Les bonnes qualités du béton dans le béton armé

Bruno Caillard

Le béton

On avait vu que le béton est un mélange en proportion convenable de liant hydraulique + sable + granulat + eau. Il peut être utilisé seul et on l’appelle béton ordinaire ou associé à des armatures pour former le béton armé.
Les bétons sont fabriqués dans des malaxeurs qui peuvent être à dosage volumétrique (qui est le cas le plus utilisé) ou à dosage pondéral (poids).

La résistance du béton

La résistance se présente sous deux (02) aspects :

  • la résistance à la traction ;
  • la résistance à la compression.

Les expériences montrent que la résistance du béton durci n’est d’autant plus grande que la proportion du granulat qu’il contient est plus forte. Toutefois, il n’est pas envisagé d’utiliser des bétons dans lesquels les gravillons sont en contact les uns aux autres. L’enrobage de chaque grain par un film de pâte est une condition nécessaire pour obtenir de bonne résistance pour le béton durci.

Il existe des formules traduisant les influences de chacune des matières entrant dans la composition du béton. La principale est la formule de BOLOMEY.

{R = k({{C\over {E+V}}-0,50)}

Pour les bétons sans vide

{R = k({C\over E}-0,50)}

Les variations de la résistance du béton n’a aucune valeur pratique.

L’étanchéité

Un béton doit toujours être étanche pour qu’un béton soit étanche, il faut que les cheminements possibles dans la masse pour les infiltrations des eaux soient aussi réduit que possible et pour éviter ces acheminements, il faut réaliser un béton très compact. Des études sur la perméabilité des bétons ont montré les conclusions suivantes. Le facteur essentiel est la surface spécifique des grains de ciment.

NB : Surface spécifique d’un grain c’est le rapport : Surface du grain / Poids du grain

= {{ \pi D^{2}\over {\alpha \pi {{D^{3} \over {6}} }} } = {{\frac{6}{\alpha D}} } \left[{m^{2} \over kg}\right]

Au-dessous d’une surface spécifique, {1500 cm^{2}/g}, tous les ciments donnent des bétons perméables. Au-dessus de {1900 cm^2/g}, les filtrations sont pratiquement nulles.

La finesse de mouture du ciment apparaît comme une caractéristique avantageuse pour le béton, malheureusement elle n’a pas que des avantages. La quantité d’eau nécessaire pour mouiller le ciment croit quand la surface à mouiller augmente. Or on vient de voir (par la formule de BOLOMEY) que l’augmentation de la proportion d’eau par rapport au ciment diminue la résistance du béton donc il y a un seuil de finesse de mouture au-delà duquel l’effet favorable dû à cette finesse de mouture est compensé par l’effet inverse.

Il ne faut pas perdre de vue que la perméabilité du béton n’est qu’un facteur de l’étanchéité de l’ouvrage. Ce n’est même pas le facteur le plus important. En effet, l’eau qui filtre à travers les ouvrages passe beaucoup plus souvent par les fissures, les imperfections des surfaces de reprises. Par conséquent, pour aboutir à un ouvrage bien étanche, il faut non seulement confectionner un béton étanche mais également le mettre en œuvre avec soin.

La rigidité

Un béton doit être rigide c’est-à-dire avoir un module d’élasticité faible quand il est en charge.

La maniabilité

C’est l’aptitude que présente le béton à être transporté, puis mise en place facilement et sans malfaçon. Un béton est d’autant plus maniable qu’il est mouillé c’est-à-dire que sa consistance est plus fluide ce qui nécessite une grande quantité d’eau.

La ségrégation

C’est la séparation des petits et gros éléments qui a lieu surtout lors du transport du béton. Dans ce cas, il faut :

  • améliorer la granulométrie,
  • diminuer l’eau de gâchage,
  • utiliser des moyens de transport appropriés comme bétonnière sur camion.

La stabilité de volume : retrait et fluage

En cours de prise et de durcissement dans l’atmosphère, les bétons changent de volume. C’est ce phénomène qu’on appelle retrait. Les facteurs principaux agissant sur le retrait sont : la quantité d’eau de gâchage, la finesse de mouture, les vides d’air dus à un mauvais serrage.
Les armatures incorporées dans le béton armé s’opposent à ce retrait et grâce à cette action des armatures le retrait final d’une pièce e béton armé est plus faible que le retrait de son béton constitutif.

A ce retrait qui a lieu en l’absence de toute contrainte peut s’ajouter le phénomène fluage qui est relatif aux déformations des bétons sous charges.
Les facteurs influents eau fluage

  • dosage du ciment au fluage : plus le dosage du ciment est élevé, moins il existe de fluage,
  • contrainte appliquée : plus la contrainte est grande, plus le fluage est grand,
  • âge du béton.