Le béton ordinaire

Bruno Caillard

Le béton est un ensemble homogène obtenu par le mélange du ciment, de l’eau, des granulats et quelque fois d’adjuvants. Sa masse volumique se situe aux alentours de 2 500 Kg/m³. Les bétons peuvent être armés ou non, ou même précontraints.
Ses performances (durabilité, résistance au feu, etc.) varient selon ses composants. C’est un matériau dont le moulage est assez facile et il est adapté à tous les types de formes d’ouvrage.

Voici un extrait gratuit du GRAND GUIDE DE LA MACONNERIE :

La composition du béton

Le ciment

Pour un béton ordinaire, nous pouvons utiliser des ciments de type CEM I, CEM II, CEM III, CEM III/C ou CEM V. Le choix et le dosage déterminent la résistance du béton ainsi que ces différents propriétés.

La liste des 27 ciments courants est :

  • Ciment Portland : CEM I
  • Ciment Portland au laitier : CEM II / A – S ; CEM II / B – S
  • Ciment Portland à la fumée de silice : CEM II / A – D
  • Ciment Portland à la pouzzolane : CEM II / A – P ; CEM II / B – P ; CEM II / A – Q ; CEM II / B – Q
  • Ciment Portland aux cendres volantes : CEM II / A – V ; CEM II / B – V ; CEM II/ A – W ; CEM II/ B – W
  • Ciment Portland aux schistes calcinés : CEM II / A – T ; CEM II / B – T
  • Ciment Portland au calcaire : CEM II / A – L ; CEM II / B – L ; CEM II / A – LL ; CEM II / B – LL
  • Ciment Portland composé : CEM II / A – M ; CEM II / B - M
  • Ciment de laitier de haut-fourneau : CEM III/A ; CEM III/B ; CEM III / C
  • Ciment pouzzolanique : CEM IV/A ; CEM IV/B
  • Ciment composé : CEM V/A ; CEM V /B

Les symboles I, II, III, IV et IV représentent la famille et le type de ciment courant.
Les lettres A, B et C quant à eux précisent la teneur en clinker. Le tableau suivant vous montre les valeurs des teneurs des lettres A, B et C en fonction du type de ciment.

Type de ciment CEM II CEM III CEM IV CEM V
A [ % ] 80 à 94 35 à 64 65 à 89 40 à 64
B [ % ] 65 à 79 20 à 34 45 à 64 20 à 38
C [ % ] - 5 à 19 - -

Les autres lettres montrent la nature des constituants autres que le clinker. Leur signification sont les suivantes :

  • S : Laitier de haut-fourneau
  • D : Fumée de silice
  • P : Pouzzolanes naturelles
  • Q : Pouzzolanes naturelles calcinées
  • V : Cendres volantes siliceuses
  • W : Cendres volantes calciques
  • T : Schiste calciné
  • L et LL : Calcaire

Les granulats

Une bonne partie de la résistance du béton est tirée des granulats, principalement des gros granulats, d’où l’importance de l’emploi des granulats ayant des dimensions maximales et de bonnes qualités. Plus les grains seront fins, plus le dosage du ciment devra être élevé.

Rapport ciment-eau

L’eau doit être propre dans le but d’éviter au maximum les impuretés telles que les matières organiques ou les alcalis pouvant entraîner la corrosion du béton armé en cas d’utilisation d’armatures. La quantité d’eau est en général comprise entre 140 et 200 litres/m³. On estime que 50% de l’eau de gâchage servira à l’hydratation du ciment et les 50% restant contribuera à la plasticité du béton, nécessaire pour sa mise en œuvre.
La résistance du béton augmente avec le dosage en ciment. Par contre, la résistance ainsi que la durabilité diminuent en fonction du dosage en eau. C’est la raison pour laquelle on privilégie le rapport ciment-eau dans la composition du ciment. Plus ce rapport sera grand, plus le béton sera sec, ce qui influera grandement son ouvrabilité et sa plasticité.
Pour donner un exemple, si le rapport ciment-eau est de 1,5 , la résistance serait aux alentours de 25 MPa. Plus ce rapport augmentera, plus la résistance du béton sera accrue.
Le rapport ciment-eau couramment utilisé est de 1,82 ou entre 1,66 et 2,22 mais il est possible de sortir de cette fourchette de valeur dans le cas où des adjuvants sont utilisés.

Rapport granulat-sable

Le rapport granulat-sable doit être inférieur à 2. En effet, si le rapport est supérieur à 2,2, la résistance en compression ainsi que la densité augmenteront considérablement. Par contre, cela rendra l’ouvrabilité ou la maniabilité du béton moindre.

Les adjuvants

Afin d’améliorer l’ouvrabilité, on va augmenter le dosage en eau. Or, cette augmentation diminuera la résistance du béton. Ainsi, dans le but à la fois de conserver cette résistance et d’accroître la maniabilité, la plasticité et la fluidité, nous pourrons avoir recours à des adjuvants plastifiants ou super-plastifiants qui permettront de diminuer le dosage en eau.
L’emploi des plastifiants-réducteurs d’eau et des super-plastifiants facilitent par exemple la mise en place du béton dans des pièces où il a énormément d’armatures. Il y a également les accélérateurs de prise et les retardateurs de prise que l’on utilise respectivement en temps froid et en temps chaud.
Il est à noter que les adjuvants sont utilisés pour améliorer certaines caractéristiques du béton mais ils ne sont pas pour autant indispensables.

Exemple de composition

Pour avoir une résistance de 30 MPa avec des granulats de dimension maximale de 20 mm, la composition serait la suivante :

Constituants Quantité
Ciment de la classe 32,5 [ kg/m³ ] : 375
Sable 0/5 [ kg/m³ ] : 630
Graviers 5/20 [ kg/m³ ] : 1140
Eau [ L/m³ ] : 185

Pour des ouvrage massifs, afin d’avoir une résistance de 25 MPa avec des granulats de dimension maximale de 50 mm, il faut appliquer ce dosage :

Constituants Quantité
Ciment de la classe 42,5 [ kg/m³ ] : 350
Sable 0/5 [ kg/m³ ] : 615
Graviers 5/20 [ kg/m³ ] : 515
Graviers 20/50 [ kg/m³ ] : 760
Eau [ L/m³ ] : 185

D’une manière générale, nous pouvons ainsi avoir les proportions suivantes :

Constituants Eau Ciment Granulats (sable + graviers)
Volume [ % ] 14-22 7-14 60-78
Poids [ % ] 5-9 9-18 65-85

Propriétés du béton

A l’état frais

La principale propriété du béton à cet état est son ouvrabilité. En effet, le béton offre une facilité de remplissage du coffrage et du ferraillage lors de la mise en œuvre. Pour remplir toutes ses qualités, les constituants du béton doivent être soigneusement mélangés.
Cette ouvrabilité est influencée par le dosage et la qualité des composants, la forme, la granulométrie et le type de granulats, le volume d’air mais surtout par la quantité d’eau insérée dans le béton.
Cependant, il faut faire très attention car au-delà d’une certaine quantité, on observera :
• Un ressuage qui est un phénomène de remontée d’une partie de l’eau de gâchage à la surface du béton frais
• L’augmentation de la porosité et du retrait (phénomène de raccourcissement accompagnant la prise du ciment suite à une baisse de température)
• Une diminution de la résistance et un risque de ségrégation des constituants (les granulats descendent tandis que les liants remontent à la surface)

A l’état durci

La porosité
La porosité est une caractéristique extrêmement importante pour un béton. La réduction des vides est essentielle, notamment dans le but de faire face aux agents agressifs extérieurs et de lutter contre les risques de corrosion des armatures dans le cas d’un béton armé.
Le choix du type de ciment à mettre en œuvre et l’augmentation du dosage permettent la réduction des vides et contribuent donc fortement à la durabilité de l’ouvrage.

Les résistances mécaniques
La résistance varie en grande partie en fonction :
•Du dosage et du type de ciment employé
•Du volume d’air subsistant dans le béton ou la porosité
•du dosage en eau
La résistance en compression du béton ordinaire à 28 jours d’âge est compris entre 30 à 45 MPa.
La résistance en traction du béton est comprise entre 8 et 12% de la résistance en compression. Par contre, la résistance en cisaillement du béton est d’environ 5% de la résistance en compression.

La résistance au cycle gel-dégel et écaillage
La résistance au cycle gel-dégel du béton dépend de plusieurs facteurs qui sont :
•Le rapport eau-liant
•Le volume d’air entraîné
•La durée de la période de séchage avant l’exposition au cycle
Pour y faire face, il est indispensable d’augmenter le volume d’air avec des adjuvants tels que les entraîneurs d’air. Leur teneur en air varie de 4 à 8% selon les conditions d’exposition. Ils ont une bonne capacité de résistance. Cette résistance est accrue pour les bétons à hautes performances.

Les retraits
Un retrait hydraulique est observé avant et en cours de prise. Il peut être causé soit par évaporation, soit par absorption. Avant et en cours de prise, il peut atteindre un litre d’eau par mètre carré de surface de béton en seulement une heure. Même après le durcissement, il y a encore des retraits observés.
Le retrait thermique est dû à la réduction rapide de la température. Ce retrait est de l’ordre de 200 à 300 µm/m.
Le retrait diminue considérablement quand le durcissement se fait sous l’eau. C’est la raison pour laquelle on essaie toujours de rendre les pièces humides durant cette phase de durcissement en les arrosant.

Module d’élasticité
Sous l’action de charges instantanées, le béton à un comportement élastique. Plus la résistance du béton est élevée, plus le module d’élasticité est grand.
Le module d’élasticité instantané est compris entre 30 000 et 35 000 MPa.

La perméabilité du béton
Plus un béton est imperméable, plus il a une grande durabilité dans la mesure où les agents agressifs ne peuvent pas agir. Elle est donc liée à la porosité. L’ imperméabilité du béton ordinaire est bonne. Sa valeur est de 1 x 10^(-10) cm/s.

Réaction alcalis-granulats
C’est une réaction due à la présence des alcalis dans le liant et le silice réactif des granulats. Il faut faire très attention à la teneur en alcalis du liant et de cette réactivité qui peuvent causer un élargissement interne du béton afin d’éviter les fissures sous forme de faïençage à la surface du béton.

Le fluage
C’est un phénomène de déformation différée causé par l’effet d’une charge fixe indéfiniment appliquée. On estime qu’au bout d’un mois, 40 % de la déformation de fluage sont effectifs et au bout de six mois, ce sont les 80%. Cette déformation est généralement entre 4 à 5 ‰ de la longueur de l’ouvrage en question.
Il est trois fois plus grand que la déformation due aux charges instantanées vu précédemment.

Utilisation du béton

Les bétons, de par leurs propriétés et leurs caractéristiques, répondent aux exigences de tous les types d’ouvrages, notamment par leur grande [...]

...Il y a une suite !

Pour lire la suite de l'article, devenez Membre PREMIUM

  • Ainsi vous découvrirez :
  • La composition du béton
  • Le ciment
  • Les granulats
  • Rapport ciment-eau
  • Rapport granulat-sable
  • Les adjuvants
  • Exemple de composition
  • Propriétés du béton
  • A l’état frais
  • A l’état durci
  • Utilisation du béton
  • Et de nombreuses illustrations haute-définition :
  • Bâtiment en béton
  • Les ponts
  • Les routes
  • Les tunnels en béton


  • mais aussi le téléchargement du guide de construction COMPLET au format PDF, les vidéos de formations exclusives, les outils de calculs, les composants SKETCHUP, etc. etc.

    Je deviens MEMBRE en achetant le GUIDE