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Pourquoi pour armer le beton le metal qui a ete choisi est l'acier? Je suis un eleve ingenieur en genie civil et j'assiste actuellement un cours sur les techniques du beton arme. j'ai pose cette question a mon professeur mais je n'ai pas ete satisfait.
Béton est un terme générique qui désigne un matériau de construction composite fabriqué à partir de granulats (sable, gravillons) agglomérés par un liant.
Le liant peut être « hydraulique » (car il fait prise par hydratation ; ce liant est couramment appelé ciment) ; on obtient dans ce cas un béton de ciment couramment utilisé. On peut aussi utiliser un liant hydrocarboné (bitume), ce qui conduit à la fabrication du béton bitumineux. Le coulis est un mélange très fluide de ciment et d'eau. Enfin, lorsque les agrégats utilisés avec le liant hydraulique se réduisent à des sables, on parle alors de mortier (sauf si l'on optimise la courbe granulaire du sable et dans ce cas on parle de béton de sable). Le béton frais associé à de l'acier permet d'obtenir le béton armé qui est un matériau de construction courant.
En raison de son importance stratégique, sa recette est un secret militaire gardé confidentiel par les Cimmériens, les Phéniciens et les Égyptiens. Permettant la construction de ports artificiels, de forteresses, de temples et de monuments commémoratifs, il se répand dans les colonies grecques grâce aux conquêtes d'Alexandre le Grand, puis dans l'empire romain, après son alliance avec Neapolis avant de tomber en désuétude à la chute de celui ci.
Redécouvert par l'occident seulement depuis le XIXe siècle notamment grâce à Louis Vicat, le béton de ciment est, à l'heure actuelle, le matériau de construction le plus utilisé.
La réaction chimique qui permet au béton de ciment de faire prise est assez lente : à peine 75 % de la résistance mécanique finale au bout de 7 jours. La vitesse de durcissement du béton peut cependant être affectée par la nature du ciment utilisé et par la température du matériau lors de son durcissement. La valeur prise comme référence dans les calculs de résistance est celle obtenue à 28 jours (80 % de la résistance finale). Le délai de 28 jours a été choisi afin de pouvoir contrôler la résistance 4 semaines après avoir coulé le béton. Ainsi, un béton coulé un vendredi sera vérifié un vendredi, ce qui évitera d'avoir à faire des tests durant les week-ends. Il est possible de modifier la vitesse de prise en incorporant au béton frais des adjuvants (additifs) ou en utilisant un ciment prompt (ciment Vicat). Il existe d'autres types d'adjuvants qui permettent de modifier certaines propriétés physico-chimiques des bétons. On peut, par exemple, augmenter la fluidité du béton pour faciliter sa mise en ?uvre en utilisant des plastifiants, le rendre hydrofuge par l'adjonction d'un liquide hydrofuge ou d'une résine polymère, ou maîtriser la quantité d'air incluse avec un entraîneur d'air
Le matériau béton [modifier]
Le bétonSi un béton classique est constitué d'éléments de granulométrie décroissante, en commençant par les granulats (NF EN 12620 - spécification pour les granulats destinés à être incorporés dans les bétons), le spectre granulométrique se poursuit avec la poudre de ciment puis parfois avec un matériau de granulométrie encore plus fine comme une fumée de silice (récupérée au niveau des filtres électrostatiques dans l'industrie de l'acier). L'obtention d'un spectre granulométrique continu et étendu vers les faibles granulométries permet d'améliorer la compacité, donc les performances mécaniques.
L'eau a un double rôle d'hydratation de la poudre de ciment et de facilitation de la mise en ?uvre (ouvrabilité). En l'absence d'adjuvant plastifiant, la quantité d'eau est déterminée par la condition de mise en ?uvre. Un béton contient donc une part importante d'eau libre, ce qui conduit à une utilisation non optimale de la poudre de ciment. En ajoutant un plastifiant (appelé aussi réducteur d'eau), la quantité d'eau utilisée décroît et les performances mécaniques du matériau sont améliorées (BHP : béton hautes performances).
Les résistances mécaniques en compression obtenues classiquement sur éprouvettes cylindrique 16×32 cm, sont de l'ordre de :
BFC : bétonnage fabriqué sur chantier : 25 à 35 MPa, peut parfois atteindre 50 MPa ;
BPE : béton prêt à l'emploi, bétonnage soigné en usine (préfabrication) : 40 à 60 MPa ;
BHP : béton hautes performances : jusqu'à 200 MPa ;
BUHP : béton ultra hautes performances, en laboratoire : 500 MPa.
BFUHP : béton fibré à ultra hautes performances
La résistance en traction est moindre avec des valeurs de l'ordre 2,1 à 2,7 MPa pour un béton de type BFC.
La conductivité thermique couramment utilisée est de 1,75 W·m?1·K?1, à mi-chemin entre les matériaux métalliques et le bois.
Formulation d'un béton [modifier]
Le choix des proportions de chacun des constituants d'un béton afin d'obtenir les propriétés mécaniques et de mise en ?uvre souhaitées s'appelle la formulation. Plusieurs méthodes de formulations existent, dont notamment :
la méthode Baron ;
la méthode Bolomey ;
la méthode de Féret ;
la méthode de Faury ;
la méthode Dreux-Gorisse.
La formulation d'un béton doit intégrer avant tout les exigences de la norme NF EN 206-1, laquelle, en fonction de l'environnement dans lequel sera mis en place le béton, sera plus ou moins contraignante vis-à-vis de la quantité minimale de ciment à insérer dans la formule ainsi que la quantité d'eau maximum tolérée dans la formule. De même, à chaque environnement donné, une résistance garantie à 28 jours sur éprouvettes sera exigée aux producteurs, pouvant justifier des dosages de ciments plus ou moins supérieurs à la recommandation de la norme, et basée sur l'expérience propre à chaque entreprise, laquelle étant dépendante des ses matières premières dont la masse volumique peut varier, notamment celle des granulats.
D'autres exigences de la NF EN 206-1 imposent l'emploi de ciment particuliers en raison de milieux plus ou moins agressifs, ainsi que l'addition d'adjuvants conférant des propriétés différentes à la pâte de ciment que ce soit le délai de mise en oeuvre, la plasticité, la quantité d'air occlus, etc.
Classification des bétons [modifier]
Le béton utilisé dans le bâtiment, ainsi que dans les travaux publics comprend plusieurs catégories.
En général le béton peut être classé en trois groupes (norme NF EN 206-1 articles 3.1.7 à 3.1.9), selon sa masse volumique ? :
béton normal : ? entre 2 000 et 2 600 kg/m3 ;
béton lourd : ? > 2600 kg/m3.
béton léger : ? entre 800 et 2 000 kg/m3 ;
Le béton courant peut aussi être classé en fonction de la nature des liants :
béton de ciment ;
béton silicate (Chaux)
béton de gypse (gypse) ;
béton asphalte.
Lorsque des fibres (métalliques, synthétiques ou minérales) sont ajoutées, on distingue :
les bétons renforcés de fibre (BRF) qui sont des bétons "classiques" qui contiennent des macro-fibres (diamètre ~1 mm) dans proportion volumique allant de 0 5% à 2% ;
les bétons fibrés à ultra hautes performances (BFUHP) qui sont des bétons (BUHP) qui contiennent des micro-fibres (diamètre > 50 ?m ou un mélange de macro-fibres et de micro-fibres.
Le béton peut varier en fonction de la nature des granulats, des adjuvants, des colorants, des traitements de surface et peut ainsi s?adapter aux exigences de chaque réalisation, par ses performances et par son aspect.
Les bétons courants sont les plus utilisés, aussi bien dans le bâtiment qu'en travaux publics. Ils présentent une masse volumique de 2 300 kg/m3 environ. Ils peuvent être armés ou non, et lorsqu'ils sont très sollicités en flexion, précontraints.
Les bétons lourds, dont les masses volumiques peuvent atteindre 6 000 kg/m3 servent, entre autres, pour la protection contre les rayons radioactifs.
Les bétons de granulats légers, dont la résistance peut être élevée, sont employés dans le bâtiment, pour les plates-formes offshore ou les ponts.
Étude de la composition du béton [modifier]
En général il n?existe pas de méthode de composition du béton qui soit universellement reconnue comme étant la meilleure. La composition du béton est toujours le résultat d?un compromis entre une série d?exigences généralement contradictoires.
De nombreuses méthodes de composition du béton plus ou moins compliquées et ingénieuses ont été élaborées. On notera qu?une étude de composition de béton doit toujours être contrôlée expérimentalement et qu?une étude effectuée en laboratoire doit généralement être adaptée ultérieurement aux conditions réelles du chantier.
Une méthode de composition du béton pourra être considérée comme satisfaisante si elle permet de réaliser un béton répondant aux exigences suivantes :
Le béton doit présenter, après durcissement, une certaine résistance à la compression. Le béton frais doit pouvoir facilement être mis en ?uvre avec les moyens et méthodes utilisées sur le chantier. Le béton doit présenter un faible retrait et un fluage peu important. Le coût du béton doit rester le plus bas possible. Dans le passé, pour la composition du béton, on prescrivait des proportions théoriques de ciment, d?agrégat fin et d?agrégat grossier. Mais l?élaboration des ciments ayant fait des progrès considérables, de nombreux chercheurs ont exprimé des formules en rapport avec les qualités recherchées :
minimum de vides internes, déterminant une résistance élevée ;
bonne étanchéité améliorant la durabilité ;
résistance chimique ;
résistance aux agents extérieurs tels que le gel, l?abrasion, la dessiccation.
Sur un petit chantier où l?
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