Révision CP1 - Béton Flashcards
Avantages béton
Économique
Procuration de matière locales
Bonne maniabilité
Propriétés mécaniques intéressantes
Bonne résistance au feu
Bonne durabilité
Inconvénients béton
Volume important (moins résistant que l’acier pour même volume)
Durée d’exécution prolongée (besoin d’une protection une fois que le béton est coulé)
Faible résistance en traction
Particularités béton
Composition granulaire : gamme de dimension des particules variée
Structure poreuse : vides à l’intérieur comme une éponge
Évolution des propriétés dans le temps
Équilibre avec le milieu ambiant : déformation thermique, humidité, équilibre chimique
Proportions générales des constituants du béton (3)
E/C : E/C bas, haute performance
Volume de pâte de ciment : influence capacité d’échauffement
Volume de pâte des granulats : influence rigidité
Propriétés du béton à l’état frais (6)
Bonne maniabilité
Consistance (état +/- humide du béton)
Ségrégation (à éviter) : séparation des constituants
Ressuage : quantité d’eau qui remonte à la surface (E/C augmente)
Temps de prise
Capacité d’échauffement
Facteurs influençant temps de prise (5)
Type de ciment
Température de mélange et température ambiante
Quantité de ciment
E/C
Adjuvants (certains boost la prise)
Propriétés de base du béton à l’état durci (4)
Résistance mécanique
Durabilité
Perméabilité
Stabilité volumique
Types de résistances mécanique du béton durci?
Compression
Flexion
Traction
Cisaillement
Module élastique
Dans les propriétés du béton à l’état durci, quelles sont les résistances de durabilité
Gel-dégel
Sels de déglaçage
Abrasion (pneus de voiture, pas de glissements)
Feu
Paramètres importants d’un bon béton durci (6)
E/C
Qualité granulats
Bonne proportion constituants de mélange
Agents entraîneur d’air
Cure
Quantité d’eau de malaxage
Changements volumétriques du béton (déformation)
Charge appliquée : déformation linéaire
En traction : rupture
Fluage : déformation par chargement constant
Facteurs d’influence des changements volumétriques du béton (contrainte)
Changements proportionnel à la contrainte appliquée
Âge
Résistance du béton à la contrainte
Période de temps de la contrainte
Types de joints
Joints de construction et de dilatation : entre coulées de béton
Joints d’isolement : ex. isoler bloc de béton à une colonne
Joints de retrait : contrôle la fissuration (trait de scie)
Types de liants du ciment (3)
Gypse/plâtre : déshydratation du gypse -> plâtre
Chaux : obtenu en chauffant roche calcaire
Ciment : obtenu en chauffant mélange de chaux, silice, alumine, et oxyde de fer
Matières premières du ciment
Chaux
Silice
Alumine
Oxyde de fer
Sulfates
Composition du ciment (molécules)
C3S +
C2S -
C3A ++
CuAF -
(+/- : vitesse de réaction et chaleur libérée)
Étapes de fabrication
1- CRU (mélange de roches broyées)
2- Clinker (après la cuisson)
3- Ciment (après ajout de gypse et broyage)
Types de ciment
GU : general use (utilisé couramment (70%))
MS et MH : moderate sulfate resistance et modérâtes heat (ouvrages grande masse, présence sulfate)
HE : high early strength (colonnes de bâtiment)
LH : low heat (très grands ouvrages : barrages)
HS : high sulfate resistance (tunnels, fondations etc)
Phases de processus d’hydratation
Induction (15 min) : léger dégagement de chaleur et ralentissement de la réaction d’hydratation
Phase dormante (1-3h) : faible activité chimique, peu de dégagement de chaleur, béton maniable
Phase d’accélération (12-24h) : activité chimique intense, beaucoup de chaleur dégagée
Phasse de décélération (24-48h) : chaleur dégagée diminue, Tbéton stabilise vers Tambiante
Phase de décélération finale (années) : pas de dégagement de chaleur, pâte de ciment devient + résistance et dense
Réaction eau-ciment (2)
Silicates + eau = CSH et Portlandite
Aluminate tricalcique + eau = Ettringite et monosulfoaluminates
Composition de la pâte de ciment
50% CSH
25% Portlandite
15% Aluminates hydratées
Eau absorbée sur les hydrates Impuretés
Ciment non-hydraté
Porosité (pores capillaires, bulles d’air)
Propriétés du ciment
Finesse de mouture (grains fins)
Stabilité volumétrique (conservation volume constant après prise)
Consistance d’écoulement (coule avec certaine quantité d’eau)
Temps de prise (durée pâte ciment état frais)
Fausse prise (perte de plasticité après malaxage)
Résistance à la compression
Chaleur d’hydratation (chaleur libérée lors de l’hydratation)
Perte de masse lorsque chauffé
Densité relative : 3.15
Quels sont des ajouts cimentaires
Fumée de silice (SF)
Cendres volantes (F)
Laitier de Haut Fourneau (S)
Effets Fumée de silice
(++) :
Effet filler
(+) résistance
(-) perméabilité à court et long terme
(- -) :
(+) dégagement de chaleur, effet endogène
Effets Cendres volantes
(++) :
Effet filler
(-) ressuage, dégagement de chaleur initiale prod. par déshydratation du béton
(+) résistances mécaniques
(-) perméabilité à l’eau à long terme
(- -) :
Résistances mécaniques faibles à court terme
Effets Laitier de Haut-fourneau
(++) :
Effet filler
(-) ressuage, dégagement de chaleur initial prod. par l’hydratation du béton
(+) résistances mécaniques
(-) perméabilité à l’eau à long terme
(- -) :
Résistance mécanique faible à court terme
(+) retrait endogène
Binaire,ternaire et quaternaire?
Binaire : un ajout cimentaire
Ternaire : 2
Quaternaire : 3
Types de roche pour les granulats
Ignée : granite, basalte
Sédimentaire : grès, calcaire
Métamorphique : gneiss, marbre
Propriétés des granulats (5)
Dureté : facilement rayé par un autre matériau
Durabilité : résistance au mauvais temps, mouillage-séchage- gel-dégel
Résistance à l’impact et à l’abrasion : sert à apprécier la qualité des granulats
Stabilité chimique et réactivité : réactivité alcalis granulats
Granulométrie : distribution des particules en % selon leur dimension
Essais associés aux granulats
Résistance à l’impact et à l’abrasion : essai Los Angeles (impact et abrasion) et essai micro duval (abrasion)
Stabilité chimique et réactivité : (essais déterminant la réactivité des granulats) essai de barre de mortier et essai chimique
Principe de granulométrie
Distribution des particules en % selon leurs dimensions
- Sables très fins : peu écono
- Sables grossiers : (-) maniable et (+) ressuage
- (+) compacité granulaire, (-) besoin de pâte de ciment
- Épargne sur la quantité de ciment
6 règles pour déterminer la dimension maximale des granulats
1/5 de la d la + étroite entre parois coffrage
3/4 de l’espacement entre armatures
1/3 de l’épaisseur des dalles
1x le recouvrement pour béton non exposé au sol et aux intempéries
2/3 du recouvrement spécifié pour béton exposé au sol et intempéries
1/2 du recouvrement pour béton exposé au chlorures
Calcul du module de finesse pour le sable fin
∑(% cumulatifs retenus sur les tamis 5mm, 2.5mm, 1.25mm, 630µm, 315µm et 160µm) / 100%
Qu’est ce que l’absorption des granulats
Quantité d’eau contenue dans un granulat lorsqu’il est saturé, mais que sa surface est séchée.
Que signifie l’humidité superficielle des granulats
Quantité d’eau contenue dans un granulat en plus de l’absorption.
L’humidité augmente son volume
Eau, adjuvants, air entraîné. Exigences de l’eau?
L’eau doit être potable.
Les essais à réaliser sont: Analyse chimique, la résistance à la compression sur mortier, le temps de prise et la teneur en air du béton
Si eau non-potable: elle doit produire des résistances à 28 jours égales à au moins 90% d’un mélange témoin
Quels sont les types d’adjuvants du béton
Réducteur d’eau
Agents entraîneurs d’air
Superplastifiants
Retardateur de prise
Accélérateur de prise
Quels sont les rôles principaux des adjuvants du béton (2)
Diminuer les coûts de construction du béton
Obtenir / améliorer certaines propriétés du béton à l’état frais ou durci
Rôles des agents entraîneurs d’air et utilisation
Améliorer résistance gel-dégel
Aide avec ressuage
Utilisé avec bétons exposés au gel-dégel
Rôles des réducteurs d’eau et utilisation (2-1)
Réduite quantité d’eau pour un affaissement donné
Améliore la maniabilité des bétons
Utilisé pour faire des mélanges plus économiques
Rôles des superplastifiants
Agents réducteurs d’eau plus puissants
Augmente la fluidité du béton sans modifier la teneur eau (béton autoplaçant)
Baisse la teneur en eau sans modifier la fluidité (bétons HP)
Rôles des retardateurs de prise et utilisation
Réduire quantité d’eau pour un affaissement donné
Moins de teneur en air pour une résistance équivalente
(+) maniabilité
Report de la prise
Utilisé quand il fait chaud
Rôles accélérateurs de prise et utilisation (2)
Accélère prise et durcissement
Utilisé quand il fait froid
Quels sont les caractéristiques d’un réseau de bulles d’air (contraintes Lbarre)
Facteur d’espacement : dist. moy. entre n’importe quel point dans pâte et bord d’une bulle d’air
Lbarre : (GU) max 230µm entre chaque bulle, essai individuel max 260µm
(HP) max 250µm, essai individuel max 300µm
Teneur en air du béton?
Plus d’air dans le béton à l’état frais qu’à l’état durci
(+ et - ) Air entraîné béton état frais (4-0)
(++)
Diminue la quantité d’eau de malaxage
(+) maniabilité
(-) ressuage
(-) ségrégation
(- -)
aucun
(+ et - ) Air entraîné béton état durci
(++)
(+) résistance aux cycles gel-dégel
(+) résistance sulfates
(+) imperméabilité
(- -)
Pour bétons à 25 MPa et +, baisse résistance à la compression
Dans la mise en oeuvre du béton, quels sont les vérifications à faire
Fondation aplanie, compactée et humidifiée
Coffrages propres, étanches et bien huilés
Acier d’armature doit être placé selon les plans (recouvrements indiqués et diamètre spécifié
Quels sont les règles à respecter durant la mise en place du béton
Rythme de mise en place doit permettre la vibration des conjointes superposées
Hauteur de chute libre inférieure à 1.5m
Béton doit être placé en couches environ horizontales
Que signifie la consolidation du béton
Compacter uniformément et complètement le béton pour obtenir un ouvrage dense et homogène
Pour quelles raisons on veut consolider le béton, qu’est-ce qu’on veut éviter?
Joints de reprise
Sinuosité
Vides
Nids de cailloux
Règles d’utilisation d’un vibrateur à respecter
Aiguille pénètre verticalement
Rayon d’accent des vibrateurs =environ 4x le diamètre du vibrateur
Distances entre deux insertions =environ 1.5x le rayon d’action
Temps de vibration =environ 5 à 15s
Pénétration =environ 150mm dans la couche sous-jacente (cachée)
Que peut causer l’écart de température entre les parois et le coeur d’une structure massive de béton
Des fissurations
Quel est le rôle de la cure du béton?
Fournir au béton coulé des conditions favorables d’humidité et de température
Quels sont les types de cure
Cure de base : 3 jours à 10ºc et + OU 40% de f’c
Cure supplémentaire : + 4 jours à 10ºc et + ET 70% de f’c
Quelles sont les méthodes de cure
Apport d’humidité additionnel : nappe d’eau arrosage et géotextile
Conservation d’humidité contenue dans le béton en scellant la surface : papier hydrofuge, plastique etc…
Accélération de la cure en fournissant chaleur et humidité : utilisation de la vapeur
Quelles sont les protections de la cure (chaud vs froid)
- Par temps chaud : baisser la température du béton frais pour éviter l’évaporation trop rapide de l’eau en surface du béton
- Par temps froid : chauffer constituants sauf ciment (ex. granulats), isoler le béton ou construire abris chauffant (7 jours min 10ºc), refroidissement graduel de la température ambiante
Quels sont les mécanismes de détériorations du béton
Gel-dégel
Corrosion des armatures
RAG
Mécanisme de détérioration du gel-dégel avec des sels déglaçants
Écaillage surface du béton, choc thermique apparition d’un gradient thermique et de contraintes internes
Mécanisme de détérioration du gel-dégel sans sels déglaçants
Eau -> glace
Bulles d’air servent de soupâtes où l’eau peut geler, Lbarre < 230µm : si eau expulsée par formation de la glace se rend aux bulles vides : pas de conséquences. Lbarre > 230µm l’eau ne peut pas atteindre les bulles d’air donc expansion volume dans “tunnel”, possibilité de fissuration
Quelles sont les conséquences de la détérioration par gel-dégel
Fissuration dans la masse du béton
Quelle est la composition adéquate du béton pour prévenir la détérioration par gel-dégel
Faible E/C
f’c élevé
Teneur en air élevée
Respecter limite Lbarre
Mécanisme de détérioration des armatures (de manière générale et les 2 processus)
PH élevé du béton protège les armatures
2 processus qui altèrent la protection :
Carbonatation: pénétration de CO2 dans le béton, CO2 atteint les barres d’acier
Pénétration de chlorures : désactive la protection du pH élevé, si Ctot Cl- > 0,4% de la masse du ciment au niveau des armatures
Quelles sont les conséquences de la corrosion des barres d’armatures
Rouille
Crée ou agrandi fissures existentes
Éclatement du béton, réduction acier
Diminue résistance et durabilité
Quelles sont les phases du processus de corrosion des barres d’armatures
1) Amorçage : acier passivé
2) Propagation : Cl- atteint armatures
Quels sont les facteurs favorisant la corrosion des barres d’armatures
Corrosion par carbonatation : Réduction significative du pH au niveau des armatures, HR =environ 65%
Corrosion par chlorure : Concentration Cl- suffisante au niveau des armatures
Comment prévenir la corrosion des barres d’armatures (composition adéquate du béton)
Faible E/C
f’c élevé
Teneur en air élevée
Respecter les limites de Lbarre
Ajouts minéraux et bonne cure pour augmenter la perméabilité
Exemples d’ouvrages avec de la corrosion des barres d’armatures
Ponts
Réservoirs
Parapet (bords de routes ex. sur autoroutes)
Mécanisme de détérioration des réactions alcalis-granulats de manière générale (3 phases)
Granulats réactifs en présence des alcalis du béton
1) Migration des ions alcalis (Na+, K+ et OH-) vers granulats réactifs
2) Création d’un gel hydrophile qui gonfle
3) Pressions générées par le gel -> fissurations ouvertes à la surface
Quels sont les facteurs favorisant les RAG (3 conditions)
3 conditions simultanée :
1) quantité suffisante d’alcalis dans béton
2) granulats réactifs
3) HR élevé
Comment prévenir les RAG?
Utiliser des granulats;ats non-réactifs
Quantité d’alcalis (Max 0,6% d’alcalis)
Réduire HR du béton (faible E/C, ajouts minéraux et bon drainage)
