Béton
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Effet de la composition granulométrique et de la finesse des granulats sur les propriétés du béton

Ce document traite de l'effet de la composition granulométrique et de la finesse des granulats sur la performance du béton.

Comment les granulats permettent de réduire les coûts et de maintenir l’intégrité du béton

Le béton se compose essentiellement de sable et de granulats rocheux de dimensions diverses, liés par un mélange d'eau et de ciment. Les granulats occupent un volume important dans le béton. Par exemple, les granulats fins et grossiers occupent environ 67 % du volume total d'un lot type de 600 lb (272 kg) de béton avec air occlus. Dans le cas des mélanges « maigres » (à moindre teneur en ciment), la proportion des granulats est encore plus importante. La composition granulométrique et la finesse des granulats influencent les propriétés physiques et le coût du mélange.

 

La composition granulométrique des granulats, c'est-à-dire la distribution de la taille des particules, doit respecter les exigences de la norme ASTM C33 (Standard Specification for Concrete Aggregates). Selon cette norme, la courbe granulométrique doit être régulière et ne présenter ni lacune ni excès pour chaque dimension donnée du matériau. La présence d'une courbe régulière diminue les interstices entre les particules des granulats du mélange de béton homogénéisé, ce qui réduit la quantité du mélange d'eau et de ciment nécessaires pour les combler. (Il est aussi possible d'augmenter le volume de la pâte de ciment en en augmentant la teneur en eau, mais l'augmentation du rapport eau/ciment réduit la résistance du béton.) Le ciment est généralement l'ingrédient le plus coûteux du béton, c'est pourquoi la réduction de la teneur en ciment permet de faire des économies de coûts.

 

Pour évaluer les effets de la composition granulométrique sur le coût du béton, placez dans un bécher des granulats de 2,5 cm (1 po) et mesurez la quantité d'eau nécessaire pour le remplir. Cette eau représente le volume des interstices (voir l'illustration ci-après). Maintenant, placez dans le même bécher un mélange homogène de granulats de 2,5 cm (1 po) et de 1 cm (⅜ po), et mesurez encore une fois le volume d'eau nécessaire pour remplir le contenant.

 

Vous aurez besoin de moins d'eau pour remplir le bécher si vous mélangez deux dimensions de granulats. Le volume des interstices diminue chaque fois que vous ajoutez une autre dimension de grain au mélange. C'est exactement ce qui se produit avec le béton, mais les interstices sont alors comblés avec du ciment et de l'eau.

La finesse des granulats joue aussi un rôle dans la réduction du coût du béton. Étant donné que toutes les surfaces des particules du mélange doivent être enrobées par la pâte de ciment, plus cette surface est grande,

plus il faudra de ciment et d'eau pour y arriver.

 

Pour illustrer cette notion, prenez un cube de pierre de 1 cm de côté présentant donc une surface totale de 6 cm carrés. Si vous coupez ce cube en deux, le poids de la pierre demeure le même, mais la surface totale passe à 8 cm carrés; il faut donc plus de pâte de ciment pour couvrir et lier toutes les surfaces. Imaginez maintenant si vous coupiez ce cube mille fois!

 

En vérifiant la composition granulométrique de vos granulats pour vous assurer qu'elle respecte les exigences de la norme ASTM C33, vous réduirez au minimum la quantité de pâte de ciment nécessaire à la confection de vos mélanges de béton et, du même coup, la quantité de ciment.

 

Autres facteurs liés aux granulats fins

La norme ASTM C33 conseille de maintenir le module de finesse entre 2,3 et 3,1. L'utilisation d'un sable très fin augmente la demande en eau du mélange, alors qu'un sable très grossier nuit à sa maniabilité.

La norme ASTM C33 conseille aussi de retenir moins de 45 % du sable sur tout crible. Une trop grande quantité de matière laissée sur un crible entraîne des problèmes de composition granulométrique discontinue, ce qui augmente la demande en eau du mélange.

 

La quantité de matière qui traverse les cribles #50 et #100 a une influence sur la maniabilité, sur la texture superficielle des dalles et sur le ressuage. Le ressuage augmente à mesure qu'augmente la quantité de matière traversant le crible #50, tout comme la facilité de finition des bétons horizontaux.

La norme ASTM C33 limite à 3 % la quantité de matière traversant le crible #200 dans le cas du sable naturel contenant de l'argile. L'argile est une matière très fine qui augmente considérablement la demande en eau du mélange, réduit beaucoup la résistance et favorise le ressuage.

Autres facteurs liés aux granulats grossiers

  1. Plus la taille des granulats les plus grossiers est grande, plus la demande en eau du mélange est faible. Par exemple, un mélange contenant des granulats de 2,5 cm (1 po) maximum exige environ 19 L (5 gal) moins d'eau par 0,76 mètre cube (1 verge cube) de béton qu'un mélange utilisant des granulats de 1 cm (⅜ po) maximum, lorsque les deux mélanges présentent la même valeur d'affaissement.
  2. La norme ASTM C33 limite généralement à 1 % la quantité de matière traversant le crible #200 dans le cas des granulats naturels contenant de l'argile. L'argile est une matière très fine qui augmente considérablement la demande en eau du mélange, réduit beaucoup la résistance et favorise le ressuage.

 

Lafarge North America est déterminée à fournir le meilleur service qui soit à sa clientèle. Pour obtenir un complément d'information sur le béton ou les matériaux de béton, communiquez avec votre représentant des ventes ou ingénieur des ventes techniques de Lafarge.

 

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