Les granulats dans le béton armé

Bruno Caillard

Terminologie

On appelle granulat les roches cassées ou encore des fragments dans le lit des fleuves.

Les granulats sont destinés à être incorporés dans les mortiers pour avoir le béton mais ils peuvent être employés aussi seul en vue de constituer les assises de chaussée et hérissonnage en bâtiment ou des protections des talus.

Les granulats sont classés en catégories en fonction de leur dimension. On distingue généralement les catégories suivantes :

  • Sable,
  • Gravillon,
  • Moellon,
  • Blocage.

A titre indicatif, AFNOR recommande les appellations et classifications suivantes :

Poussières

  • Farines ou fillers de 0 à 0,1 mm ;

Sables

  • Sable fin de 0,1 à 0,4 mm ;
  • Sable moyen de 0,4 à 1,6 mm ;
  • Sable gros de 1,6 à 6,3 mm ;

Gravillons

  • Gravillon petit de 6,3 à 10 mm ;
  • Gravillon moyen de 10 à 16 mm ;
  • Gravillon gros de 16 à 25 mm ;

Cailloux

  • Cailloux petits de 25 à 40 mm ;
  • Cailloux moyens de 40 à 63 mm ;
  • Cailloux gros de 63 à 100 mm ;
  • Moellons plus de 100 mm.

Du point de vue pratique, il est inutile de se conformer strictement à un cassement aussi rigide. Actuellement, on limite le nombre de coupures, par exemple : Gravillon 5/15 (Gravillonette), Gravillon 15/25 (Granulat pour béton armé), Gravillon 25/40 (Granulat pour béton de propreté), Gravillon 40/70 (Caillasse pour hérissonnage), etc.

La notion {d_{1}\over{d_{2}} } désigne un granulat tel que 10% des grains soient de dimensions inférieures {d_1} et 10% des grains soient supérieurs à {d_2}. La vérification de ces proportions se fait par analyse granulométrique en utilisant de passoires (trous circulaires) ou de tamis (mailles carrées).

Granulats pour béton

Caractéristiques de la roche d’où proviennent les granulats : Les granulats pour béton doivent provenir des roches chimiquement inertes c’est-à-dire la roche ne doit pas faire des réactions chimiques sur le ciment et inaltérable à l’eau. Il faut éviter les roches tendres et friables ainsi que les roches poreuses.

Les bons matériaux sont :

  • les roches éruptives : Granites, Basaltes, Porphyres,
  • les roches sédimentaires : Calcaires durs,
  • les roches métamorphiques : Quartzites.

Les graviers doivent être issus des roches dures et avoir un coefficient Los-Angeles au plus égal à 35.

Forme des granulats


Granulats granitiques à arêtes vives

Les matériaux concassés à arêtes vives conviennent mieux que les matériaux à grains arrondis et la forme optimales pour les grains est celle qui se rapproche le plus de la sphère ou du cube.

Adhérence ciment-gravillon

L’adhérence du ciment aux éléments de granulat joue un rôle capital à la résistance à la traction et à la fragilité du béton.

Supposons que sous un effet quelconque une fissure se développe dans la masse de béton. Lorsque cette fissure rencontre un élément de gravier, si


l’adhérence gravier-ciment est bonne, alors le granulat arrête la fissure. Sinon, si l’adhérence est mauvaise tout se passe du point de vue propagation de fissure comme si le granulat n’existe pas.
Certains granulats concassés sont d’une très grande dureté (ayant une forme optimale) mais possède des surfaces de cassure très lisses ainsi les bétons obtenus à partir de tel granulat sont fragiles (comme pour la raison que les graviers roulés ne sont pas recommandés). Certains gravillons provenant de la carrière sont ouverts d’une fine gaine de farine donnant une mauvaise adhérence.

Cas particulier du sable

Le sable fait partie des granulats, on distingue le :

  • Sable de rivière,
  • Sable de dune,
  • Sable de carrière,
  • Sable de mer


Sable de rivière : extrait du lit des cours d’eau, c’est en général le meilleur des sables mais dans certaines régions le sable de rivière est schisteux (non pas siliceux). Il faut faire attention car les schistes ont tendance à se transformer en argile.

Sable de dune et sable de carrière : Ils sont à proscrire car le premier est en général d’élément fin et le second contient de l’argile qui enrobe les grains.

Sable de mer : Le sable de mer pourrait être bon s’il n’est pas chargé de sel ce qui est mauvais pour les ouvrages en élévation car ces ouvrages auraient tendance à rester humide. (Il faut donc laver avec de l’eau douce).

Il est annoté que le sable peut retenir jusqu’à 20% de son volume d’eau. L’oubli de cette remarque peut conduire à fabriquer des bétons trop liquides.