mortiers et bétons (suite)

• Contrôle des performances du béton bitumineux. Avec 6 p. 100 de bitume et une ossature donnant une surface spécifique de 13 m²/kg, ce qui correspond à un module de richesse de 3,60, on peut escompter atteindre, à 18 °C, une résistance en compression de l’ordre de 100 bars en bitume très dur 40/50, et de 70 bars en bitume demi-dur 80/100 ; avec du bitume demi-mou 180/200, on ne dépasserait pas 30 bars.
— En résistance à la traction par essai dit « de traction-compression », on aurait au maximum 33 bars avec du bitume très dur 40/50, 22 bars avec du bitume demi-dur 80/100, et 9 bars avec du bitume demi-mou 180/200.
— Dans l’essai dit « essai de compression-immersion Duriez », la résistance après 7 jours d’immersion dans de l’eau ne doit pas être inférieure aux de la résistance avant immersion.

Mortiers bitumineux

Ils sont du type microbéton, et leurs règles de composition sont identiques à celles de bétons bitumineux normaux, en admettant toutefois un module de richesse un peu plus élevé (4,5 le plus souvent). Ils servent surtout à établir des tapis de roulement en couche mince de 3 cm.

Bétons et mortiers hydrauliques

Ces matériaux, dans lesquels le liant est généralement le ciment à l’eau, sont utilisés dans la construction des ouvrages d’art, l’édification des immeubles et les travaux de fondations de toute nature. Ils sont souvent associés à des armatures d’acier, soit sous forme de béton armé, soit sous forme de béton précontraint.

Bétons hydrauliques

Ils sont constitués de gravier, de pierres ou de gravillons, comme gros granulat, et de sable (de 0,08 mm à 5 mm) ; le filler y est exceptionnel et le liant est constitué par du ciment et de l’eau : par hydratation du ciment anhydre, l’ensemble fait prise en quelques heures et durcit en quelques jours ; cependant, ce durcissement n’est complet qu’au bout de 28 jours et il se poursuit lentement durant 5 ou 6 ans.

Le béton de ciment est un matériau très résistant à la compression, mais un peu fragile à la flexion et à la traction, d’où l’utilisation de béton armé et de béton précontraint. À la traction, le béton offre une résistance de l’ordre du dixième de celle qui est réalisée en compression ; c’est ainsi qu’à 28 jours la résistance à la compression est de 300 bars, tandis que la résistance à la traction n’est que de 25 à 30 bars.

• Constitution du béton de ciment. Le béton de ciment comprend de 250 à 400 kg de liant par mètre cube de béton mis en œuvre. Autrefois, et encore parfois aujourd’hui, les dosages les plus courants étaient les suivants :

soit en poids 1 partie d’eau pour 2 parties de ciment, 4 parties de sable et 8 parties de graviers. Mais, pour les ouvrages importants, les dosages en gravier, sable, ciment et eau sont étudiés en laboratoire afin de réaliser les meilleures performances.

Un point essentiel dans la composition optimale du béton est le rapport pondéral entre l’eau et le ciment. On s’efforce de ne pas dépasser 0,50 pour le rapport

Le dosage en ciment pour le béton armé ou le béton précontraint s’échelonne de 350 à 400 kg par mètre cube de béton ; pour le béton de masse, il est de 250 kg/m³ ; pour le béton courant de construction en superstructure ; 300 kg/m³.

Selon le dosage en eau, le béton peut être gâché fluent, plastique ou ferme ; dans ce dernier cas, il doit être vibré ou pervibré lors de la mise en place.

• Caractéristiques essentielles du béton hydraulique. C’est tout d’abord la résistance mécanique à la compression R. On la mesure sur éprouvettes, mais on peut l’évaluer par diverses formules. La plus connue et la plus employée est la formule de Bolomey :

pour les bétons pleins et, plus généralement :

dans laquelle R est la résistance à la compression exprimée en bars, K un paramètre qui ne dépend que de l’âge et du mode de conservation du béton, C le dosage en poids du ciment, E le dosage en eau et V le volume en litres des vides dans le béton. À 28 jours d’âge, pour une conservation à 18 °C et à l’air humide, le paramètre K vaut environ 230.

La deuxième caractéristique essentielle du béton de ciment est le retrait hygrométrique. Celui-ci subit des fluctuations passagères suivant l’hygrométrie ambiante, mais sa moyenne ne cesse de croître durant 6 ans. La moitié du retrait est acquise en 1 an. Le retrait des mortiers est environ le tiers de celui des pâtes pures de ciment, et le retrait des bétons environ la moitié de celui des mortiers, soit le sixième de celui des ciments. Le retrait global des pâtes pures étant compris généralement entre 1/1 000 et 2/1 000, il en résulte que celui des mortiers varie entre 4/10 000 et 8/10 000 ; quant à celui des bétons à 350 kg de ciment, il varie entre 2/10 000 et 6/10 000, soit en moyenne 4 mm pour une poutre de 10 m de long en 5 ans. Sous l’eau, le béton gonfle au lieu de prendre du retrait, et l’augmentation de dimension est environ les 6/10 du retrait linéaire au même âge.

Une autre caractéristique importante pour une mise en œuvre facile est la plasticité du béton fraîchement gâché, appelée workabilité, maniabilité, ou encore ouvrabilité.

Le module d’élasticité (module de Young) du béton est donné par la formule E et R étant exprimés en bars. À 28 jours, un bon béton atteint un module d’élasticité de l’ordre de 300 000 bars, qui va en croissant avec l’âge et peut atteindre 600 000 bars. Le coefficient de dilatation linéaire (10 × 10^–6) est très voisin de celui de l’acier (11 × 10^–6), ce qui a permis l’existence du béton armé, mais le module d’élasticité de l’acier est de 21 000 hectobars, soit 7 fois plus important que celui du béton, ce qui permet à l’acier de jouer un rôle de soutien du béton dans les parties tendues du béton armé.

Dans le béton précontraint, le béton est précomprimé par la tension de câbles d’acier sous gaines, ou par la tension préalable de fils d’acier directement à l’intérieur du béton et placés avant la coulée du béton (précontrainte par adhérence, très utilisée en préfabrication).

• Bétons légers. La construction utilise de nos jours des bétons légers, surtout pour les murs « autoporteurs ». Le mortier du béton est cellulaire ou alvéolaire, et les granulats sont en ponce, en pouzzolane d’Auvergne ou en argile expansée à la cuisson.

• Adjuvants. Les performances du béton peuvent être modifiées ou améliorées par addition, à faibles teneurs, d’adjuvants tels que les plastifiants réducteurs d’eau de gâchage, les entraîneurs d’air occlu, les hydrofuges, les antigels, les accélérateurs et les retardateurs de prise ainsi que les accélérateurs de durcissement.