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Ministère de l'Écologie, de l'Énergie,du Développement durable et de la Mer en charge des
Technologies vertes et des Négociations sur le climatWWW.developpement-durable.gouv.fr
La formulation des bétons
Laboratoire Régional des Ponts etChaussées de Toulouse
CETE du Sud-Ouest
Sandrine MARNAC et Marc DUMON
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La formulation des bétons :
* dépend au préalable des hypothèses de départ
* et doit être vérifiée par des épreuves pratiques (épreuves de convenance de fabrication et de mise en œuvre)
Généralités
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Les hypothèses de départ
Ces dernières sont généralement fixées dans les pièces écrites des marchés ; on distingue généralement :
– les spécifications qui dépendent de la structure (BA ou BP)
–– les prescriptions vis à vis des caractéristiques du
béton frais–– les spécifications relatives au béton durci
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Le béton est un matériau qui résulte du mélange de plusieurs composants
Le choix et le dosage des différents matériaux ont une influence directe sur les principales propriétés du béton ainsi que sur son coût de fabrication
Les hypothèses de départ
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Le ciment
Mélange cuit à 1450°, de 80% de calcaire et 20% d ’argile, ce qui nous donne le clinker selon le processus suivant :
1. extraction, concassage, préparation et mélange des matières premières pour obtenir le « cru »
2. cuisson du cru et formation du clinker dans le four3. refroidissement rapide et stockage du clinker4. broyage et mélange du clinker avec régulateur de prise (gypse) et additions éventuelles 5. stockage
Le s t y p e s d e c im e n t s :
CEM I
CEM II A o u B
CEM III A, B o u C
CEM IV A o u B
CEM V A o u B
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Influence du dosage en ciment sur les résistances mécaniques du béton
01020304050
250Kg
300Kg
350Kg
400Kg
450Kg
Dosage en ciment
RC 28
Jour
s en M
Pa
RC 28 J.
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Les additionsLes additions peuvent être prises en compte dans la
composition du béton pour le respect de la teneur en ciment et du rapport eau/ciment, dans la mesure où leur aptitude à l'emploi est établie
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Détermination du dosage en eau
Il est déterminé par :
- le dosage en ciment (rapport E/C)
- les classes d’exposition
- la consistance du béton frais
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Influence du dosage en eau sur les résistances mécaniques du béton
0
20
40
60
RC 28 J en MPa
150 litres 175 litres 200 litres 200 litres 250 litres
Dosage en eau
RC 28 J.
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Un béton de qualité doit présenter une bonne ouvrabilité et doit garantir l’obtention d’un ouvrage résistant et durable
=> il est nécessaire de réaliser une étude de formulation
Les hypothèses de départ
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La méthode de formulation théorique consiste à déterminer les pourcentages des divers constituants entrant dans 1 m3 le béton :
* le ciment (le plus important)* les granulats (sable et gravillons)* l’eau* les adjuvants * les additions (éventuellement)
L'étude de formulation
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Détermination du dosage des granulats
Il est défini par :
- la qualité des granulats
- la granulométrie des différentes fractions
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Détermination du diamètre du plus gros granulat
Il est fonction :
- de la conception de l’ouvrage (forme, dimensions)
- du ferraillage (densité, diamètre des armatures, espace entre ces dernières)
- de la qualité du béton que l’on souhaite
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Détermination du dosage en ciment
Il est défini, en général par :
- les classes d ’exposition
- les prescriptions du CCTP du chantier
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Détermination de la formule théorique
Les différents composants ayant au préalable été sélectionnés, il suffit de les ajouter pour obtenir la formule théorique :
V (C) + V (G) + V (A) + V (E) = 1 m3 théorique
Il convient alors de vérifier par des études pratiques (convenances) si cette formulation permet de satisfaire les objectifs fixés initialement:
* 1m3 théorique = 1m3 réel* consistance visée = consistance réelle* résistances mécaniques obtenues
conformes aux valeurs imposées
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Définir la formule théorique
Pour cela, le formulateur devra :
Connaître l'environnement dans lequel évoluera le béton
Connaître le niveau de résistance mécanique exigé
Connaître les conditions de mise en œuvre du béton
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Définir la formule théorique adaptée à la partie
d'ouvrage par rapport aux exigences contractuelles
Le choix de la classe d’exposition dépend des dispositions en vigueur là où le béton est utilisé
La classification des expositions proposée n’exclut pas la prise en compte des conditions particulières existantes là où le béton est utilisé
Un même béton peut être soumis à plusieurs types d’agression. Dans ce cas, il devra respecter toutes les exigences prévues pour chaque classe d’exposition.
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Définir la formule théorique adaptée à la partie
d'ouvrage par rapport aux exigences contractuelles
Pour cela, le formulateur devra :
Connaître l'environnement dans lequel évoluera le béton
Connaître le niveau de résistance mécanique exigé
Connaître les conditions de mise en œuvre du béton
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Définir la formule théorique adaptée à la partie
d'ouvrage par rapport aux exigences contractuelles
La norme NF EN 206-1fixe dans une annexe informative les valeurs limites spécifiées applicables à la composition du béton
L’annexe nationale complète ces dispositions par des valeurs limites applicables en France et rend celles-ci normatives dans deux tableaux NA F1 et NA F2
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Connaître l'environnement dans lequel évoluera le béton
La norme NF EN 206-1définit six classes d’exposition :
XO Aucun risque de corrosion ni d’attaque
XC Corrosion induite par carbonatation
XD Corrosion induite par les chlorures, ayant une origine autre que marine
XS Corrosion induite par les chlorures présents dans l’eau de mer
XF Attaque gel/dégel avec ou sans sels de déverglaçage
XA Attaques chimiques
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Connaître l'environnement dans lequel évoluera le béton
Béton à l’intérieur de bâtiments où le taux d’humidité de l’air ambiant est très faible.
Pour le béton armé ou avec des pièces métal-liques noyées : Très sec
Béton non armé et sans pièces métalliques noyées : Toutes les expositions sauf en cas de gel/dégel, d’abrasion et d’attaques chimiques.
X0
Exemples informatifsDescription de l’environnement
Désignation de la classe
Béton à l’intérieur de bâtiments où le taux d’humidité de l’air ambiant est très faible.
Pour le béton armé ou avec des pièces métal-liques noyées : Très sec
Béton non armé et sans pièces métalliques noyées : Toutes les expositions sauf en cas de gel/dégel, d’abrasion et d’attaques chimiques.
X0
Exemples informatifsDescription de l’environnement
Désignation de la classe
X0 Aucun risque de corrosion ou d’attaque
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Connaître l'environnement dans lequel évoluera le béton
XC Corrosion induite par carbonatation
Lorsque le béton contenant des armatures ou des pièces métalliques noyées est exposé à l’air et à l’humidité, quatre sous classes d’exposition sont prévues.
L’humidité est celle du béton recouvrant les armatures ou les pièces métalliques noyées.
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Connaître l'environnement dans lequel évoluera le béton
XC Corrosion induite par carbonatation
Surfaces soumises au contact de l’eau, mais n’entrant pas dans la classe d’exposition XC2.
Alternance d’humidité et de séchage
XC4
Béton à l’intérieur de bâtiments où le taux d’humidité de l’air ambiant est moyen ou élevé.Béton extérieur abrité de la pluie.
Humidité modérée
XC3
Surfaces de béton soumises au contact à long terme de l’eauUn grand nombre de fondations.
Humide, rarement sec
XC2
Béton à l’intérieur de bâtiments où le taux d’humidité de l’air ambiant est faible.Béton submergé en permanence dans de l’eau.
Sec ou humide en permanence
XC1
Surfaces soumises au contact de l’eau, mais n’entrant pas dans la classe d’exposition XC2.
Alternance d’humidité et de séchage
XC4
Béton à l’intérieur de bâtiments où le taux d’humidité de l’air ambiant est moyen ou élevé.Béton extérieur abrité de la pluie.
Humidité modérée
XC3
Surfaces de béton soumises au contact à long terme de l’eauUn grand nombre de fondations.
Humide, rarement sec
XC2
Béton à l’intérieur de bâtiments où le taux d’humidité de l’air ambiant est faible.Béton submergé en permanence dans de l’eau.
Sec ou humide en permanence
XC1
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Connaître l'environnement dans lequel évoluera le béton
XO et XC Valeurs limites applicables en Francetableau NA F1
XO et XC Valeurs limites applicables en Europe tableau F1
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Connaître l'environnement dans lequel évoluera le béton
XD Corrosion induite par les chlorures, ayant une origine autre que marine
Lorsque le béton contenant des armatures ou des pièces métalliques noyées est soumis au contact d’une eau ayant une origine autre que marine, contenant des chlorures, y compris des sels de déverglaçage, trois classes d’exposition sont prévues.Note :Les conditions d’humidité sont les mêmes que celles définies pour XC
![Page 27: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/27.jpg)
Connaître l'environnement dans lequel évoluera le béton
XD Corrosion induite par les chlorures, ayant une origine autre que marine
Eléments de ponts exposés à des projections contenant des chlorures.Chaussées.Dalles de parc de stationnement de véhicules.
Alternance d’humidité et de séchage
XD3
Piscines.Béton exposé à des eaux industrielles contenant des chlorures.
Humide, rarement sec
XD2
Surfaces de bétons exposées à des chlorures transportés par voie aérienne.
Humidité modéréeXD1
Eléments de ponts exposés à des projections contenant des chlorures.Chaussées.Dalles de parc de stationnement de véhicules.
Alternance d’humidité et de séchage
XD3
Piscines.Béton exposé à des eaux industrielles contenant des chlorures.
Humide, rarement sec
XD2
Surfaces de bétons exposées à des chlorures transportés par voie aérienne.
Humidité modéréeXD1
![Page 28: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/28.jpg)
Connaître l'environnement dans lequel évoluera le béton
XS Corrosion induite par les chlorures présents dans l’eau de mer
Lorsque le béton contenant une armature ou des pièces métalliques noyées est soumis au contact des chlorures présents dans l’eau de mer ou à l’action de l’air véhiculant du sel marin, trois classes d’exposition sont prévues
![Page 29: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/29.jpg)
Connaître l'environnement dans lequel évoluera le béton
Eléments de structures marinesZones de marnage, zones soumises à des projections ou à des embruns.
XS3
Eléments de structures marinesImmergé en permanenceXS2
Structures sur ou à proximité d’une côte
Exposé à l’air véhiculant du sel marin, mais pas en contact direct avec l’eau de mer
XS1
Lorsque le béton contenant une armature ou des pièces métalliques noyées est soumis au contact des chlorures présents dans l’eau de mer ou à l’action de l’air véhiculant du sel marin, trois classes d’exposition sont prévues :
Eléments de structures marinesZones de marnage, zones soumises à des projections ou à des embruns.
XS3
Eléments de structures marinesImmergé en permanenceXS2
Structures sur ou à proximité d’une côte
Exposé à l’air véhiculant du sel marin, mais pas en contact direct avec l’eau de mer
XS1
Lorsque le béton contenant une armature ou des pièces métalliques noyées est soumis au contact des chlorures présents dans l’eau de mer ou à l’action de l’air véhiculant du sel marin, trois classes d’exposition sont prévues :
XS Corrosion induite par les chlorures présents dans l’eau de mer
![Page 30: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/30.jpg)
Connaître l'environnement dans lequel évoluera le béton
XS et XD Valeurs limites applicables en Francetableau NA F1
XS et XD Valeurs limites applicables en Europe tableau F1
![Page 31: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/31.jpg)
Connaître l'environnement dans lequel évoluera le béton
XF Attaque gel/dégel avec ou sans agent de déverglaçage
Surfaces horizontales de bétons exposées à la pluie et au gel.
Forte saturation en eau, sans agent de déverglaçage
XF3
Routes et tabliers de ponts exposés aux agents de déverglaçage et surfaces de béton verticales directement exposées aux projections d’agents de déverglaçage et au gel : zones des structures marines soumises aux projections et exposées au gel.
Forte saturation en eau, avec agents de déverglaçage ou eau de mer
XF4
Surfaces verticales de bétons des ouvrages routiers exposées au gel et à l’air véhiculant des agents de déverglaçage.
Saturation modérée en eau avec agents de déverglaçage
XF2
Surfaces verticales de bétons exposées à la pluie et au gel.
Saturation modérée en eau sans agent de déverglaçage
XF1
Lorsque le béton est soumis à une attaque significative due à des cycles de gel/dégel alors qu’il est mouillé, quatre classes d’exposition sont proposées :
Surfaces horizontales de bétons exposées à la pluie et au gel.
Forte saturation en eau, sans agent de déverglaçage
XF3
Routes et tabliers de ponts exposés aux agents de déverglaçage et surfaces de béton verticales directement exposées aux projections d’agents de déverglaçage et au gel : zones des structures marines soumises aux projections et exposées au gel.
Forte saturation en eau, avec agents de déverglaçage ou eau de mer
XF4
Surfaces verticales de bétons des ouvrages routiers exposées au gel et à l’air véhiculant des agents de déverglaçage.
Saturation modérée en eau avec agents de déverglaçage
XF2
Surfaces verticales de bétons exposées à la pluie et au gel.
Saturation modérée en eau sans agent de déverglaçage
XF1
Lorsque le béton est soumis à une attaque significative due à des cycles de gel/dégel alors qu’il est mouillé, quatre classes d’exposition sont proposées :
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Connaître l'environnement dans lequel évoluera le béton
XF Valeurs limites applicables en Francetableau NA F1
XF Valeurs limites applicables en Europe tableau F1
![Page 33: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/33.jpg)
Connaître l'environnement dans lequel évoluera le béton
XA Attaques chimiques
Lorsque le béton est exposé aux attaques chimiques se produisant dans les sols naturels, les eaux de surface, les eaux souterraines, trois classes d’exposition sont proposées
![Page 34: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/34.jpg)
Connaître l'environnement dans lequel évoluera le béton
XA Attaques chimiques
Environnement d’agressivité chimique modérée
XA2
Environnement à forte agressivité chimique
XA3
Béton en contact avec les sols et/ou avec les eaux de surface et souterraines
Environnement à faible agressivité chimique
XA1
La norme NF EN 206-1 définit les paramètres chimiques, considérés comme agressifs, et leurs valeurs limites, pour chacune des trois classes d’exposition.
Environnement d’agressivité chimique modérée
XA2
Environnement à forte agressivité chimique
XA3
Béton en contact avec les sols et/ou avec les eaux de surface et souterraines
Environnement à faible agressivité chimique
XA1
La norme NF EN 206-1 définit les paramètres chimiques, considérés comme agressifs, et leurs valeurs limites, pour chacune des trois classes d’exposition.
![Page 35: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/35.jpg)
Connaître l'environnement dans lequel évoluera le béton
XA Valeurs limites applicables en Francetableau NA F1
XA Valeurs limites applicables en Europe tableau F1
![Page 36: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/36.jpg)
Définir la formule théorique adaptée à la partie
d'ouvrage par rapport aux exigences contractuelles
Pour le formulateur devra :
Connaître l'environnement dans lequel évoluera le béton
Connaître le niveau de résistance mécanique exigé
Connaître les conditions de mise en œuvre du béton
![Page 37: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/37.jpg)
Choisir le niveau de résistances mécaniques
La classe de résistance est déterminée par le calcul effectué par les bureaux d'études (avec des seuils de sécurité conséquents)
Sinon, sans spécification particulière de résistance, c'est la classe d'exposition qui impose la classe de résistance minimale
![Page 38: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/38.jpg)
![Page 39: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/39.jpg)
Définir la formule théorique adaptée à la partie
d'ouvrage par rapport aux exigences contractuelles
Pour le formulateur devra :
Connaître l'environnement dans lequel évoluera le béton
Connaître le niveau de résistance mécanique exigé
Connaître les conditions de mise en œuvre du béton
![Page 40: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/40.jpg)
Les conditions de mise en œuvre du béton
En fonction de la densité de ferraillage, des pentes, de l'outil de mise en œuvre, des moyens de mise en œuvre, l'entreprise définira la consistance à obtenir à l'arrivée sur chantier.La consistance est définie en 5 classes d'affaissement :
![Page 41: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/41.jpg)
Fascicule de documentation P 18-011 de juin 1992
Recommandations Alcali-réaction de juin 1994
Recommandations Béton soumis au gel de déc. 2003
4 types de recommandations
Recommandation sur la RSI d'Août 2007
![Page 42: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/42.jpg)
Fascicule de
documentation
P18-011 de juin
1992
![Page 43: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/43.jpg)
Ce fascicule de documentation (FD) a pour objet :
➢ De définir les environnements agressifs les plus courants vis-à-vis des bétons armés et des bétons précontraints,
De donner des recommandations complémentaires aux exigences de la norme NF EN 206-1 pour la confection de bétons résistants aux environnements agressifs,
De proposer des mesures de protection en fonction des conditions environnementales auxquelles ils sont soumis.
![Page 44: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/44.jpg)
3 niveaux de
protection
4 classes d'agressivité
FD P 18-011
![Page 45: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/45.jpg)
➢ Recommandations généralesFD P 18-011
![Page 46: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/46.jpg)
➢ Recommandations générales : milieux contenant des sulfates
FD P 18-011
Faiblement agressif
Moyennement agressif
Fortement agressif
Très fortement agressif
![Page 47: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/47.jpg)
FD P 18-011
➢ Exemple : Béton en contact avec une solution sulfatée
Concentration SO
42- = 4000 mg/l
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⇒ Environnement fortement agressif A3
+ niveau de protection 2⇓
* ciment résistant aux sulfates * dosage en ciment ≥ 350 kg/m3
* E/C ≤ 0,50
FD P 18-011
Exemple d'un béton en contact avec une solution sulfatée
![Page 49: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/49.jpg)
Recommandations
Béton soumis au gel
GUIDE LCPC – 2003
« RECOMMANDATIONS POUR LA DURABILITE DES BETONS DURCIS SOUMIS
AU GEL »
![Page 50: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/50.jpg)
![Page 51: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/51.jpg)
Recommandations pour ouvrages de génie civil soumis : * au gel pur* ou au gel en présence de sels de déverglaçage
Elles concernent : * les bétons réalisés sur chantier* les bétons issus de centrales de BPE* les bétons préfabriqués en usines
![Page 52: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/52.jpg)
Recommandations visent :
* les bétons traditionnels
* les BHP
* et les bétons à technologie spécifique :
- béton à démoulage immédiat (préfabrication)
- bétons moulés sur site avec machine à coffrage
glissant
- bétons projetés
![Page 53: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/53.jpg)
1. Connaître le type de salage et le type de gel
3. Vérifier que la formulation de béton prévue satisfait aux exigences précédemment définies
2. Déterminer le type de béton adapté
Principe de la démarche préventive
![Page 54: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/54.jpg)
LES DIFFERENTES CLASSES DE GEL
* gel faible : moins de 3 jours/an < -5°C
* gel sévère : plus de 10 jours/an < -10°C
* gel modéré : entre gel faible et gel sévère
(valeurs mesurées en moyenne annuelle sur les 30 dernières années)
![Page 55: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/55.jpg)
![Page 56: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/56.jpg)
- salage peu fréquent n < 10
- salage fréquent 10 ≤ n ≤ 30
- salage très fréquent n > 30
NIVEAUX DE SALAGE
![Page 57: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/57.jpg)
![Page 58: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/58.jpg)
4 TYPES DE BETON : FONCTION DU TYPE DE SALAGE ET DU TYPE DE GEL
Type de salage
Choix du type de bétons
Béton G + SBéton G + STrès fréquent
Béton G + S
Béton adapté avec (1)
teneur en airminimale = 4 %
ou essais de performance
Fréquent
Béton GBéton adapté (1)Peu fréquent
SévèreModéré
Type de gel
NOTA : (1) BÉTON ADAPTE : béton conforme à la NF EN 206-1 et possédant une bonne compacité.
![Page 59: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/59.jpg)
Formulation : fc28
≥ 30 MPa (G) et ≥ 35 MPa (G+S)avec entraîneur d’air pour les bétons traditionnels (Rc < 50 MPa) (non obligatoire pour les BHP)
Spécifications sur les constituants :1) – Granulats : catégorie A (norme XP P 18-545 chapitre
10)- sur les sables : SE, f et FM
- sur les gravillons : Dmax
,G et WA24
≤ 1,2%.
2) – Ciments : (C+ kA)min
= 385 kg/m3 (fascicule 65 A)
bétons G : CEM I ou CEM II/A et B 42,5 ou 52,5 sauf CV bétons G+S : CEM I ou CEM II/A PM ou ES 42,5 ou 52,5
Vérification de la formule de béton (G ou G+S)
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Vérification de la formule de béton (G ou G+S)
• Additions en substitution du ciment : dosage maximal (avec CEM I obligatoirement)– Fumées de silice : 10% (du poids de ciment) – Laitiers moulus : 20 à 30%– Additions calcaires : 15%– CV interdites
![Page 61: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/61.jpg)
GUIDE L.C.P.C – 1994
« RECOMMANDATIONS POUR LA PREVENTIONDES DESORDRES DUS A L’ALCALI-REACTION »
Recommandations Alcali-réaction
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Les Alcalis-réactions sont l'ensemble des réactions chimiques
entre certaines formes de SILICE ou de silicate pouvant être
présentes dans les granulats et les ALCALINS du béton.
En présence d' EAU et en l'absence de précautions
particulières, ces réactions peuvent conduire à des désordres.
![Page 63: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/63.jpg)
![Page 64: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/64.jpg)
![Page 65: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/65.jpg)
Il convient donc de :
* qualifier les granulats vis à vis de l'alcali-réaction (NR, PR ou PRP)
* déterminer la teneur en alcalins dans la solution interstitielle du béton
* définir l'environnement de l'ouvrage
![Page 66: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/66.jpg)
Qualification des granulats
3 types : selon FDP 18-542 et XPP 18-594 (fév. 2004)
• Granulats Non réactifs (NR) granulats pour bétons hydrauliques qui ne conduiront jamais à
des désordres par alcali-réaction
• Granulats Potentiellement Réactifs (PR)granulats susceptibles, dans certaines conditions, de conduire à des désordres par alcali-réaction
• Granulats Potentiellement Réactifs à effet de Pessimum (PRP)
granulats qui, bien que riches en silice réactive, peuvent être mis en oeuvre sans risque de désordres en respectant certaines conditions d’utilisation
![Page 67: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/67.jpg)
Principe de la démarche préventive
Elle se fait en 2 temps :
1)- détermination du niveau de prévention à atteindre
-> en fonction du type d’ouvrage
-> de la classe d'exposition (environnement)
2)- orientation vers la ou les solutions possibles enfonction du niveau de prévention retenu
-> vérifier que la formulation prévue est satisfaisante
![Page 68: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/68.jpg)
Type III Risques d’apparition des désordres inacceptables - Ponts ou ouvrages exceptionnels
Type II Risques d’apparition des désordres peu tolérables - la plupart des ouvrages de génie civil
Classe 1 : environnement sec ou peu humide (hygrométrie < 80 %)
Classe 2 : environnement avec hygrométrie > 80 % ou en contact avec l’eau
Classe 3 : environnement avec hygrométrie > 80 % et avec gel et fondants
Classe 4 : environnement marin
Type I Risques d’apparition des désordres faibles ou acceptables - éléments non porteurs
CLASSES D’EXPOSITIONTYPES D’OUVRAGES
DETERMINATION DU NIVEAU DE PREVENTION
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CCCCIII
BBBAII
AAAAI
4321Classe d’exposition Type d’ouvrage
3 NIVEAUX DE PREVENTION : A, B et C
Le choix du niveau de prévention est du ressort du PRESCRIPTEUR (art. 5.2.3.4 NF EN 206-1)
Niveau A : pas de spécification particulière
Niveau B : cas le plus général (six possibilités d'acceptation de la formule béton proposée)
Niveau C : granulats non réactifs (granulats PRP sous condition, granulats PR avec étude)
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Niveau A : pas de spécification particulière
Niveau B : La formule de béton doit satisfaire au moins à UNE des six conditions suivantes :
Vérification de la formule de béton
(1) Tous les Granulats sont NR (Ch4 des recommandations)(2) Bilan des alcalins < 3,5 kg/m3 (Ch5)(3) Essais de performance sur béton (NFP 18-454 et P 18-587) (Ch6)(4) Références d’emploi de formules déjà utilisées localement ou régionalement
(Ch7)(5) Additions ou ajouts minéraux (effet inhibiteurs en quantités suffisantes)
(Ch8)(6) Utilisation de granulats PRP (Ch9)
sous certaines conditions utilisation de granulats PRP ou exceptionnellement PR (étude approfondie nécessaire)
Niveau C : Utilisation recommandée de Granulats NR
![Page 71: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/71.jpg)
Recommandations RSI
GUIDE L.C.P.C – 2007
« RECOMMANDATIONS POUR LA PREVENTION
DES DESORDRES DUS A LA REACTION SULFATIQUE
INTERNE »
![Page 72: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/72.jpg)
Touche les structures qui ont subi une élévation excessive de température lors de la prise du béton (T>65°C) :
pièces préfabriquées traitées thermiquement ou bétonnage en période chaude ou structures massives (épaisseur supérieure à 1m)
Cette réaction est activée par la présence d'eau (interne ou apportée par le milieu extérieur)
Symptômes : gonflement du béton à cœur avec faïençage visible en parement
Prévention contre les phénomènes de gonflement interne sulfatique
![Page 73: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/73.jpg)
![Page 74: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/74.jpg)
* Identifier les parties d’ouvrages susceptibles de développer une RSI
* Choisir la catégorie dans laquelle se trouve l’ouvrage (ou la partie)
* Caractériser l’environnement
Les bases de la méthode
![Page 75: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/75.jpg)
-Bâtiments réacteurs des centrales nucléaires et aéroréfrigérants-Barrages-Tunnels-Ponts ou viaducs exceptionnels -Monuments ou bâtiments de prestige-Traverses de chemin de fer
Catégorie IIIConséquences
inacceptables ouquasi inacceptables
-Les éléments porteurs de la plupart des bâtiments et les ouvragesde génie civil (dont les ponts courants)-La plupart des produits préfabriqués structurels (y compris lescanalisations sous pression)
Catégorie IIconséquences peu
tolérables
-Ouvrages de classe de résistance inférieure à C 16/20-Eléments non porteurs des bâtiments-Eléments aisément remplaçables-Ouvrages provisoires-La plupart des produits préfabriqués non structurels
Catégorie Iconséquences faibles
ou acceptables
Exemples d’ouvrages ou d’éléments d’ouvrageCatégorie
3 catégories représentatives du niveau de risque vis-à-vis de la RSI que l’on est prêt à accepter pour un ouvrage
![Page 76: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/76.jpg)
La norme NF EN-206-1 ne définit pas de classe d’exposition adaptée à la RSI
3 classes complémentaires XH1, XH2 et XH3 sont crééesqui prennent en compte le fait que l’eau ou une
hygrométrie ambiante élevée sont des facteurs nécessaires à la RSI
Ces 3 classes viennent en complément des 18 classes d’exposition définies dans la norme NF EN 206-1
Elles doivent être spécifiées au CCTP pour chaque partie d’ouvrage
![Page 77: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/77.jpg)
-Partie d’ouvrage submergée en permanence dans l’eau-Eléments de structures marines-Un grand nombre de fondations-Partie d’ouvrage régulièrement exposée à des projections d’eau
en contact durableavec l’eau :
-Immersion permanente-stagnation d’eau à lasurface-zone de marnage
XH3
-Partie d’ouvrage située à l’intérieur de bâtiments où letaux d’humidité de l’air ambiant est élevé-Partie d’ouvrage non protégée par un revêtement etsoumis aux intempéries, sans stagnation d’eau à lasurface-Partie d’ouvrage non protégée par un revêtement etsoumise à des condensations fréquentes
alternancehumidité-séchage,
humidité élevée
XH2
-Partie d’ouvrage située à l’intérieur de bâtiments où letaux d’humidité de l’air ambiant est faible ou moyen-Partie d’ouvrage située à l’extérieur et abritée de lapluie
sec ou humiditémodérée
XH1
Exemples informatifs illustrant le choix des classes d’exposition
Description de l’environnement
Classesexposition
![Page 78: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/78.jpg)
DsCsAsIII
Risque inacceptable
CsBsAsII
Risque peu tolérable
AsAsAsI
Risque faible ou acceptable
XH3 XH2XH1 Classe d’exposition
Catégorie d’ouvrage
Démarche préventive : niveau de prévention
![Page 79: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/79.jpg)
Choix du niveau de prévention
Exemple d’application à un pont classé en catégorie II
Pieux et semelles de fondation : niveau Cs
Piles et tablier : niveau Bs
Chevêtre sur pile et sommiers sur culée : niveau Bs ou Cs fonction des dispositions prises pour assurer l’évacuation des eaux
![Page 80: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/80.jpg)
Principe de prévention
Le principe de prévention repose essentiellement sur la limitation de l’échauffement du béton caractérisé par Tmax susceptible d’être atteinte au sein de l’ouvrage
Les recommandations donnent des outils de calcul de l’échauffement du béton
méthode simplifiée permettant d’estimer si les pièces sont considérées comme critiques outil d’alerte
étude plus fine en utilisant un code de calcul aux éléments finis qui prend en compte la chaleur dégagée par le béton lors d’un essai spécifique
![Page 81: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/81.jpg)
Pour éviter tout dégagement de chaleur excessif non maîtrisé du béton
il convient de mettre en œuvre les moyens possibles
choix de la formulation et des constituants du béton
choix de la période de bétonnage
refroidissement du béton frais
dispositions constructives adaptées
…
Principe de prévention
![Page 82: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/82.jpg)
Niveau de prévention As
Soit Tmax < 85°C
Soit 85°C < Tmax < 90°C
et durée (Tmax > 85°C) < 4 heuresDans le cas d’un traitement thermique
maîtrisé (en usine de préfabrication ou installations sur chantier)
![Page 83: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/83.jpg)
Soit Tmax < 75°C
Soit 75°C < Tmax < 85°C
Dans ce cas, une des 6 conditions suivantes doit être respectée :
soit (1) durée < 4 heures et Na2Oéquivalent actifs du béton < 3 kg/m3
soit (2) utilisation d’un ciment conforme à la norme NF P15-319 (ES) avec pour les CEM I et CEM II/A : Na2Oéquivalent actifs du béton < 3 kg/m3
Niveau de prévention Bs
![Page 84: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/84.jpg)
Ciments conforme à la norme NF P15-319
Ces ciments sont les : CEM I, CEM II, CEM III et CEM V conformes à la norme NF EN 197-1
CEM III conformes à la norme NF EN 197-4
CSS conformes à la norme NF P 15-313
Ciments alumineux conformes à la norme NF P 15-315
Label ES : ciments pour travaux en eaux à haute teneur en sulfates
![Page 85: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/85.jpg)
Ciments conforme à la norme NF P15-319
CEM I : C3A < 5 %C4AF + 2 C3A < 20 %SO3 < 2,5 % (3,5 % si C3A < 3 %)
CEM II : SO3,du ciment < 2,5 % C3A du clinker < 5 %
(C4AF + C3A) du clinker < 20 %
CEM III : sont ES si % laitier > 60
CEM V : sont ES si CaO < 50 %
![Page 86: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/86.jpg)
SuiteUne des 6 conditions suivantes doit être respectée :
soit (3) utilisation de ciments non conformes à la norme NF P15-319 (ES)de type CEM II/B-V, CEM II/B-S, CEM II/B-Q, CEM II/B-M (S-V), CEM III/A ou CEM Vet SO3 du ciment < 3% et C3A du clinker < 8%
soit (4) vérification de la durabilité du béton vis-à-vis de la RSI à l’aide de l’essai de performance
Niveau de prévention Bs (suite)
![Page 87: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/87.jpg)
Suite….Une des 6 conditions suivantes doit être respectée :
soit (5) utilisation en combinaison avec du CEM I, de cendres volantes, de laitiers de haut fourneau et de pouzzolanes
et proportion d’addition > 20 %et ciment CEM I : C3A < 8 % et SO3 <
3%
soit (6) pour les éléments préfabriqués : 5 conditions de références d’emploi
Niveau de prévention Bs (suite)
![Page 88: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/88.jpg)
Niveau de prévention Cs
Soit Tmax < 70°C
Soit 70°C < Tmax < 80°C
Dans ce cas, une des 6 conditions suivantes doit être respectée :
soit (1) durée < 4 heures et Na2Oéquivalent actifs du béton < 3 kg/m3
soit (2) utilisation d’un ciment conforme à la norme NF P15-319 (ES) avec pour les CEM I et CEM II/A :
Na2Oéquivalent actifs du béton < 3 kg/m3
![Page 89: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/89.jpg)
Niveau de prévention Cs (Suite)
SuiteUne des 6 conditions suivantes doit être respectée :
soit (3) utilisation de ciments non conformes à la norme NF P15-319 (ES)de type CEM II/B-V, CEM II/B-S, CEM II/B-Q, CEM II/B-M (S-V), CEM III/A ou CEM Vet SO3 du ciment < 3% et C3A du clinker < 8%
soit (4) vérification de la durabilité du béton vis-à-vis de la RSI à l’aide de l’essai de performance
![Page 90: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/90.jpg)
Niveau de prévention Cs (Suite)
Suite….Une des 6 conditions suivantes doit être respectée :
soit (5) utilisation en combinaison avec du CEM I, de cendres volantes, de laitiers de haut fourneau et de pouzzolanes
et proportion d’addition > 20 %et ciment CEM I : C3A < 8 % et SO3 < 3%
soit (6) pour les éléments préfabriqués : 5 conditions de références d’emploi
![Page 91: La Formulation Des Bétons](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052305/577cc9be1a28aba711a4808d/html5/thumbnails/91.jpg)
Niveau de prévention Ds
1) Soit Tmax < 65°C
3) Soit 65°C < Tmax < 75°C
et utilisation d’un ciment conforme à la norme NF P15-319 (ES) avec pour les CEM I et CEM II/A :
Na2Oéquivalent actifs du béton < 3 kg/m3
et validation de la formulation du béton par un laboratoire indépendant expert en RSI
2 précautions proposées, la première étant prioritaire