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1 - CHOIX DES CONSTITUANTS

  • 1.1 - Ciment
  • 1.2 - Granulats
  • 1.3 - Adjuvants

2 - COMPOSITION DU BÉTON

  • 2.1 - Dosage en ciment
  • 2.2 - Dosage du mélange

3 - COÛT ET JUSTIFICATION

4 - AUTRES PROPRIÉTÉS

5 - BÉTON À TRÈS HAUTE RÉSISTANCE

| Réf : C2212 v1

Composition du béton
Béton hydraulique - Béton à haute résistance

Auteur(s) : Roger LACROIX

Date de publication : 10 nov. 1986

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Auteur(s)

  • Roger LACROIX : Professeur à l’École Nationale des Ponts et Chaussées

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INTRODUCTION

Les bétons traditionnels peuvent être classés approximativement en trois classes, en fonction de leur résistance moyenne (mesurée sur cylindre à 28 jours) (cf. Formulation des bétons ; réf. ) :

  • bétons de faible résistance, 10 à 20 MPa, utilisés pour des ouvrages massifs, des murs banchés, etc. ;

  • bétons de résistance usuelle, 20 à 40 MPa, utilisés pour les structures en béton armé de bâtiment ou de travaux publics ;

  • bétons de résistance élevée, 40 à 55 MPa, souvent réservés aux ouvrages précontraints, ou aux éléments préfabriqués ou dont on souhaite un décoffrage rapide.

Cependant, dès le début du siècle, des bétons d’une résistance très supérieure à ces valeurs étaient produits, au moins à titre expérimental ; c’est ainsi que Considère pouvait doubler la résistance à la compression au prix, cependant, d’un frettage prohibitif qui restreignait l’emploi de ce matériau. Dès avant la Seconde Guerre mondiale, Eugène Freyssinet obtenait, pour une fabrication de poteaux précontraints par pré-tension, des résistances moyennes de l’ordre de 60 MPa.

Dans les années 60, il était possible d’obtenir, en laboratoire, des résistances de l’ordre de 100 MPa, sans pour autant que ces résultats soient directement transposables au chantier.

D’autres recherches sur le béton à haute résistance furent menées, avec succès, à l’occasion de la conception des cuves de réacteurs nucléaires en béton précontraint, pour la filière à eau bouillante : en 1970, le Laboratoire des Bétons du Commissariat à l’Énergie Atomique avait mis au point un béton de granulats légers, susceptible d’être produit couramment sur le chantier, et dont la résistance moyenne était de l’ordre de 70 MPa (cf. [BN 3 740], réf. ).

Cependant, mis à part quelques cas très particuliers, tels que ceux de poteaux de bâtiments élevés, le béton à haute résistance n’a pas connu depuis lors le développement qu’il méritait.

Ce n’est que récemment qu’un regain d’intérêt s’est manifesté pour les résistances élevées, notamment en matière d’ouvrages d’art, de bâtiments de grande hauteur, ou d’ouvrage en mer (offshore). Plusieurs actions de recherche ont été entreprises, avec pour objectif l’obtention sur chantier d’une résistance caractéristique de l’ordre de 60 MPa, et cela avec des ciments et granulats normalement disponibles sur le marché, excluant le recours à des mélanges ou imprégnations de résines ou autres ingrédients d’un prix prohibitif.

Il s’agit donc d’obtenir, par des méthodes simples et de manière fiable et industrielle, un béton de haute qualité ; il s’agit en outre de vérifier que les autres caractères de ce béton sont compatibles avec son emploi dans une construction. Parmi ceux-là, on peut citer :

  • la maniabilité du béton frais ;

  • la résistance à la traction ;

  • le module élastique ;

  • la ductilité ;

  • la résistance aux agents agressifs et au gel, etc.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-c2212


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2. Composition du béton

2.1 Dosage en ciment

À partir du minimum de 300 kg de ciment par mètre cube de béton en œuvre imposé pour les ouvrages en béton armé, la résistance croît avec le dosage ; cependant, un dosage trop élevé en ciment présente plusieurs inconvénients :

  • tout d’abord, le prix du ciment est beaucoup plus élevé que celui des granulats, et l’incidence d’un surdosage sur le prix du béton n’est pas négligeable ;

  • le retrait et le fluage du matériau durci sont d’autant plus importants que sa teneur en ciment est plus forte ;

  • enfin, la chaleur d’hydratation croît aussi avec le dosage, et un béton trop riche peut être le siège de températures élevées qui engendrent des contraintes indésirables et qui imposent des précautions spéciales pendant la cure, afin d’éviter une fissuration précoce.

En pratique, un dosage de 400 kg de ciment par mètre cube de béton en œuvre est courant pour un ouvrage précontraint, et le dosage optimal, déterminé par des essais en laboratoire, dépasse rarement 450 kg/m3. Il est d’ailleurs toujours préférable, lorsque c’est possible, d’agir sur la qualité du ciment plutôt que sur sa quantité.

HAUT DE PAGE

2.2 Dosage du mélange

La répartition des différents constituants et leur courbe granulométrique sont affaire d’expérience et chaque laboratoire préconise sa formule, souvent la mieux adaptée aux matériaux locaux.

Une granulométrie discontinue conduit souvent à une meilleure résistance ; elle exige en contrepartie une vibration plus énergique à la mise en place. L’important est de parvenir à un mélange assez compact, avec une proportion de fines suffisante pour remplir complètement les vides du squelette de gravillons.

Notons enfin que la composition d’un béton à haute résistance représente souvent un optimum pointu : une faible variation du dosage de l’un des constituants, et en particulier de l’eau (dont la précision doit être du litre), peut entraîner une chute de résistance importante. Par exemple, une variation de 2 à 3 L d’eau peut provoquer...

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