Béton

Béton est un terme générique qui sert à désigner un matériau de construction composite fabriqué à partir de granulats agglomérés par un liant.

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Science des matériaux - Ciment - Génie civil - Mélange chimique

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Définitions :

  • Matériau de construction fabriqué grâce à un mélange de mortier et de gravier; Par extension, la ville, les immeubles et tours, l... (source : fr.wiktionary)
Un mètre cube de béton (représentant la production mondiale annuelle de béton par habitant)

Béton est un terme générique qui sert à désigner un matériau de construction composite fabriqué à partir de granulats (sable, gravillons) agglomérés par un liant.

Le liant peut être «hydraulique» (car il fait prise par hydratation ; ce liant est fréquemment nommé ciment)  ; on obtient dans ce cas un béton de ciment fréquemment utilisé. On peut aussi utiliser un liant hydrocarboné (bitume), ce qui conduit à la fabrication du béton bitumineux. Le coulis est un mélange particulièrement fluide de ciment et d'eau. Enfin, quand les granulats utilisés avec le liant hydraulique se diminuent à des sables, on parle alors de mortier (sauf si on optimise la courbe granulaire du sable et dans ce cas on parle de béton de sable). Le béton frais associé à de l'acier permet d'obtenir le béton armé qui est un matériau de construction courant.

Histoire

Icône de détail Article détaillé : Histoire du béton.
Le pont du Jardin des plantes de Grenoble, premier ouvrage au monde en béton coulé, construit en 1855 par Joseph et Louis Vicat

Les Romains connaissaient déjà le béton, mais le principe fut perdu jusqu'à sa redécouverte en 1756 par l'ingénieur britannique John Smeaton.

Popularisé depuis le XIXe siècle surtout grâce au ciment de Portland ainsi qu'à Louis Vicat en France, le béton de ciment est , à l'heure actuelle, le matériau de construction le plus utilisé.

Principe chimique

La réaction chimique qui permet au béton de ciment de faire prise est assez lente : à peine 75 % de la résistance mécanique finale au bout de 7 jours. La vitesse de durcissement du béton peut cependant être affectée par la nature du ciment utilisé, par la température du matériau lors de son durcissement, par la quantité d'eau utilisée, par la finesse de la mouture du ciment, par la présence de déchets organiques. La valeur prise comme référence dans les calculs de résistance est celle obtenue à 28 jours (80 % de la résistance finale). Le délai de 28 jours a été choisi pour pouvoir contrôler la résistance 4 semaines après avoir coulé le béton. Ainsi, un béton coulé un vendredi sera vérifié un vendredi, ce qui évitera d'avoir à faire des tests durant les week-ends. Il est envisageable de modifier la vitesse de prise en incorporant au béton frais des adjuvants (additifs) ou en utilisant un ciment prompt (ciment Vicat). Il existe d'autres types d'adjuvants qui permettent de modifier certaines propriétés physico-chimiques des bétons. On peut, par exemple, augmenter la fluidité du béton pour favoriser sa mise en œuvre en utilisant des plastifiants, le rendre hydrofuge par l'adjonction d'un liquide hydrofuge ou d'une résine polymère, ou maîtriser la quantité d'air incluse avec un entraîneur d'air.

Le matériau béton

Le béton

Si un béton classique est constitué d'éléments de granulométrie décroissante, en commençant par les granulats (NF EN 12620 - spécification pour les granulats conçus pour être incorporés dans les bétons), le spectre granulométrique se poursuit avec la poudre de ciment puis quelquefois avec un matériau de granulométrie toujours plus fine comme une fumée de silice (récupérée au niveau des filtres électrostatiques dans l'industrie de l'acier). L'obtention d'un spectre granulométrique continu et étendu vers les faibles granulométries permet de perfectionner la compacité, par conséquent les performances mécaniques.

L'eau a un double rôle d'hydratation de la poudre de ciment et de facilitation de la mise en œuvre (ouvrabilité). En l'absence d'adjuvant plastifiant, la quantité d'eau est déterminée par la condition de mise en œuvre. Un béton contient par conséquent une part importante d'eau libre, ce qui conduit à une utilisation non optimale de la poudre de ciment. En ajoutant un plastifiant (appelé aussi réducteur d'eau), la quantité d'eau utilisée décroît et les performances mécaniques du matériau sont perfectionnées (BHP : béton hautes performances).

Les résistances mécaniques en compression obtenues classiquement sur éprouvettes cylindrique 16×32 cm, sont de l'ordre de :

La résistance en traction est moindre avec des valeurs de l'ordre 2, 1 à 2, 7 MPa pour un béton de type BFC.

La conductivité thermique fréquemment utilisée est de 1, 75 W·m−1·K−1, à mi-chemin entre les matériaux métalliques et le bois.

Formulation d'un béton

Le choix des proportions de chacun des constituants d'un béton afin d'obtenir les propriétés mécaniques et de mise en œuvre souhaitées se nomme la formulation. Plusieurs méthodes de formulations existent, dont surtout :

La formulation d'un béton doit intégrer avant tout les exigences de la norme NF EN 206-1, laquelle, selon l'environnement dans lequel sera mis en place le béton, sera plus ou moins contraignante vis-à-vis de la quantité minimale de ciment à insérer dans la formule mais aussi la quantité d'eau maximum tolérée dans la formule. De même, à chaque environnement donné, une résistance garantie à 28 jours sur éprouvettes sera exigée aux producteurs, pouvant justifier des dosages de ciments plus ou moins supérieurs à la recommandation de la norme, et basée sur l'expérience propre à chaque entreprise, laquelle étant dépendante des ses matières premières dont la masse volumique peut fluctuer, surtout celle des granulats.

D'autres exigences de la norme NF EN 206-1 imposent l'emploi de ciment spécifiques à cause de milieux plus ou moins agressifs, mais aussi l'addition d'adjuvants conférant des propriétés différentes à la pâte de ciment que ce soit le délai de mise en œuvre, la plasticité, la quantité d'air occlus, etc.

Classification des bétons

Le béton utilisé dans le bâtiment, mais aussi dans les travaux publics comprend plusieurs catégories.

En général le béton peut être classé en trois groupes (norme NF EN 206-1 articles 3.1.7 à 3.1.9), selon sa masse volumique ρ :

Le béton courant peut aussi être classé selon la nature des liants :

Quand des fibres (métalliques, synthétiques ou minérales) sont ajoutées, on distingue :

Le béton peut fluctuer selon la nature des granulats, des adjuvants, des colorants, des traitements de surface et peut ainsi s'adapter aux exigences de chaque réalisation, par ses performances et par son aspect.

Différents types de granulats

Les granulats utilisés pour le béton sont soit d'origine naturelle, soit artificiels. Leur taille variable déterminera l'utilisation du béton (les gros granulats pour le gros œuvre, les particulièrement fin pour le béton particulièrement élaboré). La résistance du béton augmentera avec le nombre de calibres mélangés.

Les granulats naturels
Origine minéralogique

Parmi les granulats naturels, les plus utilisés pour le béton proviennent de roches sédimentaires siliceuses ou calcaires, de roches métamorphiques telles que les quartz et quartzites, ou de roches éruptives telles que les basaltes, les granites, les porphyres.

Granulats roulés et granulats de carrières

Indépendamment de leur origine minéralogique, on classe les granulats en deux catégories qui doivent être conformes à la norme NF EN 12620 (granulats pour bétons)  :

  1. les granulats alluvionnaires, dits roulés, dont la forme a été acquise par l'érosion. Ces granulats sont lavés pour éliminer les particules argileuses, nuisibles à la résistance du béton et criblés pour obtenir différentes classes de dimension. Quoiqu'on puisse trouver différentes roches selon la région d'origine, les granulats utilisés pour le béton sont le plus fréquemment siliceux, calcaires ou silico-calcaires ;
  2. les granulats de carrière sont obtenus par abattage et concassage, ce qui leur donnent des formes angulaires Une phase de précriblage est indispensable à l'obtention de granulats propres. Différentes phases de concassage aboutissent à l'obtention des classes granulaires souhaitées. Les granulats concassés présentent des caractéristiques qui dépendent de la plupart de paramètres : origine de la roche, régularité du banc, degré de concassage… La sélection de ce type de granulats devra par conséquent être faite avec soin et après accord sur un échantillon.

Les granulats artificiels
Sous-produits industriels, concassés ou non

Les plus employés sont le laitier cristallisé concassé et le laitier granulé de haut fourneau obtenus par refroidissement à l'eau. La masse volumique apparente est supérieure à 1 250 kg/m3 pour le laitier cristallisé concassé, 800 kg/m³ pour le granulé. Ces granulats sont utilisés surtout dans les bétons routiers. Les différentes caractéristiques des granulats de laitier et leurs spécifications font l'objet des normes NF P 18-302 et 18-306.

Granulats à hautes caractéristiques élaborés industriellement

Il s'agit de granulats élaborés particulièrement pour répondre à certains emplois, surtout granulats particulièrement durs pour renforcer la résistance à l'usure de dallages industriels (granulats ferreux, carborundum…) ou granulats réfractaires.

Granulats allégés par expansion ou frittage 

Ces granulats, particulièrement utilisés dans de nombreux pays comme l'URSS ou les États-Unis, n'ont pas eu en France le même développement, quoiqu'ils aient des caractéristiques de résistance, d'isolation et de poids particulièrement intéressantes. Les plus usuels sont l'argile ou le schiste expansé (norme NF P 18-309) et le laitier expansé (NF P 18-307). D'une masse volumique variable entre 400 et 800 kg/m3 selon le type et la granularité, ils permettent de réaliser autant des bétons de structure que des bétons présentant une bonne isolation thermique. Les grains de poids intéressants puisque les bétons réalisés ont une masse volumique comprise entre 1 200 et 2 000 kg/m3.

Les granulats particulièrement légers

Ils origine végétale et organique que minérale (bois, polystyrène expansé). Particulièrement légers – 20 à 100 kg/m3 – ils permettent de réaliser des bétons de masse volumique comprise entre 300 et 600 kg/m3. On voit par conséquent leur intérêt pour les bétons d'isolation, mais également pour la réalisation d'éléments légers : blocs coffrants, blocs de remplissage, dalles, ou rechargements sur planchers peu résistants.

d) Les bétons cellulaires (bétons particulièrement légers) dont les masses volumiques sont inférieures de 500 kg/m3. Ils sont utilisés dans le bâtiment, pour répondre aux problèmes d'isolation. Lors de sa réalisation on lui incorpore des produits moussants créant des porosités dans le béton.

e) Les bétons de fibres, plus récents, correspondent à des usages particulièrement variés : dallages, éléments décoratifs, mobilier urbain.

Étude de la composition du béton

En général il n'existe pas de méthode de composition du béton qui soit universellement reconnue comme étant la meilleure. La composition du béton est toujours le résultat d'un compromis entre une série d'exigences le plus souvent contradictoires.

De nombreuses méthodes de composition du béton plus ou moins compliquées et ingénieuses ont été élaborées. On notera qu'une étude de composition de béton doit toujours être contrôlée expérimentalement et qu'une étude effectuée en laboratoire doit le plus souvent être adaptée ultérieurement aux conditions réelles du chantier.

Une méthode de composition du béton pourra être reconnue comme satisfaisante si elle sert à réaliser un béton répondant aux exigences suivantes :

Le béton doit présenter, après durcissement, une certaine résistance à la compression. Le béton frais doit pouvoir aisément être mis en œuvre avec les moyens et méthodes utilisées sur le chantier. Le béton doit présenter un faible retrait et un fluage peu important. Le coût du béton doit rester le plus bas envisageable. Dans le passé, pour la composition du béton, on prescrivait des proportions théoriques de ciment, d'agrégat fin et d'agrégat grossier. Mais l'élaboration des ciments ayant fait des progrès énormes, de nombreux chercheurs ont exprimé des formules en rapport avec les qualités recherchées :

Sur un petit chantier où on produit artisanalement et fréquemment bien son béton on utilise le vieux principe : 2/3 de gros éléments et 1/3 d'éléments fins, soit 800 litres de gravillons et 400 litres de sable par mètre cube de béton pour 350 à 400 kg de ciment. La quantité d'eau de gâchage fluctue trop fréquemment au gré du savoir-faire du maçon, la nature de ciment, l'humidité du granulat passant après la consistance du béton à obtenir.

Le béton peut fluctuer selon la nature des granulats, des adjuvants, des colorants, des traitements de surface, et peut ainsi s'adapter aux exigences de chaque réalisation, par ses performances et par son aspect.

La composition d'un béton et le dosage de ses constituants sont fortement influencés par l'emploi auquel est destiné le béton et par les moyens de mise en œuvre utilisés.

Essai de gâchage

Béton frais : mesure Δ (contrôle des dosages effectifs) mesure plasticité (contrôle de la consistance) mesure teneur en air (contrôle des vides) Fabrication éprouvette (contrôle de β moyen) Béton durci : mesure Δ, mesure β cube, évolution scléromètre, évolution essai gel, perméabilité, essais spéciaux...

Corrections

En fonction des observations, des mesures faites lors de l'essai de gâchage et des résistances mécaniques obtenues, il sera indispensable d'effectuer des corrections.

a) Consistance : Lors de l'essai de gâchage, il est recommandé de ne pas ajouter tout de suite la quantité d'eau totale E prévue. Il est préférable d'ajouter uniquement 95 % de E, de mesurer la consistance, puis d'ajouter de l'eau jusqu'à obtention de la consistance prescrite.

b) Dosage en ciment : Si le dosage en ciment effectivement réalisé est faux, on devra le corriger. S'il faut rajouter (ou enlever) un poids ΔC de ciment pour obtenir le dosage désiré, on devra enlever (ou rajouter) un volume absolu équivalent de sable, soit un poids ΔC identique à :

Si ΔC est important, il faudra aussi corriger la quantité d'eau.

c) Résistances mécaniques : Si les résistances mécaniques sont insuffisantes, il faudra avoir recours à l'une ou plusieurs des possibilités suivantes :

Augmenter le dosage en ciment (au-delà de 400 kg/m3, une augmentation de dosage en ciment n'a plus qu'une particulièrement faible influence sur l'accroissement de résistance). Diminuer le dosage en eau sans changer la granulométrie. Corriger la granulométrie et diminuer la quantité d'eau. Utiliser un autre type de granulats. Utiliser un adjuvant et diminuer la quantité d'eau. Utiliser un ciment à durcissement plus rapide. On devra en tous cas toujours veiller à ce que la consistance du béton permette une mise en œuvre correcte

Béton aggloméré

L'église Sainte-Marguerite au Vésinet réalisée en 1855 par l'architecte L. A. Boileau suivant le procédé Coignet de construction de béton aggloméré imitant la pierre, fut le premier bâtiment non industriel réalisé en béton en France. Cette église fut particulièrement critiquée lors de sa réalisation à cause de sa morphologie mais également du procédé Coignet qui a génèré particulièrement rapidement des marbrures noires sur les murs (à cause de présence de mâchefer dans le béton).

Béton armé

"Maladie du béton"
Icône de détail Article détaillé : Béton armé.

Le ciment armé a été découvert par Joseph Monier qui en a déposé les brevets dès 1870. On peut citer aussi les barques de Lambot (1848) en ciment armé de 5 à 6 cm d'épaisseur et dont deux exemplaires existent toujours. On se reportera pour plus de précision au livre Joseph Monier et l'apparition du ciment armé paru aux éditions du Linteau (Paris, 2001). L'inventeur officiel du béton armé est François Hennebique en 1886 qui l'utilisa pour la construction en 1899 du premier pont civil en béton armé de France, le pont Camille-de-Hogues à Châtellerault.

De façon intrinsèque, le béton de ciment présente une excellente résistance à la compression. Par contre, il a une faible résistance à la traction par conséquent à la flexion. Aussi est-il indispensable, quand un ouvrage en béton est prévu pour subir des sollicitations en traction ou en flexion (comme par exemple un plancher, un pont, une poutre... ), d'y incorporer des armatures en acier conçues pour s'opposer ainsi qu'à reprendre les contraintes de traction qui pourraient mettre en péril la pérennité de l'ouvrage. Les armatures mises en œuvre peuvent être soit en acier doux (l'acier doux offre une faible résistance à la traction et , le plus souvent lisse, une faible adhérence au béton, il n'est plus guère utilisé actuellement en béton armé que dans la confection des boucles de manutention prescellées pour son aptitude aux pliages-dépliages successifs sans grosse perte de résistance) soit en acier haute-adhérence (aciers HA anciennement dénommés TOR).

Béton précontraint

Quelquefois, les sollicitations prévisibles sont telles que l'élasticité propre de l'acier ne suffit pas à assurer la sécurité de l'ouvrage. Aussi, a-t-on recours à des techniques spécifiques d'armature conduisant au béton précontraint.

En effet, le béton possède des propriétés mécaniques intéressantes en compression tandis que la résistance en traction est limitée et provoque rapidement sa fissuration et sa rupture.

Il s'agit de techniques découvertes par Eugène Freyssinet en 1928, qui consistent à tendre (comme des ressorts) les aciers constituant les armatures du béton, et par conséquent à comprimer, au repos, ce dernier. Ainsi, quand la structure est sollicitée, ces armatures s'allongent et le béton a tendance à se décompresser sans cependant se mettre en traction, dans la mesure où il était déjà en partie comprimé.

Selon que cette tension appliquée aux armatures (appelé câble de pré-contrainte ou toron de pré-contrainte) est effectuée avant la prise complète du béton ou postérieurement à celle-ci, on distingue la précontrainte par pré-tension et la précontrainte par post-tension.

  • Dans la pré-tension (le plus fréquemment utilisée en bâtiment), les armatures sont mises en tension avant la prise du béton. Elles sont ensuite relâchées, mettant ainsi le béton en compression par simple effet d'adhérence. Cette technique ne permet pas d'atteindre des valeurs de précontrainte aussi élevées qu'en post-tension.
  • La post-tension consiste à disposer les câbles de précontrainte dans des gaines incorporées au béton. Après la prise du béton, les câbles sont tendus au moyen de vérins de façon à comprimer l'ouvrage au repos. Cette technique, assez complexe, est le plus souvent réservée aux grands ouvrages (ponts) dans la mesure où elle nécessite la mise en œuvre d'encombrantes «pièces d'about» (systèmes mis en place de part et d'autre de l'ouvrage et donnant la possibilité la mise en tension des câbles).

Dès lors la section de béton est uniformément comprimée (selon la position des câbles il apparaît même une contre-flèche à vide). Une fois soumis à la charge maximale, la précontrainte en fibre inférieure sera presque annulée par la tension de charge, tandis que dans la partie supérieure la compression sera beaucoup plus importante que dans une poutre en béton armé classique.

Autres techniques de renforcement

On peut perfectionner la résistance mécanique (post-fissuration) du béton en y incorporant des fibres (dosages respectant les traditions de l'ordre de 600 à 1200 g/m3). L'incorporation de celles-ci dans le béton rend ce dernier davantage ductile (moins fragile). Différents types de fibre peuvent être utilisés avec des propriétés spécifiques. C'est en particulier le rapport entre la longueur et le diamètre des fibres (élancement) qui aura une influence sur les performances finales du béton fibré. On obtient ainsi un «béton fibré», fréquemment mis en œuvre par projection (tunnels) ou fréquemment utilisé pour les dallages industriels par exemple.

Une autre option est dite de «poudre réactive» à structure fractale : les grains qui le composent ont tous la même taille, et accessoirement la propriété de présenter la même forme à différentes échelles (fractale). L'organisation optimale des granulats au sein du béton lui octroie de meilleures propriétés mécaniques. Il s'agit cependant d'une technique toujours au stade expérimental.

Béton bitumineux

Le béton bitumineux (aussi nommé enrobé bitumineux) se compose de différentes fractions de gravillons, de sable, de filler et utilise le bitume comme liant. Il forme le plus souvent la couche supérieure des chaussées (couche de roulement). L'enrobé est fabriqué dans des usines nommées «centrales à enrobés», fixes ou mobiles, utilisant un procédé de fabrication continu ou par gâchées. Il est mis en œuvre à chaud (150 °C à peu près) avec machines nommées «finisseurs» qui permettent de le répandre en couches d'épaisseur désirée. L'effet de «prise» apparaît dès le refroidissement (< 90 °C), aussi est-il nécessaire de compacter le béton bitumineux avant refroidissement en le soumettant au passage répété des « rouleaux compacteurs». Contrairement au béton de ciment, il est utilisable presque immédiatement après sa mise en œuvre.

Le bitume étant un dérivé pétrolier, le béton bitumineux est sensible aux hydrocarbures perdus par les automobiles. Dans les lieux exposés (stations services) on remplace le bitume par du goudron. Le tarmacadam des aérodromes est l'appellation commerciale d'un tel béton de goudron (rien à voir avec le macadam, dépourvu de liant).

La fabrication du béton

Le béton peut être confectionné dans une bétonnière pour les petites quantités. Mais il est aussi construit dans des centrales à béton. Si nous sommes en présence d'un chantier qui va demander de grandes quantités, une centrale est quelquefois construit directement sur ce chantier; ce qui permet d'éviter les problèmes de durcissement lors du transport. Les proportions de chaque ingrédient changera selon la qualité de béton qu'on désire. Pour une bétonnière, les proportions sont les suivantes : 25kg de ciment, 50kg de sable (40l), 75 kg de graviers (50l), et 10l d'eau. On ajoute dans l'ordre le gravier, la moitié du sable, la moitié de l'eau, le ciment et enfin le sable. On rajoute aussi des adjuvants pour imperméabiliser et fluidifier le béton, mais aussi pour en accélérer sa prise. Une méthode alternative consiste à mettre le gravier en premier, puis la totalité du ciment, ensuite l'eau et d'attendre le mélange homogène du ciment avant de rajouter le sable. On évite ainsi le colmatage en fond de bétonnière.

L'acheminement du béton

Camion-pompe à béton en action lors de travaux de rénovation d'un hôtel de Ploumanac'h, Perros-Guirec

Le mode, la durée et les conditions de l'acheminement du béton sont des éléments déterminants dans sa formulation. Ils ont chacun une influence spécifique sur sa manœuvrabilité et sa qualité.

Le béton se transporte soit par des moyens manuels (seau, brouette... ), soit, pour de grandes quantités, par des moyens mécaniques. Dans ce cas, il est le plus souvent transporté depuis la centrale à béton par camions malaxeurs nommés «toupies» dont la capacité est de 4 m3 maximum pour un camion 4x2 ou 4x4, 6 m3 maximum pour un camion 6x4 et , 8 m3 maximum pour un camion 8x4, ainsi qu'à 10 m3 pour un camion semi-remorque 2 essieux de 38 tonnes.

Une fois sur le chantier, il est transvasé soit dans des bennes à béton (350 litres à 3 m3 ainsi qu'à volant ou à manchette) qui sont levées à la grue pour être ensuite vidées dans le coffrage, soit dans une pompe à béton qui est accouplée à un mât de distribution du béton. Certaines toupies sont aussi équipées d'un tapis roulant, d'une dizaine de mètres, donnant la possibilité occasionnellementde se passer du moyen de levage.

Le béton peut aussi être projeté avec un compresseur pneumatique, cette technique est particulièrement utilisée pour réparer des ouvrages en béton.

Le temps de prise du béton commence à partir du mélange et malaxage, à sa fabrication. Le transport entame par conséquent ce temps et doit être le plus rapide envisageable pour préserver un maximum de manœuvrabilité du béton pendant sa mise en place. Généralement la durée moyenne pour le transport et la mise en œuvre du béton et de 2 heures, au delà de cette durée, les centrales à béton ne garantissent plus la qualité car le béton a déjà commencé a faire prise.

La température lors du transport est aussi importante. La rapidité de prise du béton est fortement influencée par la température ambiante. Lors du malaxage il est ainsi envisageable d'utiliser de l'eau froide par particulièrement grosses chaleurs et de l'eau chaude par temps froid. Certain camions sont aussi calorifugés

La mise en œuvre du béton

Coulage d'une dalle en béton

Les propriétés rhéologiques du béton à l'état frais peuvent permettre de distinguer différents types de béton :

  • béton vibré : nécessite une vibration (aiguille vibrante, banche vibrante... ) pour une bonne mise en place dans le coffrage ;
  • béton compacté au rouleau : béton particulièrement raide qui est mis en place avec un rouleau compresseur (utilisé essentiellement pour les chaussées, les pistes d'atterrissage ou les barrages[1]) ;
  • béton projeté : béton raide mis en place par projection sur une surface verticale ou en surplomb (il existe deux techniques : la projection par voie humide et la projection par voie sèche)  ;
  • béton pompé : béton fluide qui peut être acheminé sur plusieurs centaines de mètres avec une pompe à béton ;
  • béton auto-plaçant et béton auto-nivelant : bétons particulièrement fluides qui ne nécessitent pas de vibration, la compaction s'effectuant par l'unique effet gravitaire.

De façon courante, le béton est coulé dans un coffrage (moule à béton). Pendant son malaxage, son transport et sa mise en œuvre, le béton est brassé et de l'air reste emprisonné en lui. Il faut par conséquent enfoncer des aiguilles vibrantes dans le béton pour faire remonter ces bulles d'air en surface. La vibration a aussi pour effet de couler plus aisément le béton dans le coffrage, de répartir ses agrégats et son liant autour des armatures et sur les faces et les angles qui seront visibles, de le rendre homogène mécaniquement et esthétiquement. Le béton est coulé par couches d'environ 30 cm pour la simple raison qu'un vibreur courant fait 30cm de haut. Quand on enfonce un vibreur dans le béton, il faut atteindre la couche inférieure pour la marier avec la dernière couche sans poches jointives.

La cure du béton est importante au début de sa prise. Elle consiste à maintenir le béton dans un environnement propice à sa prise. Il faut éviter toute évaporation de l'eau contenue dans le béton (par temps chaud et/ou venteux), ce qui empêcherait la réaction chimique de prise de se faire et mettrait par conséquent en cause la résistance du béton.

Il faut aussi éviter les chocs thermiques. La réaction exothermique du béton, peut-être ajoutée à une forte chaleur ambiante fait que le béton pourrait «s'autocuire». À l'inverse il faut protéger le béton du froid ambiant pour que la réaction chimique du béton s'amorce et qu'elle s'entretienne pendant un laps de temps minimum (jusqu'à 48h pour les bétons à prise lente). Dans le cas de grands froids, les coffrages sont isolés (laine de verre ou tentes chauffées) et doivent rester en place jusqu'à ce que le béton ait fait sa prise.

Aspect et usages

Le béton peut être teinté dans la masse en y incorporant des pigments naturels ou des oxydes métalliques. Il peut aussi être traité avec adjuvants pour être rendu hydrofuge (il devient alors étanche, empêchant les remontées capillaires). L'ajout de différents matériaux (fibres textiles, copeaux de bois, matières plastiques... ) sert à modifier ses propriétés physiques. Son parement pouvant être lissé ou travaillé, le béton de ciment est quelquefois laissé apparent (brut de décoffrage) pour son esprit minimaliste, brut et moderne.

Le béton utilisé en revêtement de grandes surfaces (esplanades, places publiques... ) est fréquemment désactivé : on procède en pulvérisant, à la surface du béton fraîchement posé, un produit désactivant qui neutralise sa prise. Un rinçage à haute pression permet alors, après élimination de la laitance, de faire apparaître, en surface, les divers gravillons constitutifs.

Moulé ou banché (c'est-à-dire coulé dans une banche : un moule démontable mis en place sur le chantier et démonté après la prise), le béton peut prendre l'ensemble des formes. Cette technique a permis aux architectes de construire des bâtiments avec des formes courbes. Elle permet aussi de réaliser les tunnels.

En technique routière, le béton extrudé, mis en œuvre avec coffrages glissants, sert à réaliser des murets de sécurité, des bordurages et des systèmes de retenue sur des linéaires importants.

Énergie grise
  • béton armé : 1 850 kWh/m3

Classes de résistance

En application de la norme[2], les bétons de masse volumique normale et les bétons lourds sont classés selon leur résistance à la compression, ce classement[3] est de la forme Cx/y.

  • x sert à désigner la résistance caractéristique exigée à 28 jours, mesurée sur des cylindres[4] de 150 mm de diamètre sur 300 mm de haut;
  • y sert à désigner la résistance caractéristique exigée à 28 jours, mesurée sur des cubes de 150 mm de côté.

La résistance caractéristique est définie par la norme comme étant la valeur de résistance en dessous de laquelle peuvent se situer 5 % de la population de l'ensemble des résultats des mesures de résistance envisageables effectués pour le volume de béton reconnu. Cette résistance caractéristique, une pression, est exprimée en MPa ou en N/mm2.

Les classes de résistance normalisées sont C8/10, C12/15, C16/20, C20/25, C25/30, C30/37, C35/45, C40/50, C45/55, C50/60, C55/67, C60/75, C70/85, C80/95, C90/105 et C100/115.

Pour les bétons légers le classement est de la forme[5] LCx/y (art. 4.3.1 tableau 8), les classes de résistance normalisées sont LC8/9, LC12/13, LC16/18, LC20/22, LC25/28, LC30/33, LC35/38, LC40/44, LC45/50, LC50/55, LC55/60, LC60/66, LC70/77 et LC80/88.

En France

Selon les relevés d'enquête de l'UNICEM [1], pour 2005 :

  • le béton prêt à l'emploi représente :
39 365 800 m3 vendus, pour 3 365 407 000 € dont 3 048 000 € à l'exportation.
dans 542 entreprises ou sections d'entreprises, par 7 914 salariés (dont 4 310 cadres & ETAM), effectuant 6 164 000 heures de travail, pour une masse salariale brute (hors cotisations sociales) de 206 749 000 €.
  • La fabrication de produits en béton représente :
30 924 000 tonnes vendues, pour 2 796 757 000 € dont 40 125 000 € à l'exportation.
dans 708 entreprises ou sections d'entreprises, par 19 773 salariés (dont 6 077 cadres & ETAM), effectuant 22 803 000 heures de travail, pour une masse salariale brute (hors cotisations) de 467 769 000 €.
  • La fabrication de supports en béton armé représente :
120 700 tonnes vendues, pour 34 045 000 €.
dans 9 entreprises ou sections d'entreprises, par 260 salariés (dont 131 cadres & ETAM), effectuant 225 000 heures de travail, pour une masse salariale brute (hors cotisations) de 6 866 000 €.

Recherche et Développement (R&D)

  • 2007. A l'Université de Leeds, John Forth et son équipe ont mis au point le bitublock. A base de 95% de verre brisé, ferrailles et cendres, ce block serait 6 fois plus résistant que le béton classique.

Notes et références

  1. ↑ Barrage de Petit-saut
  2. ↑ Norme NF EN 206-1 Béton Partie 1 : Spécification, performances, production et conformité. Cette norme n'est pas librement accessible sur l'internet mais vendue par l'AFNOR
  3. ↑ NF EN 206-1, art. 4.3.1 tableau 7
  4. ↑ Avant l'homologation de la norme NF EN 206-1, les éprouvettes cylindriques, fréquemment utilisées en France, avaient comme dimensions 16 cm de diamètre sur 32 cm de haut. À partir de la norme NF EN 206-1, ces cylindres doivent avoir des dimensions conformes à la norme NF EN 12390-1 (Essai pour béton durci Partie 1 : Forme, dimensions et autres exigences relatives aux éprouvettes ainsi qu'aux moules), soit 150 mm de diamètre sur 300 mm de haut.
  5. ↑ C comme Concrete et LC comme Light Concrete

Voir aussi

Gogotte à bec en béton

Lien externe

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