OMM-CLIC
La méthode du mortier de béton équivalent (MBE) études expérimentales
MISE EN ŒUVRE DU BETON
PREPARATIONS DES ELEMENTS
LES COFFRAGES ( LES MOULES )
Les coffrages doivent être stables suffisamment rigide pour pouvoir supporter la pression du béton frais. Ils doivent aussi être étanches pour éviter la perte d’une partie de l’eau de gâchage. S’ils ont été déjà utilisés, ils doivent être nettoyés, traiter avec des agents de démoulage. Etre humidifiés s’ils sont en bois pour éviter l’absorption d’une partie de l’eau de gâchage.
LES ARMATURES
Les armatures préparées à l’avance doivent être bien calées et bien positionnées tout en respectant les enrobages prévus.
COULAGE DU BETON
Les précautions à prendre lors du coulage sont :
Limiter la chute libre du béton pour éviter la ségrégation ;
Prévoir des couches horizontales successives d’épaisseur n’excédant pas 80cm ;
Maintenir une vitesse de bétonnage aussi constante que possible ;
Vérifier le bon enrobage des armatures ainsi que l’étanchéité de l’ensemble ;
Eviter la mise en place de béton lors de forte pluie.
SERRAGE DU BETON
Il a pour but de faciliter l’arrangement optimal des grains des différent s constituants pour obtenir le maximum de compacité pour l’ensemble mise en place. Le serrage permet aussi le bon remplissage des cavités entre les grains et les armatures et entre les armatures et les coffrages. Un bon serrage permet le bon enrobage des a rmatures même pour les bétons fermes.
LE PIQUAGE
Réaliser avec de simple tige avec lequel on pique l’ensemble mise en place. Ce moyen de serrage n’est conseillé que pour les cas exceptionnels des petites pièces à fabriquer ou pour les éprouvettes d’essais.
LE DAMAGE
Il consiste à compacter le béton de faible épaisseur (n’excédant pas 25 cm à l’aide d’une dame). Ce moyen de serrage est surtout utilisé pour la confection de dalle de support.
VIBRATION INTERNE DU BETON OU PERVIBRATEUR
On utilise des aiguilles vibrantes ou pervibrateur qui peuvent être électrique ou pneumatique de diamètre variant de 25 à 100 mm. Les pervibrateurs de 25 à 70 mm de diamètre sont utilisés pour des volumes de béton n’excédant pas 1 m3 et dont la granulométrie est inférieure à 25mm. Les aiguilles de plus de 70 mm sont utilisées pour des volumes de 10 à 30 m3 et avec des granulométries supérieures.
VIBRATION EXTERNE
Vibrateur de coffrage
Les vibrateurs de coffrage sont destinés pour les ouvrages de faible épaisseur ou à l’inverse d’hauteur importante. Ils sont aussi utilisés dans les ouvrages avec une très forte densité d’armature dont il est pratiquement impossible d’’utiliser les pervibrateurs.
Vibrateur de surface
Cette technique est utilisée pour la confection de dalle ou de chaussé en béton dont l’épaisseur ne dépasse pas 20 à 25 cm. Ce mode de serrage consiste à déplacer à la surface du béton une règle munie d’un vibrateur.
CURE DE BETON
La cure de béton est la protection à apporter pour éviter sa dessiccation et lui ass urer une maturation satisfaisante (prise et durcissement).
Les traitements de cure sont des moyens simples tels que : humidification répété de la surface, mise en place de bâché plastique, pulvérisation de produit de cure qui constitue un film imperméable mince facilement reconnaissable par sa couleur.
PROPRIETES ET CARACTERISTIQUES DU BETON
Pour optimiser l’utilisation du béton, il faut bien connaitre ses caractéristiques à l’état frais ainsi qu’à l’état durci.
PROPRIETE DU BETON A L ’ ETAT FRAIS
La propriété essentielle du béton à l’état frais est son ouvrabilité qui est caractérisé par sa consistance. Les méthodes les plus utilisés pour évaluer la consistance du béton sont : l’affaissement au cône d’Abrams et l’étalement à la table de secousse.
AFFAISSEMENT AU CONE D ’ABRAMS
Le béton frais est compacté dans un moule en forme de tronc selon la norme NFP 18 451. Lorsque le cône est soulevé, l’affaissement du béton permet de mesurer sa consistance.
Fluage
Lorsqu’il est soumis à l’action d’une charge de longue durée, le béton se comporte comme un matériau visco-élastique. La déformation instantanée qu’il subit au moment de l’application de la charge est suivie d’une déformation lente ou différée qui se stabilise après quelques années. C’est ce que l’on appelle le fluage. Le fluage est pratiquement complet au bout de 3 ans. Au bout d’un mois, les 40 % de la déformation de fluage sont effectués et au bout de six mois, les 80%.
Estimation de la déformation de fluage: Δl = 4 à 5 ‰ longueur. Cette déformation varie surtout avec la contrainte moyenne permanente imposée au matériau.
COMPOSITION ET DOSAGE DU BETON
L’étude de la composition d’un béton, consiste à définir le mélange optimal des différents granulats dont on dispose ainsi que le dosage en ciment et en eau, afin de réaliser un béton dont les qualités soient celles recherchées pour la construction de l’ouvrage ou de partie d’ouvrage en cause.
En général, il n’existe pas de méthode de composition du béton qui soit universellement reconnue comme étant la meilleur. La composition du béton est toujours le résultat d’un compromis entre une série d’exigence généralement contradictoire.
De nombreuse méthode de composition ont été élaborée entre autre : la méthode de Valette, Faury, Bolomey, Abrams, Joisel, Dreux-Gorisse et la méthode Baron. Quelque soit la méthode de composition utilisée, la composition déterminée en laboratoire doit être contrôlée et adaptée ultérieurement aux conditions réelles du chantier.
Nous avons adopté la méthode composition du béton selon DREUX-GORISSE dans cet ouvrage.
METHODE DE CALCUL DE LA COMP OSITION DU BETON S ELON D REUX G ORISSE
DONNEES DE BASE
Nature de l’ouvrage
La connaissance de la nature de l’ouvrage est nécessaire : ouvrage ma ssif ou au contraire élancé et de faible épaisseur, faiblement ou très ferraillé. Il sera nécessaire de connaître l’épaisseur minimale et les dispositions des armatures dans les zones les plus ferraillées : distance minimale entre elles et couvertures par rapport au coffrage.
Résistance souhaité
On demandera en général, une résistance nominale à la compression à 28 jours Rb28 et compte tenu des dispersions et de l’écart quadratique, il faudra viser une résistance moyenne à 28 jours : Rb= Rb28 + 15% ou Rb= 1,15.Rb28.
Dosage en granulats
Dosage en pour centage ( en volume absolu) des granulats
L’étude des mélanges granulaires a montré que quelque soit le mélange en sable et en gravier, la granularité du mélange obtenu peut être représentée et approchée par deux segments de droite. Cette courbe simplifiée est une modélisation de la courbe réelle.
Ligne de par tage
Une méthode graphique appelée la ligne de partage permet de déterminer les proportions de graviers et de sable. La ligne de partage joint le point d’ordonnée 95% de la courbe granulaire de plus petit granulat au point d’ordonnée 5% de la courbe granulaire du plus gros granulat. Le point d’intersection entre cette ligne et la courbe théorique du mélange optimum indique les proportions en pourcentage de volume absolu de sable et de gravier. Ces proportions sont lues sur le pourcentage de tamisât correspondant à ce point d’intersection. Ce pourcentage indique la proportion de sable, le complément donne la proportion du gravier.
Dosage en masse des granulats
Coefficient de compacité
La meilleure compacité est obtenue en vérifiant les proportions du mélange granulaire. Mais indépendamment de cela, elle dépend également du diamètre D des granulats, des conditions de vibration du béton et de sa plasticité. On choisira une valeur approximative de ᴦ dans le tableau suivant.
LA METHODE DU MORTIER DE BETON EQUIVALENT (MBE)
BUT DE LA METHODE MBE
La méthode MBE doit permettre de déduire le comportement rhéologique du béton sur base de l’étude de son mortier-béton-équivalent. L’intérêt de la méthode est de pouvoir réduire les essais sur béton frais qui impliquent des besoins importants en personnel, en matériaux et en temps.
Elle permet donc à partir d’essais sur mortier d’évaluer l’effet d’un changement de nature ou de dosage d’un des constituants sur la consistance du béton correspondant afin d’anticiper le comportement rhéologique des bétons sur le chantier pour prévoir la formulation du béton qui réponde le mieux au cahier des charges.
Cette nouvelle méthode contribue à identifier l’adjuvant conduisant à la meilleure solution technico-économique, celui présentant le meilleur maintien rhéologique et définit son mode d’introduction le mieux adapté au besoin.
PRINCIPE GENERAL DE L A METHODE
Le principe de la méthode MBE est basé sur le fait qu’il existe une corrélation simple reliant les propriétés rhéologiques d’un béton au mortier qui le compose. Cependant, le mortier qui joue un rôle sur la rhéologie du béton n’est pas directement le mortier déduit du béton. En effet, dans un béton, une partie de la pâte et des grains de sable adhère aux gravillons et ne participe pas à la rhéologie. Le MBE (Mortier de Béton Equivalent), est le nom donné au mortier qui participe à la rhéologie. Il peut être obtenu expérimentalement en tamisant le béton frais au tamis de 5 mm. La compos ition du MBE qui conduit aux même propriétés rhéologiques que celle du mortier tamisé est déduite de celle du mortier du béton en corrigeant la quantité de sable de manière à ce que la surface granulaire du MBE soit la même que celle du béton.
Les propriétés rhéologiques sont mesurées par la mesure d’affaissement au cône d’Abrams pour le béton et par la mesure d’affaissement et l’étalement au mini -cône pour le MBE. L’avantage de mesurer sur MBE à la fois l’affaissement et l’étalement permet de balayer une large plage de consistance.
DOMAINES D ’ UTILISATION
Influence de l’adjuvantation
Une corrélation établie à partir d’une formule de référence permet d’évaluer l’efficacité de différents adjuvants d’une même famille (plastifiant réducteur d’eau, superplastifiant ou haut réducteur d’eau) et de déceler une éventuelle incompatibilité (raidissement brutal par exemple). Il est donc possible d’étudier sur MBE l’influence du dosage d’un adjuvant ou de comparer l’efficacité de ces différents adjuvants. Il est également possible de simuler sur MBE l’incidence du mode d’introduction de l’adjuvant en centrale.
Influence de la température
Il est possible, à partir d’une droite de corrélation établie en laboratoire à 20°C (béton et MBE à 20°C), d’anticiper le comportement rhéologique d’un béton produit à une température comprise entre 10°C et 30°C par des mesures sur MBE avec un risque d’erreur limité à 3 cm sur l’affaissement béton par exemple.
Essais d’évaluation du comportement rhéologique
Essais d’affaissement au mini – cône
Utiliser un mini-cône dont la paroi intérieure est propre et légèrement humidifié. La surface d’étalement sur la plaque de base doit également être propre et légèrement humidifié (sans qu’il ne subsiste de l’eau résiduelle sur la plaque).
Pendant le remplissage, le moule est appuyé fermement sur la plaque de base. Au moyen d’une pelle creuse, introduire le mortier dans le moule en trois couches d’épaisseurs équivalentes. Pour chacune des couches, piquer 15 fois le mortier (sauf dans le cas de mortier auto-plaçant ou fluide) à l’aide de la tige de piquage métallique, en répartissant les enfoncements sur la surface du mortier et en faisant pénétrer la tige dans la couche sous-jacente s’il y a lieu.
Araser en roulant la tige de piquage sur le bord supérieur du moule. Eviter pendant cette opération un compactage supplémentaire du béton. Puis soulever le cône le plus verticalement possible en 2 secondes, avec précaution, lentement et sans secousses.
Après démoulage, procéder dans la minute à la lecture de l’affaissement au centre de la partie supérieure du mortier à l’aide d’un réglet métallique gradué en mm. La valeur mesurée sera arrondie au demi-centimètre près.
Essais d’étalement au mini – cône
La mesure de l’étalement est effectuée juste après celle de l’affaissement, sur le même échantillon affaissé précédemment. Elle s’effectue à l’aide du matériel défini précédemment selon 3 diamètres pour les mortiers fermes à très plastiques et selon 2 diamètres orthogonaux pour les mortiers fluides à auto-plaçants. La valeur de l’étalement est la moyenne de ces valeurs arrondie au centimètre près.
Ces procédures sont valables à toutes les échéances retenues. Pour les suivis rhéologiques dans le temps, remettre après essai un maximum de mortier dans le bol du malaxeur et le couvrir d’un linge humide ou d’un film plastique en attendant l’échéance suivante. Il est important de bien remalaxer 15 secondes à petite vitesse avant chaque nouvel essai.
CARACTERISATIONS DES MATIERES PREMIERES
Les matières premières utilisées pour la réalisation de l’essai d’application de la méthode MBE sont composées de granulats de fabrication artisanale. On a utilisé du granite, du sable de rivière, du ciment CEM I de la Société Lafarge et deux adjuvants de type plastifiant.
Les caractéristiques physiques et chimiques doivent être déterminées afin d’utiliser les matériaux dans les meilleurs conditions.
LES GRANULATS
LE GRAVIER
C’est un gravier de classe 5/25 provenant de la carrière d’Ambohimahitsy. Afin d’optimiser son utilisation, nous avons caractérisé le gravier.
Analyse gr anulométrique et coefficient d’aplatissement
Principe de l’essai
La masse M de l´échantillon pour essai doit être comprise entre 300D à 500D, avec M exprimé en kilogrammes et D la plus grande dimension spécifiée en millimètres.
L´essai consiste à fractionner au moyen d´une série de tamis un matériau en plusieurs classes granulaires de tailles décroissantes. Les masses des différents refus ou celles des différents tamisats sont rapportées à la masse initiale de matériau, les pourcentages ainsi obtenus sont exploités, soit sous leur forme numérique, soit sous une forme graphique (courbe granulométrique).
Pour le coefficient d’aplatissement, on effectue un deuxième tamisage des différentes classes granulaires d/D, sur des grilles à fentes parallèles. Le coefficient d´aplatissement de chaque classe granulaire d/D correspond au passant du tamisage sur la grille à fentes d´écartement d/1,58, exprimé en pourcentage. Le coefficient d´aplatissement global de l´échantillon est égal à la somme pondérée des coefficients d´aplatissement des différentes classes granulaires d/D composant l’échantillon.
LES ADJUVANTS
CRYSO FLUID OPTIMA 100
CRYSO FLUID OPTIMA 100 est un plastifiant réducteur d’eau à fonction superplastifiant de nouvelle génération à base de phosphonate modifié. Sa structure moléculaire spécialement mise au point lui confère des propriétés exceptionnelles dans le domaine de l’adjuvantation des bétons. CRYSO FLUID OPTIMA 100 permet de très longs maintiens d’ouvrabilité à tous niveaux de consistance par rapport aux adjuvants classiques. Il est ainsi particulièrement adapté au pompage des sur de longues distances.
Mode d’emploi
La plage de dosage est de 0,3 à 5 kg pour 100 kg de ciment. Il est courant de doser ce produit à 1% du poids du ciment. Ce produit est totalement miscible à l’eau. Il doit être introduit dans le malaxeur en même temps que l’introduction de l’eau de gâchage.
L’efficacité maximale de ce produit doit être déterminée par des essais de convenance prenant en compte les caractéristiques rhéologiques et les performances mécaniques souhaités pour le béton. Selon les applications prévues, il est possible d’utiliser ce produit en synergie avec d’autres adjuvants CRYSO.
POZZOLITH 390 N
Le POZZOLITH 390 N Fluidifiant est un liquide prêt à l’emploi qui permet d’obtenir un béton de haute qualité. Il réduit la teneur en eau pour une consistance donnée. IL facilite la mise en œuvre du béton et les opérations de finition. C’est un agent multidosage qui évite, à dosage élevé, des retards de prise importants.
F ORMULATION 5 A=16 CM
Dans cette formulation, on a gardé la composition des granulats du béton de la formulation 4. Mais ce béton a une consistance fluide car on a ajusté le dosage en eau jusqu’à obtenir un affaissement au cône d’Abrams A=16cm. L’utilisation des adjuvants fluidifiants est alors indispensable pour garder la performance du béton.
Le dosage en eau théorique de la formulation 5 est E= 234 litres. Les dosages en masse des granulats sont les mêmes pour Vꞌ = 1000 + (234 – 216) = 1018 litres
Table des matières ‘La méthode du mortier de béton équivalent‘
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
LISTE DES PHOTOS
LISTE DES ABREVIATIONS ET SYMBOLES
INTRODUCTION GENERALE
ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
CHAPITRE .I GENERALITES SUR LE BETON
CHAPITRE .II FABRICATION DU BETON
CHAPITRE .III MISE EN ŒUVRE DU BETON
CHAPITRE .IV PROPRIETES ET CARACTERISTIQUES DU BETON
CHAPITRE .V COMPOSITION ET DOSAGE DU BETON
CHAPITRE .VI LA METHODE DU MORTIER DE BETON EQUIVALENT (MBE) ETUDES EXPERIMENTALES
CHAPITRE .VII CARACTERISATIONS DES MATIERES PREMIERES
CHAPITRE .VIII FORMULATION DU BETON ET MORTIER DE BETON EQUIVALENT
CHAPITRE .IX ETUDES DES CORRELATIONS ENTRE LES PROPRIETES DES BETONS ET DES MBE CORRESPONDANTS
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIES
ANNEXES
TABLES DES MATIERES
