.
II. LES ADJUVANTS
II.1 Histoire des adjuvants
A partir du moment où le béton de ciment
portland a vu le jour, les recherches s'enchainent pour la découverte de
produits capables d'améliorer certaines propriétés du
béton comme le temps de prise, les caractéristiques physiques,
mécaniques et de mise en oeuvre.
Des 1881, CANDLOT étudie l'action des
accélérateurs et des retardateurs de prise. Le sucre est
utilisé comme retardateur de prise à partir de 1909.
Entre 1910 et 1920 débute la commercialisation
d'hydrofuges et d'accélérateurs à base de chlorure de
calcium.
A partir de 1930, les entraineurs d'air sont
fréquemment utilisés ils seront suivis par les antigels et
produits de cure.
Depuis 1960 avec le développement du béton
manufacture et du béton prêt à l'emploi, les adjuvants
prennent une place grandissante, d'où son contrôle
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est vite devenu une nécessité. C'est ainsi que
la COPLA (Commission Permanente des Liants hydrauliques et des Adjuvants du
béton) fut créé en 1964 et ayants comme rôle de
chargée l'agrément et le contrôle de ces adjuvants pour une
utilisation en toutes sécurité.
La création du SYNAD (Syndicat national des adjuvants
pour Mortier et Béton), en 1968 a contribué à faire
connaitre et à développer l'utilisation des adjuvants pour la
réalisation de bâtiment et de structure de génie civil.
C'est en 1984, que la liste des adjuvants
bénéficiant de la marque NF est publié
régulièrement par l`AFNOR
Il faut enfin préciser que les adjuvants ont permis des
progrès considérables en matières de bétons et
d'étendre leurs champ d'utilisation.
II.2 Définition des adjuvants :
Un adjuvant peut être définit comme étant
un produit dont l'incorporation se fait à faible dose (inferieur a
5% de la masse de ciment) dans le béton, mortier ou coulis lors du
malaxage ou avant la mise oeuvre, provoquant ainsi des modifications
recherchées des propriétés , à l'état frais
ou durcis du béton.
II.3 classification et comportement des adjuvants :
Selon la norme NF EN 934-2, les adjuvants pour béton,
mortiers et coulis, sont classés selon leur fonction principale.
II.3.1 classification des adjuvants
Un adjuvant est classé généralement en
fonction de leur action principale.
Selon la norme européenne les adjuvants sont
classés de la manière suivante :
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La norme NF EN 934-2 classe les adjuvants
pour bétons, mortiers et coulis, suivant leur fonction principale. On
peut distinguer trois grandes catégories d'adjuvants :
? Les plastifiants-réducteurs d'eau et les
superplastifiants (anciennement fluidifiants) : Ils modifient
l'ouvrabilité du béton.
? Les accélérateurs de prise,
accélérateur de durcissement, retardateur de prises :
Ils modifient la prise et le durcissement.
? Les entraineurs d'air, générateur de gaz,
hydrofuge de masse colorants : Ils modifient certaines
propriétés particulières du béton A ces trois
classes, il faut ajouter le produit de cure, qui ne sont pas proprement parler
des adjuvants, dont la fonction est de protéger le béton pendant
son durcissement.
II.3.2 comportement des différents types d'adjuvants
1. Adjuvants qui modifient le comportement du
béton
Ces adjuvants modifient le comportement rhéologique des
bétons, mortiers et coulis à l'état frais, avant le
début de prise. Ils abaissent le seuil de cisaillement de la pâte
et en modifient la viscosité. La frontière entre les
différents types d'adjuvants de
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cette famille n'est pas toujours très nette, les effets
recherchés sont très proches et les différences obtenues
sont souvent une
question de nuances liées aux dosages
préconisés.
a. Les plastifiants réducteurs d'eau (NF EN
934-2)
Ces adjuvants ont pour fonction principale de conduire,
à même ouvrabilité, à une augmentation des
résistances mécaniques par une réduction de la teneur en
eau d'un béton. La diminution de la teneur en eau de 10 à 35
l/m3 de béton entraîne une augmentation de sa
compacité, donc de sa durabilité. Cette amélioration des
caractéristiques provient de la diminution des vides dus à
l'excès d'eau. Ces adjuvants sont utilisés dans l'industrie du
béton préfabriqué, qui exige des bétons fermes,
pouvant être démoulés rapidement, dans les grands ouvrages
de génie civil nécessitant des résistances
élevées, ainsi que pour le bétonnage avec coffrages
glissants.
? Effets sur le béton frais :
l'ouvrabilité est améliorée pour une même teneur en
eau. Cette propriété est mise a profil dans le cas d'un
bétonnage de pièces mince ou fortement ferraillées et dans
le cas d'utilisation de granulats concasses. Mais en principe l'utilisation
d'un produit à action fluidifiantes doit être associée
à une diminution effective de la teneur en eau, l'excès d'eau est
le grand ennemi du béton.
? Effets sur le béton durci :
pour les bétons courants et en première approximation, une
diminution de 1% du dosage en eau augmente les résistances
mécaniques de 1%. La diminution de l'absorption capillaire donc une
augmentation de la pérennité.
? Applications et utilisations : les
doses à prendre varient de 0,2 à 0,5% du poids du ciment, on les
utiles pour :
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V' Des bétons à haute performance,
V' Des bétons de forte densité
d'armature
V' Des bétons manufactures
V' Les centrales de béton prêt à
l'emploi
V' Les grands travaux de B.T.P (autoroutes, travaux
maritimes,
barrage),
V' Certains travaux spéciaux : injection,
béton projeté, etc.
V' Le béton brut de décoffrage.
b. Les superplastifiants (NF EN 934-2)
Les superplastifiants sont normés selon la NF EN 934-2,
(ils étaient appelés Fluidifiants selon ancienne Norme NF P
18-333 de Décembre 1986) . Ils permettent de réduire
très fortement la quantité d'eau de gâchage tout
en maintenant la maniabilité, d'augmenter la maniabilité
tout en conservant les performances, de réaliser des
bétons à compacité élevée, permettant des
gains de performance très importants en terme de :
résistances mécaniques initiales et finales
élevées; diminution de la porosité et accroissement de la
durabilité.
Les Domaines d'application sont les suivants
· Béton Prêt à l'Emploi
BPE
· Bétons Haute Performance BHP
et Bétons Très Haute Performance BTHP,
· Bétons autonivelants BAN -
Bétons AutoPlaçants BAP
· Bétons d'ouvrages d'art,
· Bétons de dallages
industriels,
· Bétons de bâtiment,
· Bétons
précontraints,
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? Bétons pompés,
? Bétons pour fondations profondes,
? Bétons pour ouvrages fortement ferraillés,
? Bétons soumis à des milieux agressifs,
? Bétons architectoniques.
Leur dosage moyen est de 0,8 à 3 % du poids du
ciment.
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Plastifiants réducteur d'eau
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Super-plastifiants
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dosages
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Généralement ? 0,5%
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Généralement 0,5 % à 3%
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Introductio n
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dans l'eau de gâchage
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Dans le béton avant sa mise en oeuvre
|
Effets sur la mise en oeuvre du
béton
|
A maniabilité constante, réducteur d'eau >
6,5%
|
A rapport eau/ciment constant, grande fluidification du
béton : gain d'affaissement d'au moins 8cm.
|
|
Résistance a toutes
échéances
|
Effets
secondaires favorables
|
Autres effets
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Supérieur à celle du témoin. Augmentation
minimum de 10%
Augmentation de compacité, diminution de la
perméabilité. Possibilité d'améliorer la
résistance du béton aux agents chimiques agressifs.
|
|
Par rapport au témoin, légère diminution
possible (= 90% de la résistance du témoin)
l'emploi de ces adjuvants peut permettre de réaliser des
bétons à hautes performances en utilisant de faibles rapports
eau/ciment.
|
|
Possibilité d'une légère augmentation de
retrait.
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2. Les adjuvants modifiants la prise et
durcissements
Ces adjuvants sont des produits chimiques, qui modifient les
solubilités des différents constituants des ciments et surtout
leur vitesse de dissolution. Physiquement, cette action se traduit par
l'évolution du seuil de cisaillement dans le temps, en fonction de
l'adjuvant utilisé (le graphique de la page suivante, illustre ce
phénomène).
a. Les accélérateurs de prise
L'accélérateur de prise a pour fonction
principale de diminuer les temps de début et de fin de prise du ciment
dans les bétons. L'accélérateur du durcissement a pour
fonction principale d'accélérer le développement des
résistances initiales des bétons. Bien souvent ces deux fonctions
sont liées et l'on retrouve l'une d'elle comme effet secondaire de
l'autre. Ils sont à recommander pour les bétonnages par temps
froid en mettant le béton hors gel, les décoffrages rapides, les
scellements, les travaux en galerie, les travaux sous l'eau, etc. Il est
à noter qu'un béton fortement accéléré, au
moyen d'adjuvants, risque d'avoir une résistance mécanique finale
légèrement diminuée.
Leurs domaines d'application sont les suivants :
· Béton prêt à l'emploi
BPE,
· Bétons hors gel,
· Bétons à hautes performances
initiales BHP,
· Bétons manufacturés,
· Bétons pour travaux en zones de marnage,
· Bétons par temps froids,
Leur dosage moyen est de 1 à 3 % du poids du ciment.
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b. Les retardateurs de prise
Les retardateurs de prise ont pour fonction principale
d'augmenter le temps de début de prise et le temps de fin de prise du
ciment dans le béton. En général, les retardateurs
freinent la diffusion de la chaux libérée par l'hydratation du
ciment et retardent de ce fait la cristallisation. Par rapport au
témoin, l'augmentation du temps de début de prise est comprise
entre une heure et deux heures. Au-delà de vingt-huit jours et souvent
même dans un délai plus court, les résistances
mécaniques sont en général augmentées par rapport
au témoin. Les retardateurs de prise sont particulièrement
recommandés pour les bétonnages par temps chaud et les
bétonnages en grande masse. Ils permettent aussi de faciliter les
reprises de bétonnage.
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Adjuvants normalisés modifiant la prise et le
durcissement du ciment
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Dosage/ masse de ciment
Effets sur les
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Accélérateur de prise
1 a 3 %
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Retardeur de prise
0,1 a 1 %
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Dans l'eau de gachage
Accéleration variable suivant les
dosage, les types de ciments et les
|
Retards très variable
suivant dosage,
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initiales
(avant 3jours)
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Augmentées a 1 ou 2 jours
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résistances
finales (avant 28 jours)
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légérement diminuées (
autant que
la prise aura été
accélérée)
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Diminuées a 1 ou 2 jours
légérement augmentées
Effets secondaires favorable
-
Amélioration de
maniabilité avec possible
de reduction d'eau
Autres effets
possibilité d'une légére
augmentation de retrait
-
3. Les adjuvants modifiants certaines propriete du
beton
a- Les entraineurs d'air
Ils ont pour fonction d'entrainer la formation dans le
béton de microbulle d'air uniformément repartis dans la masse. Le
béton durci contient naturellement une certaine quantité d'air
provenant, soit d'un entraînement lors du malaxage, soit de
l'évaporation de l'eau de gâchage non fixée. Cet
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air (de l'ordre de 20 l/m3, soit 2 % du volume)
est réparti de manière aléatoire.
En revanche, l'entraîneur d'air permet d'en
entraîner un volume supérieur et de le répartir
uniformément. La résistance au gel du béton durci, ainsi
que sa résistance aux sels de déverglaçage, sont
considérablement améliorées. Les microbulles qui coupent
les réseaux des capillaires limitent le développement des
contraintes dues au gel de l'eau interstitielle.
L'utilisation des entraîneurs d'air pour les
bétons routiers est obligatoire. La valeur de l'air occlus doit
être comprise entre 4 et 6 %. Il est recommandé de coupler
l'utilisation d'un plastifiant à tout emploi d'entraîneur
d'air.
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La création d'un réseau de microbulles d'air
accroît considérablement la résistance au gel du
béton.
b- Les hydrofuges de masse (NF EN 934-2)
Les hydrofuges de masse ont pour fonction principale de
diminuer l'absorption capillaire des bétons. Cette diminution de
l'absorption capillaire procure une bonne étanchéité au
béton. Ils peuvent également comporter des matières fines
(type bentonite) ainsi que des agents fluidifiants. Leur action est très
variable suivant leurs compositions, leurs dosages et les types de
bétons auxquels ils sont incorporés. Les temps de prise peuvent
être augmentés. L'efficacité dépend de la nature du
ciment. Cependant, il convient de se rappeler qu'ils ne peuvent pas rendre
étanche un mauvais béton, mal composé, présentant
des vides importants ou des
hétérogénéités.
Ils sont utilisés pour les bétons d'ouvrages
hydrauliques (canaux, murs de fondation, retenues d'eau...)
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c- Les rétenteurs d'eau (NF EN 934-2)
Ces produits ont pour fonction de réguler
l'évaporation de l'eau et d'augmenter ainsi,
l'homogénéité et la stabilité du mélange. Le
ressuage par l'action de ces stabilisants est réduit de 50 %. La
rhéologie du béton frais est améliorée même
dans le cas d'une diminution du volume des fines. La diminution des
résistances à 28 jours par rapport à un béton
témoin est de l'ordre de 20 %. Ces produits, qui sont, entre autres, des
agents colloïdaux ou des dérivés de la cellulose sont
utilisés pour l'exécution de mélanges retardés ou
de mélanges à couler sous l'eau sans délavage.
Les produits de cure
Les produits de cure (norme NF P 18-370) ont pour effet de
protéger le béton frais après sa mise en oeuvre, en
évitant sa dessiccation par évaporation trop rapide de l'eau.
Celle-ci entraînerait une baisse des
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Mémoire de BTS Année 2014 -
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résistances mécaniques, la formation de fissures
de retrait avant prise, un poudroiement et un déchaussement des
granulats. Ces produits sont à base de résines, cires ou
paraffines en émulsion aqueuse, de résines naturelles ou
synthétiques, de cires ou de paraffines dissoutes dans un solvant
pétrolier, de caoutchouc chloré.
Les produits de cure sont des produits que l'on peut
pulvériser sur le béton frais. Il se forme après
application un film continu imperméable qu'il faut ensuite
éliminer par brossage si un revêtement doit être
appliqué sur le béton. Ils sont particulièrement
recommandés pour les bétonnages de routes, pistes, dallages,
planchers et généralement tous les ouvrages pour lesquels le
rapport surface d'évaporation/ épaisseur est
élevé.
II.4 Les atouts de l'usage des adjuvants dans le
Béton
Les adjuvants, produits stratégiques pour la
formulation des bétons, leur apportent une forte valeur ajoutée
pour toutes leurs applications. Ils sont au service de la rhéologie des
bétons frais et sont gage de qualité des bétons durcis et
de durabilité des ouvrages. Fabriquer du béton est une
activité de proximité, dépendante de la géologie
locale pour le choix des granulats, limitée pour le choix du ciment par
le coût financier et environnemental du transport. C'est finalement
l'adjuvant qui permettra de concilier tous ces critères
physicochimiques: dans la formulation, il permet de réguler les
qualités diverses des constituants pour obtenir un matériau
normalisé. Il n'y a pas de solution unique mais des milliers de
solutions spécifiques. Ainsi, tout en améliorant les
résistances, l'adjuvant apporte aussi une régularité dans
le béton : il le rend plus économique, plus
répétable et plus écologique.
? Des catalyseurs d'innovations
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Mémoire de BTS Année 2014 -
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Les adjuvants actuels sont le fruit de nombreuses
évolutions et innovations pour satisfaire de multiples nouvelles
contraintes et exigences. Ils répondent aux propriétés et
performances recherchées par les utilisateurs qui souhaitent des
bétons de plus en plus techniques : fluidité, maintien de
l'ouvrabilité, faible viscosité, fortes cadences de
bétonnage, montées en résistance rapides,
résistances élevées à long terme, esthétique
des parements...
Ils ont permis de catalyser des innovations majeures du monde
de la construction telles que les Bétons à Hautes Performances
(BHP), les bétons autoplaçants (BAP), les Bétons
Fibrés à Ultra Hautes Performances(BFUP) qui offrent des
performances et des propriétés exceptionnelles .Au coeur de la
formulation des bétons, ils permettent d'optimiser les
propriétés et les performances des bétons frais et durcis
et offrent aux bétons de multiples atouts répondant aux
évolutions sociales, économiques et environnementales sans
oublier une multitude d'atouts techniques.
? Atouts sociaux
Les adjuvants participent à l'amélioration des
conditions de travail sur les chantiers et dans les usines de
préfabrication en facilitant la mise enlevure des bétons. La
volonté d'améliorer le confort des utilisateurs sur les chantiers
s'est traduite ces dernières années par une utilisation de
bétons de plus en plus fluides (remplacement progressif des
bétons de classe de consistance S3 par des bétons de classe de
consistance S4 voire S5 et par des
BAP). Les nouveaux superplastifiants par exemple permettent
d'atteindre des fluidités élevées avec un parfait maintien
de rhéologie sans ajout d'eau. Le développement des BAP,
grâce aux adjuvants, a réduit la pénibilité des
opérations de bétonnage en supprimant les pathologies
liées aux nuisances sonores et à la vibration.
? Atouts économiques
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Les adjuvants accroissent la rentabilité des chantiers
et la productivité des usines de préfabrication.
Pour les bétons prêts à
l'emploi
Les superplastifiants confèrent une fluidité et
un long maintien d'ouvrabilité. Le développement de
résistances élevées à court terme améliorant
les cadences de bétonnage et autorisant des décoffrages rapides,
permet de réaliser des chantiers dans des délais plus courts.
En usine de préfabrication
En offrant des résistances mécaniques
élevées au jeune âge, les adjuvants assurent en usine de
préfabrication des gains de productivité, une optimisation des
cycles de production (meilleure rotation des moules grâce à la
réduction des temps de prise et de durcissement) et une réduction
des cycles d'étuvage et des températures d'étuvage. Il en
résulte une réduction des dépenses
énergétiques liées à l'étuvage et une baisse
des coûts de production.
? Atouts environnementaux
Les adjuvants contribuent à la gestion responsable des
ressources naturelles et à l'intégration architecturale des
ouvrages dans leur environnement. Utilisation optimale des ressources
naturelles
Les adjuvants offrent une forte augmentation de la
durabilité des ouvrages et une utilisation optimale et rationnelle des
ressources naturelles. Ils ont permis d'optimiser les dosages en ciment
utilisés. Ils permettent aussi d'économiser l'eau. En effet, les
plastifiants et les superplastifiants réduisent la quantité d'eau
nécessaire à la formulation des bétons de 10 à 20
%. Dans les usines de préfabrication et les centrales à
béton, la logique « zéro déchet » impose, pour
éviter les rejets dans les réseaux d'assainissement, d'utiliser
en circuit fermé les eaux issues des processus de fabrication pour la
formulation des bétons. Les adjuvants permettent
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Mémoire de BTS Année 2014 -
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cette valorisation en maîtrisant en particulier l'effet
des fines présentes dans ces eaux.
Contribution responsable à la gestion des
ressources en granulats
Les adjuvants contribuent pleinement à la gestion de
la ressource en granulats en facilitant l'adaptation de la formulation des
bétons à la problématique de l'offre en granulats naturels
(difficulté d'accès aux gisements, nécessité de
composer avec la nature géologique du minéral) : utilisation de
granulats concassés en substitution des granulats roulés dont la
forme est moins favorable pour l'écoulement des bétons
;utilisation des granulats de roche massive ou des granulats et des sables
locaux offrant parfois des propriétés plus délicates
à maîtriser.
Pour ces matériaux difficiles, les adjuvants doivent
absorber notamment les variations de teneur en fines et
rééquilibrer les incidences sur les propriétés
à l'état frais et durci ; adaptation de la formulation des
bétons aux qualités éventuellement fluctuantes des
constituants des bétons (ciments, fines, additions éventuelles) ;
utilisation de granulats issus de la démolition de béton
(granulats recyclés).
Ils doivent, dans ce cas en particulier, réguler la
demande en eau spécifique de ce type d'agrégats.
Qualité esthétique des
parements
Les bétons adjuvantés apportent des
réponses aux exigences qualitatives et esthétiques croissantes
des architectes. Ils permettent d'élargir l'offre des possibles en
termes de formes, de textures et de teintes des parements. Les
propriétés d'écoulement du béton frais sont
déterminantes pour l'aspect esthétique des parements. Toute
l'expertise de la formulation consiste à maîtriser, grâce
aux adjuvants, les propriétés rhéologiques des
bétons pour obtenir un mélange homogène et cohésif
qui s'écoule parfaitement dans les coffrages et à travers les
armatures, en permettant aux bulles d'air de s'échapper et en
évitant tout phénomène de ségrégation.
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II.5 Modalités de l'utilisation des
adjuvants
L'emploi des adjuvants dépendent du type d'adjuvants.
Nous avons les : ? Plastifiants Réducteurs d'eau
Les produits sont introduits dans l'eau de gâchage. Le
dosage indicatif est de 0,15 à 0,4% selon le but recherché. 0,6
à 1,2% pour les «multi-dosages» selon les effets secondaires.
Comme effets secondaires nous pouvons noter que pour un dosage dose
supérieur à 0,4% du ciment entrainera un retard et/ou air
entraîné.
? Superplastifiant Haut réducteurs
d'eau
Produits introduits soit dans l'eau de gâchage, soit en
cours de malaxage. Le dosage indicatif varie de 0,6 à 5 % selon le but
recherché.
? Accélérateurs de prise
Produit introduit dans l'eau de gâchage. Le dosage
indicatif est de 1 à 3 %
du poids du ciment. Il y a possibilité de l'employer sur
site après transport
moyennant une homogénéisation soignée du
béton.
? Accélérateurs de
durcissement
Produit introduit dans l'eau de gâchage.
Le dosage indicatif est de 0,8 à 2 % du poids du
ciment.
? Retardateurs de prise
Produit introduit dans l'eau de gâchage. Le dosage
indicatif : de 0,2 à 0,5
% du poids du ciment
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? Hydrofuges de masse
Produit introduit dans l'eau de gâchage. Le dosage
indicatif : de 0,5 à 2 % du poids du ciment.
? Entraîneurs d'air
Produit introduit dans l'eau de gâchage mais il y a
possibilité de le verser sur le sable humide à l'entrée du
malaxeur. Le dosage indicatif : de 0,05 à 0,2 % du poids du ciment. Pour
les bétons devant résister aux cycles de gel et de dégel,
la teneur en air entraîné doit se situer entre 4 et 6 %. Du poids
du ciment. Leur utilisation doit être contrôlée
régulièrement à l'aide d'un aéromètre et
l'espacement entre les bulles doit être régulier et faible.
Ces informations sont fournissent à titre indicatif
par la Synad, il faudra cependant respecter les dosages indiqués sur les
fiches techniques des produits utilisés ainsi que les paramètres
de formulation.
III. Etude de cas d'une réalisation de
radier général
a. Définition
Un radier par définition est une fondation
superficielle constituée d'une semelle générale couvrant
toute la surface du sol du bâtiment et parfois débordant par
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consoles extérieures. Le radier se trouve justifier si les
semelles continues ou isolées deviennent très larges en raison
:
· De la faible capacité portante du sol
· Des charges élevées du bâtiment
· Du rapprochement des poteaux
· De la profondeur à atteindre pour fonder sur un
sol résistant
· Des charges excentrées en rive de
bâtiment
Notre étude c'est porte sur une réalisation du
radier d'un bâtiment R+3 avec sous-sol à usage bureau. Le chantier
se trouve à Almadie et est sous la responsabilité par la
société Mendy & Brothers MB.
Au cours de la réalisation de ce radier, on a
incorporé de l'adjuvant dans le béton pour rendre ce dernier
étanche car il y a une nappe phréatique. L'adjuvant
utilisé est un hyfrofuge de masse.
Présentation des matériaux utilisés
pour le radier
· Ciment Dangote R 42,5
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? Sable
? Gravier
? Eau
? Sika Hydrofuge
Lors du gâchage à la bétonnière du
béton.
b. Calcul de volume du radier Surface :
18 x 15 = 270m2 Epaisseur : 50cm
Volume : 270 x 0,50 = 135m3
Volume radier = 135m3
c. Calcul des matériaux du
béton
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Le radier est dose à 350kg/m3
? Ciment : 135 x 350 = 47 250Kg
soit 945 Sacs de 50kG ? Gravier :
135 x 0,800 = 108m3 ? Sable :
135 x 0,400 = 54m3 ? Adjuvant :
0,02 x 47 250 = 945Kg
d. Devis estimatif
|
Matériaux
|
Quantité
|
Prix Unitaire
|
Prix Total
|
TOTAL
|
|
Ciment Kg
|
47 250
|
3 100
|
2 929 500
|
5 035 500 F
|
|
Gravier en m3
|
108
|
16 000
|
1 728 000
|
|
Sable en m3
|
54
|
7 000
|
378 000
|
|
Adjuvant de 210Kg
|
945
|
701 800
|
3 509 000
|
3 509 000 F
|
|
8 544 500 F
|
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Mémoire de BTS Année 2014 -
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CONCLUSION
En somme, l'objectif de ce mémoire est de traiter des
adjuvants dans le béton plus précisément leur
différentes utilisations, en mettant en évidence d'abord un
aperçu sur le béton qui est un matériau découlant
de l'assemblage en proportion bien définies de sable, ciment et eau,
ensuite parler des adjuvants qui peut être définit comme
étant un produit dont l'incorporation se fait à faible dose dans
le béton, qui permet de lui confèrent des aptitudes .Ils montrent
l'impact et l'importance de l'adjuvant dans le béton notamment en
modifiant son comportement ,son ouvrabilité, son temps de prise et de
durcissement ainsi que certaines propriétés. Ces modifications
facilitent fortement la mise en oeuvre dans les chantiers, donnent aux
bétons de nouvelles aptitudes souvent impératives dans certains
projets de constructions. Certes, les atouts qu'apportent les addictifs dans le
béton sont non négligeables mais leur l'ajout n'influence-t-il
pas sur les matériaux de base du béton ?
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