LE BETON LEGER

La norme NF EN 206-1[41] définit les bétons légers comme ayant une masse volumique après séchage entre 800 et 2100 kg/m. L’emploi de granulats légers a pour première conséquence une diminution de 20 à 30 % de la masse volumique des bétons. A titre de comparaison, la masse volumique d’un béton hydraulique est de l’ordre de 2300 kg/m alors qu’elle se situe autour de 1600 kg/m pour un béton d’argile expansée, entre 600 et 900 kg/m pour un béton de bois et qu’elle varie entre 350 et 650 kg/m pour un béton cellulaire (norme NF P 14- 306). L’intérêt est d’avoir un matériau facile à mettre en œuvre lorsqu’il est vendu manufacturé sous forme de parpaings. Les bétons légers sont utilisés dans le domaine du confort thermique et acoustique d’une habitation et même comme éléments porteurs de charges qui permettent d’alléger la construction [42].

CATÉGORIE DES BÉTONS LÉGERS 

Les bétons caverneux

Par définition, ces bétons sont constitués par un squelette de granulats légers ou non dont la grosseur est strictement pareille. A cela s’ajoute la pâte de liant conçue à faire l’enrobage de ces éléments constitutifs et leur collage mutuel. Il s’agit effectivement des bétons où l’on a enlevé tout ou une partie de l’élément fin et du liant correspondant servant à son enrobage. L’air y est emmagasiné entre les granulats et également dans les granulats si ces derniers se trouvent dans la typologie poreuse.

Les bétons pleins de granulats légers

Il s’agit de bétons pleins classiques où les granulats normaux ont été changés en granulats légers. Théoriquement, l’air est emmagasiné seulement dans les granulats, les vides entre les granulats étant supposés nuls.

Les bétons cellulaires

Ces bétons sont des matériaux formés d’un mortier à liant hydraulique où on provoque la naissance de petites bulles d’air. Cette création se base sur une technique d’exploitation des bulles qui se fait par voie chimique ou une opération physique pendant le malaxage. L’air y est renfermé dans la pâte de mortier. Afin qu’on soit strict dans cette opération, ces bétons sont relatifs à des mortiers cellulaires. I

CÔTÉS POSITIF DES BÉTONS LÉGERS DANS LA CONSTRUCTION

Leur légèreté

La légèreté des bétons légers vis à vis d’autres bétons courants crée une économie au niveau de : Page- 34 Reformulation de la composition de béton léger de pouzzolanes naturelles ESPA / SMM  La valeur des fondations : la réduction du poids mort des éléments en bétons légers engendre une diminution en effectif des ouvrages de fondation.  Les valeurs de structures et coffrages : les éléments constitutifs de structures s’avèrent aussi diminués en dimension ainsi que dans les renforcements même pour les coffrages.  La main d’œuvre et la manutention : il y a également une réduction de la qualité du nombre du personnel et les engins utilisés dans les opérations. II.2.Isolation thermique et résistance au feu L’isolation thermique offerte par les bétons légers et qualitativement supérieure à celle des bétons courants. L’utilisation des bétons légers permet une réduction précise des pertes d’énergie thermique en facilitant le gain de simplicité morphologique des éléments et les dispositions constructives. Les propriétés d’isolation et la faible dilatation thermique des bétons légers entraînent la résistance au feu. II.3.Résistance mécanique en compression convenable Dans la plupart des cas, la résistance en compression des bétons légers est assez proche de celle des bétons courants. Cela entraîne une utilisation convenable dans la fabrication de béton de structure. Par contre, les bétons de résistance plus ou moins moyenne s’utilisent ordinairement dans la construction d’éléments uniquement non porteurs. La perméabilité est immédiatement apparue comme un paramètre clé du comportement mécanique. Son rôle a été effleuré dans le chapitre 1. La nature de la porosité du matériau a également été considérée compte tenu de ses répercussions sur le comportement mécanique. II.4.Résistance à la traction et à la flexion Pour les éléments de préfabrications, il s’avère plus judicieux de procéder à la mesure de la résistance à la traction et à la flexion. Ceci étant afin d’avoir une certaine fiabilité quant à leurs usages constructifs.

CÔTÉS NÉGATIFS DE L’UTILISATION DES BÉTONS LÉGERS

Les côtés négatifs de l’utilisation des bétons légers sont causés par le manque de maîtrise dans la confection pratique de ces matériaux. A cette lacune s’ajoute parfois l’absence de règles de construction. Ces inconvénients se manifestent pratiquement par l’existence de la fissuration d’éléments constitutifs des ouvrages ou par l’insuffisance de résistance. On doit reconnaître que le béton léger reste toujours un matériau relativement nouveau pour la majorité des pays. Cette nouveauté constitue une justification de l’insuffisance de la maîtrise et de la gestion parfaite dans toutes les opérations pratiques. IV. DIFFÉRENTS EMPLOIS DES BÉTONS LÉGERS Nous pouvons retenir leurs utilisations :  en murs banchés porteurs, Page- 35 Reformulation de la composition de béton léger de pouzzolanes naturelles ESPA / SMM  en forme de pente pour toiture-terrasse, pour isoler le gros œuvre contre les variations de température sans trop le surcharger,  en éléments préfabriqués très divers : hourdis, poutrelles alvéolées, grands panneaux pour planchers, dallettes pour sous-couches isolantes ou pour protéger l’étanchéité bitumineuse des toitures-terrasses,  en blocs creux pour murs porteurs ou pour remplissages.

LES BÉTONS LÉGERS DE POUZZOLANES NATURELLES 

La pouzzolane

Les pouzzolanes sont des matériaux naturels ou artificiels riches en silice et en alumine capables de réagir avec la chaux en présence de l’eau et de former à l’issue de cette réaction des produits manifestant des propriétés liantes [1] [2]. Elle est une roche allant du brun noir au rouge brique constituée par des scories volcaniques : laves en flocons, trachytes à l’état meuble, matériaux cendreux plus ou moins riches en cailloux et ponce, certains basaltes ayant été soumis à de très hautes températures, ayant tous un point commun, leur structure scoriacée et alvéolaire. Les variations du degré d’oxydation du fer affecte la coloration des matériaux affirme VALLADEAU et GEOFFRAY [43].Par contre, elle ne peut pas influencer la partie dominée par le silicate des pouzzolanes. D’aspect rugueux et caverneux, de porosité fermée, la pouzzolane a une capillarité très faible. Sa densité varie de 0.65 à 0.95. Très résistance au feu et au choc thermique, elle fond vers 1140° [44]. Elle est composée de trois constituants principaux : silice 43 à 55%, alumine 12 à24% et de l’oxyde ferrique 8 à 20%, parfois de la chaux, mais pas suffisamment pour donner naissance aux sels insolubles de chaux, de silice, d’alumine, dont la formation provoquerait la prise [45].Elle n’a pas de propriété hydraulique. V.2.Conditions d’exécution et d’emploi Ils sont délicats à réaliser et à mettre en œuvre, ce qui nécessite un contrôle constant des dosages et de la fabrication. On utilise de préférence une granulométrie continue sans adjonction de granulat d’une autre nature, et le liant est choisi parmi le groupe des portlands en ce qui concerne la pouzzolane, à raison de 250 à 275 kg pour 1200 litres de granulats [44]. La surface à mouiller est très grande du fait de la structure alvéolaire et en outre les microcavités retiennent l’humidité atmosphérique, il faut en tenir compte et saturer d’eau le granulat avant l’introduction du ciment dans le malaxeur

Indice des vides

Porosité dans le béton

Le béton est un matériau composite caractérisé par une microstructure poreuse avec des pores de différentes tailles et de distribution aléatoire. A l’échelle d’un pore du béton, l’eau liquide coexiste avec la phase gazeuse. Ces deux phases sont séparées par une interface à la traversée de laquelle la pression est discontinue. Le saut de Page- 36 Reformulation de la composition de béton léger de pouzzolanes naturelles ESPA / SMM pression est appelé pression capillaire. A l’échelle macroscopique, la pression capillaire est définie comme la différence des pressions de l’eau et du gaz. Dans le cas d’un milieu isotrope, à matrice indéformable et en conditions isothermes, on montre [46] [47] que la pression capillaire est une fonction de la saturation. La structure poreuse et la distribution des pores au sein du béton jouent un rôle très important non seulement sur la résistance mécanique, mais aussi sur les phénomènes de transport et d’interaction avec le milieu extérieur. Cette interaction a lieu à travers les pores interconnectés. Pour ces raisons, la porosité et sa distribution deviennent un paramètre très important pour la caractérisation du béton. La forme et la taille des pores changent en fonction du type de granulat utilisé. On peut donner une classification des pores selon leur taille de la manière suivante :  Micropores : avec un diamètre inférieur à 26 Ǻ. Ces pores de très petite taille n’ont pas une influence négative sur la durabilité du béton, mais peuvent avoir une influence sur le fluage et le retrait.  Mésopores : ou pores capillaires, avec un diamètre de 26 à 500 Ǻ. Le volume total du mélange ciment-eau ne change pas de manière significative pendant l’hydratation.  Macropores ou pores d’air, avec un diamètre supérieur à 500 Ǻ, qui se produisent pendant le malaxage ou se forme à cause de l’utilisation d’additifs particuliers. Concernant la détermination de la porosité des grains, il est défini une porosité ouverte, une porosité fermée et une porosité totale qui est la somme des porosités ouverte et fermée pour les granulats légers. En général, la porosité n’est autre que le produit par 100 du rapport du volume des vides sur le volume des grains. Il est à préciser que les vides pris en compte pour le calcul de la porosité s’obtiennent en multipliant par 100 la différence entre les masses volumiques des grains dans leur état saturé sous vide et dans leur état sec.