Le béton est un mélange de plusieurs composants : ciment, eau, air, granulats
et, le plus souvent, adjuvants qui doivent constituer un ensemble homogène. Les
composants sont très différents : leurs masses volumiques vont, dans les bétons
courants, de 1 (eau) à 3 (ciment) t/m3 ; les dimensions de leurs
grains s’échelonnent de 0,5 µm (grains les plus fins du ciment) à 25 mm
(gravillons).
Dans les bétons où une très grande compacité est recherchée (bétons HP par
exemple), la dimension des éléments les plus fins peut descendre en dessous de
0,1 µm (fillers, fumée de silice).
De même les granulats très légers ont des masses volumiques inférieures à 100
kg/m3.
La pâte (ciment + eau), élément actif du béton enrobe les granulats.
L’objectif est de remplir les vides existants entre les grains. La pâte joue le
rôle de lubrifiant et de colle.
La confection d’un béton approprié à sa destination consiste, à partir
d’études graphiques ou expérimentales, à déterminer la composition granulaire et
le dosage des divers constituants.
■ Le ciment
Le choix du type de ciment et son dosage dépendent à la fois des performances
recherchées (résistance mécanique, résistance aux agents agressifs, apparence)
et de la nature des autres composants (granulométrie des granulats).
Dosage en ciment : les critères
Le dosage en ciment
est un choix délicat qui dépend de plusieurs critères tels que le type de béton,
la destination de l’ouvrage, la résistance requise, les granulats utilisés...
Le dosage n’est pas déterminé par un calcul théorique absolu, mais il
résulte de l’application de règles dont la valeur a pu être appréciée à l’usage
et vérifiée expérimentalement.
Dosage en ciment et résistances mécaniques
Le
dosage en ciment a une influence directe sur les résistances mécaniques du
béton. Toutes autres conditions égales par ailleurs, on peut dire que dans une
certaine plage (150 à 400 kg/m3 de béton) la résistance est sensiblement
proportionnelle au dosage en ciment C.
■ L’eau
Nécessaire à l’hydratation du ciment, elle facilite aussi la mise en œuvre du
béton (effet lubrifiant) dans la mesure où on n’abuse pas de cette influence par
un excès d’eau qui diminue les résistances et la durabilité du béton.
L’eau
doit être propre et ne pas contenir d’impuretés nuisibles (matières organiques,
alcalis). L’eau potable convient toujours. Le gâchage à l’eau de mer est à
éviter, surtout pour le béton armé. La quantité d’eau varie avec un très grand
nombre de facteurs (teneur en ciment, granulats, consistance recherchée du béton
frais) ; elle est en général comprise entre 140 et 210 l/m3. Il
convient de tenir compte de l’eau apportée par les granulats. Il est souvent
utile de contrôler la plasticité à l’aide d’essais simples connus.
Le
rapport E/C est un critère important des études de béton ; c’est un paramètre
essentiel de l’ouvrabilité du béton et de sa qualité : résistance mécanique à la
compression, durabilité.
■ Les granulats
On peut distinguer les granulats naturels (roulés ou concassés) et
artificiels. La gamme des granulats s’est considérablement étendue ; à côté des
granulats courants, des granulats spéciaux sont apparus pour des usages
spécifiques :
• durs pour des bétons soumis à une forte usure : sols
industriels, routes à grande circulation ;
• légers pour isolation thermique
et allègement des structures ;
• réfractaires, à faible coefficient de
dilatation thermique ;
• colorés pour les bétons apparents.
Les
granulats doivent être des matériaux de qualité et satisfaire notamment deux
exigences :
– la propreté, particulièrement importante pour les sables ; la
teneur en fines argileuses doit être strictement limitée ;
– la
granulométrie, propriété géométrique essentielle d’un granulat, dont le bon
choix est déterminant dans la recherche d’un béton compact.
Les granulats
utilisés pour réaliser un béton doivent permettre d’une part de remplir
correctement et en totalité le moule ou le coffrage et, d’autre part, d’assurer
un enrobage correct des armatures.
En outre, au voisinage des parois, les
distances entre les plus gros grains laissent des vides plus importants que dans
la masse du béton. Il est donc nécessaire de délimiter la taille maximale des
grains en tenant compte de ce phénomène.
La satisfaction de ces exigences
impose une limitation de dimension pour le plus gros granulat (D) en fonction de
:
• la plus petite dimension de l’ouvrage «h» : D < 0,25 h
•
l’espacement entre les deux armatures les plus rapprochées « e » : D < e –
0,5 (en cm) ;
• l’enrobage des armatures « d » : D < 0,65 d.
■Les adjuvants
Les adjuvants sont de plus en plus utilisés. Ils modifient les propriétés des
bétons – et des mortiers – auxquels ils sont ajoutés.
Par exemple, l’emploi
des plastifiants-réducteurs d’eau et des superplastifiants facilite la mise en
place du béton dans les pièces minces fortement armées, ainsi que la réalisation
des bétons de hautes performances.
Les accélérateurs de prise facilitent le
bétonnage par temps froid, tandis que les retardateurs de prise sont utiles pour
le bétonnage par temps chaud.
