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RÉSUMÉ
Le béton est fabriqué à partir de ciment, de granulats et d'eau. Et ses propriétés dépendent directement de sa formulation. Un besoin de propriétés spécifiques peut aboutir à des modifications de formulation. Cet article présente tous les aspects liés à la formulation, depuis le choix des composants, jusqu'aux méthodes utilisées. Et il conclut sur les méthodes de contrôle par l'essai des bétons obtenus.
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Gérard BERNIER : Maître de Conférences à l’École nationale supérieure de Cachan
INTRODUCTION
Le béton, depuis son origine, a été réalisé à partir des composants de base que sont : le ciment, l’eau et les granulats. Les romains le confectionnaient à partir de chaux, de céramique écrasée et de sable volcanique (Vitruvius « de Architectura » 1er siècle av. J.C.). Le Panthéon de Rome, an 124 après J.C., est couvert par une gigantesque coupole en béton [1]De Architectura..
Si le matériau est plastique donc moulable lors de sa fabrication, il acquiert ses propriétés au cours du temps. Une fois mature, le béton doit être considéré comme un composite constitué de granulats et d’une pâte de ciment durcie, dont les propriétés dépendent, pour une grande part, de sa formulation.
L’évolution des connaissances du matériau, les exigences nouvelles en matière de propriétés ont incité les chercheurs et les utilisateurs à introduire dans les formulations de nouveaux « produits » afin d’obtenir des propriétés singulières. Ainsi assiste-t-on à une explosion de la gamme des bétons pour répondre aux demandes des industriels. En retour, les maîtres d’œuvre, s’appropriant les connaissances de ces nouveaux matériaux, proposent des ouvrages innovants. Il s’agit réellement d’une révolution dans la mesure où le matériau est conçu en fonction d’un nombre de critères de plus en plus important et par conséquent des formulations différentes seront définies pour chaque ouvrage.
Toutefois, il ne faut pas se faire d’illusion, la formulation élaborée résulte le plus souvent d’un compromis répondant au mieux aux propriétés recherchées. Après avoir établi la composition théorique, et bien souvent avec l’aide de l’expérience, il sera nécessaire de réaliser et de faire évoluer la formule en laboratoire, avant de la tester dans un processus industriel jusqu’à la mise en œuvre.
Pour éviter des formulations de béton inadaptées, le législateur encadre de plus en plus celles-ci en définissant des limites de formulation. Les dernières normes européennes à statut de normes françaises (ou, à défaut, les normes françaises en vigueur) seront prises pour référence dans ce document. L’évolution rapide de ce domaine incitera donc le lecteur à prendre en compte les dernières normes en vigueur sur ce sujet.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de août 1984 par Michel ADAM, Joseph BENSIMHON, Guy COQUILLAT, Jacques DARDARE, Georges DREUX, Jean-François FERRIOT, Francis GORISSE, René LESAGE, Roger LACROIX
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1. Critères de base pour la formulation des bétons
La formulation des bétons fait intervenir de nombreux critères aussi bien techniques qu’économiques. Ces critères, hypothèses de travail, peuvent être regroupés en cinq classes :
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l’environnement de l’ouvrage au cours de son fonctionnement ;
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les caractéristiques géométriques de l’ouvrage ;
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les caractères spécifiques du matériau frais, durcissant et durci ;
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les conditions de fabrication et de mise en œuvre du béton frais ;
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les matériaux à disposition localement.
À partir de ces cinq classes de critères, il est nécessaire d’établir les spécifications du matériau dont certaines ne sont pas toujours parfaitement compatibles. Tous les cas ne seront pas présentés ici, car trop nombreux, mais les éléments essentiels à l’établissement des formulations seront fournis.
1.1 Environnement des ouvrages
Contrairement aux idées reçues, les bétons sont plus ou moins altérés par l’environnement dans lequel ils sont immergés. La compréhension des mécanismes de dégradation aussi bien du béton que des armatures de renforcement, ainsi que les multiples possibilités de formulation, ont incité le législateur à définir des classes d’exposition des bétons, afin de garantir au mieux la pérennité des ouvrages.
Cinq classes d’exposition (tableau 1) permettent d’établir les critères de formulation des bétons. Les formulations doivent satisfaire, au minimum, aux critères des classes définies (Annexe F, EN 206-1 : 2002). Plusieurs classes d’exposition peuvent être affectées à l’ouvrage ; dans ce cas, il sera nécessaire d’établir une formulation qui satisfera aux plus exigeants des critères définis pour chaque classe.
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Non agressif
Environnement sans agression particulière pour le béton non armé ou environnement sec pour le béton armé.
Exemplevoile intérieur de bâtiment avec humidité de l’air ambiant faible.
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Carbonatant
Environnement où la carbonatation des bétons peut amener des désordres, à court ou moyen terme, comme la corrosion des...
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Critères de base pour la formulation des bétons
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - VITRUVE (traduction) - De Architectura. - (De l’architecture), Édit. Perrault, Édit. Nizard, Paris 1852 www.archi-med.com/pdf/textes/pouzzolane.pdf
-
(2) - * - Maturométrie [Béton hydraulique] C 2 235, § 4.1.
-
(3) - * - Retrait [Béton hydraulique] C 2 235, § 1.4.
-
(4) - * - Retrait thermique [Béton hydraulique] C 2 235, § 2.2, C 2 240, § 3.4.
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(5) - * - Retrait hydraulique du béton après durcissementC 2 240, § 3.3.
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(6) - BARON (J.), OLLIVIER (J.P.) - La durabilité des bétons. - Collection ATILH, École française du béton, Presses de l’École nationale des ponts et chaussées (1992).
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NORMES
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Béton – Partie 1 : spécification, performances, production et conformité. Indice de classement : P18-325 - NF EN 206-1 - 02-02
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Méthodes d’essais des ciments – Partie 2 : analyse chimique des ciments. Indice de classement : P15-472 - NF EN 196-2 - 08-95
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Ciment – Partie 1 : composition, spécifications et critères de conformité des ciments courants. Indice de classement : P15-101-1 - NF EN 197-1 - 02-01
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Adjuvants pour béton, mortier et coulis – Partie 2 : adjuvants pour bétons. Définitions et exigences. Indice de classement : P18-342. - NF EN 934-2 - 04-98
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Adjuvants pour béton, mortier et coulis – Partie 2 : adjuvants pour béton – Définitions, exigences, conformité, marquage et étiquetage. Indice de classement : P18-342 - NF EN 934-2 - 09-02
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Essais pour déterminer les caractéristiques mécaniques et physiques des granulats – Partie 6 : détermination de la masse volumique réelle et du coefficient d’absorption d’eau. Indice de classement : P18-650-6 - ...
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