Béton

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Fabrication du béton

De l'eau, du ciment, des granulats : l'apparente simplicité de la fabrication du béton est trompeuse. Les bétons font appel à des compétences scientifiques très pointues. Dosage, proportions, qualité du ciment et des granulats sont autant de variables qui influent sur les propriétés du béton.

Une recette simple aux multiples variantes. Le béton est un mélange précisément dosé de ciment, de granulats et d'eau. Dans ce mélange, le ciment joue le rôle de liant et modifie les qualités et usages du béton :

  • le ciment Portland est utilisé dans la préparation des bétons armés,
  • le ciment Portland composé est destiné aux travaux de dallage et aux routes,
  • les autres types de ciment sont réservés aux travaux ne nécessitant pas une résistance particulière à la chaleur.

Autres composants essentiels du béton, les granulats se caractérisent par les propriétés intrinsèques de la roche dont ils sont issus. La coloration et les caractéristiques mécaniques et physico-chimiques des granulats influencent directement les propriétés esthétiques, mécaniques et de durabilité du béton.

Les adjuvants, pour des bétons sur mesure

Des adjuvants peuvent être ajoutés en faible quantité (moins de 10 kg/m³) pour doter le béton de caractéristiques spécifiques :

  • les réducteurs d'eau permettent de produire un béton de qualité égale ainsi qu'un béton très fluide, en utilisant moins d'eau,
  • les superplastifiants ou fluidifiants, qui renforcent la fluidité, sont utilisés pour produire des bétons autoplaçants (Agilia®) et autonivelants,
  • les hydrofuges de masse rendent les bétons imperméables,
  • les entraîneurs d'air rendent le béton insensible au gel et aux produits dégivrants,
  • les accélérateurs de prise permettent de « décoffrer » rapidement,
  • les retardateurs sont utilisés pour maintenir l'ouvrabilité du béton.

 

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Pourquoi construire avec du béton ?

 Le béton offre de nombreux avantages :

 Un matériau économique

  • Matériaux locaux :  le béton est fabriqué avec des matières premières locales. Par ailleurs, la plupart des chantiers se trouvent à quelques kilomètres d'une centrale à béton.
  • Coûts de maintenance réduits : la durabilité du matériau lui permet de résister à des conditions de température et d'humidité très sévères. Par conséquent, la construction en béton constitue le meilleur investissement à long terme.

Des caractéristiques remarquables

  • Résistance en compression : elle peut atteindre de très hautes valeurs qui permettent de construire des ouvrages tout à la fois élancés et très solides.
  • Résistance au feu : le béton est par nature résistant au feu et permet de retarder la propagation des incendies.
  • Isolation thermique : la faculté du béton d'absorber la chaleur durant la journée pour la restituer dans la fraîcheur du soir en fait le matériau idéal pour construire des logements confortables.
  • Isolation acoustique : des structures en béton convenablement réalisées permettent d'atteindre de très bons niveaux dans ce domaine.

Une mise en œuvre aisée et sûre

  • Rapidité : de nombreuses nouvelles techniques permettent de réduire les délais de construction (bétons autoplaçants, ...).
  • Ouvrabilité : le béton peut être pompé sur de longues distances, horizontalement ou verticalement, jusqu'à son lieu d'utilisation. Il peut être fluidifié jusqu'à couler facilement, ou bien rendu tellement dense qu'il peut protéger une zone radioactive en toute sécurité.
  • Sécurité d'emploi : le béton procure d'excellentes conditions de stérilité et d'hygiène.

Un matériau adaptable

  • La fluidité des formes : elle permet de créer des formes complexes et incurvées de façon plus efficace que tout autre matériau.
  • La flexibilité : seul le béton permet une grande souplesse d'adaptation aux besoins des chantiers.
  • La recherche d'esthétique : le béton offre une grande palette de couleurs et de motifs.

La fabrication du BPE

  • Le béton est composé de ciment, de granulats, d'eau, et d'adjuvants. Le béton est formulé en fonction de son utilisation et tient compte des caractéristiques des constituants.

Le ciment

C'est le liant du béton hydraulique. Il est composé essentiellement de clinker (CPA, CPJ) associé à des constituants secondaires tels que les laitiers de haut fourneau, les cendres volantes ou les fillers calcaires. Certains ciments sont formulés à base de laitiers (CHF, CLK et CLC) et sont utilisés pour des applications bien particulières tels que des ouvrages soumis à des environnements agressifs.

On peut classer les ciments en 5 grandes catégories selon la proportion des constituants qui entrent dans leur composition.

Certains ciments ont des propriétés supplémentaires leur permettant de s'adapter à des environnements spéciaux de type :

  • PM = prise mer (ciment pour travaux à la mer)
  • ES = eaux à haute teneur en sulfates

 

Il existe par ailleurs des ciments spéciaux répondant à des conditions spécifiques (durcissement très rapide, résistance aux fortes chaleurs ou aux agressions chimiques). C'est le cas du ciment alumineux fondu, très résistant aux milieux acides.

Le choix du ciment est essentiel pour conférer au béton les qualités recherchées. Il permet d'obtenir les résistances à court et long terme. Il apporte également la compacité qui conditionne la durabilité du béton.

Les granulats (sables et gravillons)

Les granulats sont caractérisés par des propriétés intrinsèques et de fabrication. Les propriétés intrinsèques telles que la coloration, les caractéristiques mécaniques et les caractéristiques physico-chimiques, découlent de la nature de la roche.

Ces propriétés influencent directement les caractéristiques du béton telles que l'esthétique, les propriétés mécaniques et la durabilité.

Les propriétés de fabrication (forme, granulométrie, propreté), résultent du process de fabrication et influencent très fortement les propriétés du béton telles que la demande en eau, l'ouvrabilité et par suite les propriétés mécaniques.

Les adjuvants

Ces constituants, incorporés au béton en faible quantité (moins de 10kg/m3), améliorent les propriétés du béton.

On peut les classer en 4 grandes catégories :

Les adjuvants qui modifient l'ouvrabilité du béton :

  • Les plastifiants réducteurs d'eau qui, incorporés à l'eau de gâchage, ont la propriété d'améliorer l'ouvrabilité à eau de gâchage constante ou de réduire l'eau de gâchage à maniabilité constante et donc d'améliorer les performances mécaniques.
  • Les superplastifiants (ou fluidifiants) ont des propriétés du même type que celles des plastifiants mais avec une efficacité beaucoup plus importante. Ils permettent en outre d'obtenir des fluidités extrêmes (bétons autoplaçants et autonivelants)

Les adjuvants qui modifient la prise et le durcissement :

  • Les accélérateurs de prise ont pour fonction principale de raccourcir le temps de prise du béton. Ces adjuvants accélèrent le développement des résistances initiales des bétons. Ils sont utilisés pour les bétonnages par temps froid ou pour décoffrer rapidement.
  • Les retardateurs de prise permettent d'allonger le temps de début de prise du béton. Ils sont utilisés par temps chaud et pour maintenir une ouvrabilité du béton

Les hydrofuges de masse conduisent à une diminution de l'absorption capillaire du béton. Ainsi, le béton devient plus imperméable aux liquides. Cet adjuvant peut être utilisé pour des ouvrages tels que les réservoirs

Les entraîneurs d'air dont la fonction est d'entraîner la formation de microbulles d'air stables et uniformément réparties dans la masse du béton. Ce réseau de microbulles confère au béton la propriété de résister aux actions combinées du gel et des sels de déverglaçage.

L'eau de gâchage

Elle est nécessaire pour l'hydratation du ciment et pour obtenir l'ouvrabilité du béton. Elle doit être propre. Cependant, si elle facilite la mise en œuvre du béton, l'excès d'eau augmente la porosité du béton et par conséquent altère les résistances mécaniques et, fait plus grave, la durabilité.

Le transport du BPE

Le transport du béton prêt à l'emploi nécessite l'utilisation de bétonnières portées ou toupies afin d'acheminer le béton frais jusqu'au lieu de coulage. Leur capacité va d'un minimum de 4m³ à un maximum de 10m³.

Le béton peut être livré par différents moyens de transports :

  • Le camion toupie
  • Le camion tapis
  • Le mixo-pompe
  • Le camion pompe

Le béton prêt à l'emploi est un produit frais et doit être mis en œuvre rapidement, en 30 minutes maximum après son arrivée sur le chantier. La durée de transport en est donc limitée. Les conditions météorologiques jouent également sur le temps de livraison du béton. Limité à 1h30 maximum, la température, l'hygrométrie ou encore le vent peuvent modifier le temps de transport du béton. Pour pallier à ces désagréments, des retardateurs de prise et des plastifiants sont utilisés.

Par ailleurs, les toupies sont régulièrement lavées afin de prévenir l'introduction de corps étrangers et éviter le mélange de bétons différents.