4-Les essais sur béton.pdf

Service d’études sur les transports, les routes et leurs aménagements

www.setra.developpement-durable.gouv.fr

Date : 14 janvier 2010Lieu : CETE Méditerranée

Association des Directeurs de Services Techniques Départementaux

Journées techniques

« Construire des Ouvragesd’Art en Béton »

Prescriptions sur le matériau béton et contrôles d’exécution

des travaux

Les essais sur bétonC. CORDIER (LRPC Aix)

22

2


Journées techniques “Construire des Ouvrages d’Art en béton”

13 et 14 janvier 2010

SOMMAIREPrélèvement de bétonConsistanceTeneur en airConfection d’éprouvettesCas particulier des BAPRésistance en compressionAutres essaisSuivi maturométriqueContrôles en préfabrication

33

3




Prélèvement de béton : NF EN 12350-1

Essais sur béton

Prise élémentaire :

Main écope

Echantillon àhomogénéiserHomogène ou non ?

Charge

44

4




Prélèvement de béton

Essais sur béton

Prélèvement au moment de l’emploi après déversement de 0,3 m3

ou

Brassage énergique de 2 minutes à Vmaxi

(selon NF EN 206-1 pour essai de consistance)

55

5




Prélèvement de béton : NF EN 12350-1

Essais sur béton

Quelle quantité à prélever ?

Exemple :

Pour 6 éprouvettes 16x32 38,4 l

+ 1 cône d’Abrams 6 l

+ 1 teneur en air 8 l

Total utilisé : 52.4 l

Minimum à prélever : 52.4 * 1.5 = 78.6 l

~ 80 l

1,5 fois le volume nécessaire aux essais

66

6




Consistance

Essais sur béton

XC1/XC2 (F)BPS NF EN 206–1 C25/30 Dmax 22,4 Cl 0,40S3

Classes de consistance : NF EN 206-1

Tableau 6

classe étalement en mm

F1 ≤ 340

F2 de 350 à 410

F3 de 420 à 480

F4 de 490 à 550

F5 de 560 à 620

F6 ≥ 630≥ 220S5

de 160 à 210S4

de 100 à 150S3

de 50 à 90S2

de 10 à 40S1

affaissement en mmclasse

Tableau 3

77

7




Consistance

Essais sur béton

Affaissement au cône d’AbramsNF EN 12350-210 ≤ Aff. ≤ 210 mm→ Béton courant

Étalement à la table à chocs (cône DIN)NF EN 12350-5Aff. > 210 mm→ Béton Haute Performance (BHP)

88

8




Consistance Affaissement au cône d’Abrams - NF EN 12350-2

Essais sur béton

Piquage : 25 coups par couche en 3 couches

99

9




ConsistanceAffaissement au cône d’Abrams - NF EN 12350-2

Essais sur béton

cmmm

h ± 10 mm

Remonter du moule : durée 5 à 10 secondes

1010

10




ConsistanceÉtalement à la table à chocs - NF EN 12350-5

Essais sur béton

10 piquages légers pour chacune des

2 couches

1111

11




ConsistanceÉtalement à la table à chocs - NF EN 12350-5

Essais sur béton

TEST « avec sopalin »correct

mauvais

risque d’apparition de faux ressuage

Table humide mais non mouillée

1212

12




Consistance Étalement à la table à chocs - NF EN 12350-5

Essais sur béton

Mesure moyenne : D arrondie à 10 mm près

d1 + d2D =

2

Après 15 chocs sans arrêt,on mesure d1 et d2, et :

d1

d2

1313

13




(NF EN 206-1 extrait tableau NA.F.1)

Teneur en air

Essais sur béton

d1

d2

0,55

C2/30

0,30

0,55

C30/37

315

C30/37

Aucune valeur individuelle ne doit dépasser la valeur spécifiée + 4 %

Classes

d’exposition

X0

XC1 à XC4

XS1 à XS3

XD1 à XD3

XF1

XA1 à XA3

XF2 à XF4

Teneur

minimale en air (%)

Pas de valeur spécifiée

4 %

1414

14




Essais sur béton

d1

d2

Teneur en air : NF EN 12350-7Méthode de la colonne d’eau

Méthode du manomètre

Valeur arrondie à 0,1 point près

1515

15




Essais sur béton

d1

d2

Teneur en air : NF EN 12350-7Méthode du manomètre

On égalise un volume d’air connu à une pression connue dans une enceinte hermétique avec le volume d’air inconnu de l’échantillon de béton. Le cadran du manomètre est étalonné en % d’air correspondant à la pression résultante.

Pomper = mise en pression de la chambre et ajuster l’aiguille au trait rouge puis relacher

Mise en oeuvre du béton en 3 couches avec serrage à refus

1616

16




Essais sur béton

d1

d2

Teneur en air : NF EN 12350-7Méthode de la colonne d’eau

On introduit de l’eau sur une hauteur prédéfinie au-dessus d’un échantillon de béton serré de volume connu se trouvant dans une enceinte hermétique et on applique sur l’eau une pression d’air prédéterminée. On mesure alors la diminution du volume d’air contenu dans le béton en observant la baisse du niveau d’eau.Mise en oeuvre du béton en 3 couches avec serrage à refus

A1 =h1 - h2

h1

h2

1717

17




Essais sur béton

d1

d2

Teneur en air :Notion de serrage à refus pour bétons avec airentraîné (FD P 18 457)

Bétons avec air

entraîné

Aff. ≥ 100 mm

Serrage aiguille vibrante ou table vibrante entre 5

et 6 s par couche

10 ≤ Aff. ≤ 90 mm

Serrage aiguille vibrante ou table vibrante entre 10

et 12 s par couche

1818

18




Essais sur béton

d1

d2

Confection d’éprouvettes : NF EN 12390-2

Le FD P 18 457 autorise pour les bétons courants à passer pour le remplissage respectivement en 3 et 2 couches

RemplissageBéton

16x32 cm 11x22 cm moyens

3 couches

< 10 cm

serrage àrefus

main écope

Courant et BHP

4 couches

< 10 cm

serrage àrefus

1919

19




Essais sur béton

d1

d2

Confection d’éprouvettes :Notion de serrage à refus pour bétons courants et BHP(FD P 18 457)

Affaissement au cône

d’Abrams

Serrage à refus : « surface du béton lisse et luisante, exempte d’apparition de

grosses bulles »

10 ≤ Aff. ≤ 90 mm

aiguille vibrante ou table vibrante (≥ 10 s par couche)

Aff. ≥ 100 mmE/C > 0,50

tige de piquage(25 coups par

couche)

E/C < 0,50aiguille vibrante ou table vibrante

(≥ 5 s par couche)

2020

20




Essais sur béton

d1

d2

Conservation des éprouvettes : NF EN 12390-2

Avant 16 h à 3 jours

Dans le moule

sans choc, sans vibration

ni dessiccation

à T = 20 ± 5 °C

(ou 25 ± 5 °C pour pays chauds)

Transport Eviter dessiccation et écarts de température

Après démoulage

eau à T = 20 ± 2 °C

chambreà T = 20 ± 2 °Cet HR > 95 %

En pratique, on visera sur chantier 15°C<Tamb<30°C pendant 48h maxi, avec recours à une caisse calorifugé pour Text < 15°C

2121

21




Essais sur béton

d1

d2

Cas particulier des BAP

Bétons très fluides, homogènes et stables mis en œuvresans vibration par le seul effet gravitaire

Essais spécifiquesEssai d’étalement au cône d’Abrams (PR NF EN 12350-8)→ caractérisation de mobilité du béton en milieu non confinéEssai d’écoulement à l’entonnoir en V (PR NF EN 12350-9)Essai à la boîte en L (PR NF EN 12350-10)→ caractérisation de la mobilité du béton en milieu confinéEssai de stabilité au tamis (PR NF EN 12350-11)→ caractérisation du risque de ségrégation et au ressuage

Recommandations provisoires AFGC (2000) - PN BAP

2222

22




Essais sur béton

d1

d2


Essai d’étalement au cône d’Abrams

d1 + d2D =

2

2323

23




Essais sur béton

d1

d2


Essai à la boîte en L

H2

H1

2424

24




Essais sur béton

d1

d2


Essai de stabilité au tamis

Plaitance x 100

Péchantillon

2525

25




Essais sur béton

d1

d2

Résistance en compression : NF EN 12390-3Surfaçage des éprouvettes

Surfaçage au soufre- sécurité : hotte, extincteur…- mélange soufre (50%) – sable siliceux (50%)- attendre 30 min avant essai de compression

Rectification

2626

26




Essais sur béton

d1

d2

Résistance en compression : NF EN 12390-3R = F / S

25 MPa 30 MPa

C25/30

Cylindre D = 150 mm Cube D = 150 mm

2727

27




Essais sur béton

d1

d2

Résistance en compression

11

22

Dmax ≤ 22,4 mmavec coefficient correcteur

10 10

10

Cubes de 100 mm :

fc,cub = 0,97 * R si R ≥ 50 MPa

fc,cub = R-1,5 si R < 50 MPa

Cylindres 11*22 :

fc,cyl = 0,98 * R si R ≥ 50 MPa

fc,cyl = R-1 si R < 50 MPa

Éprouvettes avec correction (NF EN 206-1)

2828

28




Essais sur béton

d1

d2

Autres essais

Masse volumique sur béton frais (NF EN 12350-6)Masse volumique sur béton durci (NF EN 12390-7)Rendement volumique = Mvthéorique/Mvréelle

Formulation de béton = quantités pour 1 m 3

Exemple :Mvthéorique = 2.4

Mvréelle< 2.4

Mvréelle > 2.4

2929

29




Essais sur béton

d1

d2

Autres essais (essais liés au gel)

Facteur d’espacement (G) selon normeASTM C457 → béton traditionnelavec air entraîné

Essais de performance de « gel interne »(G) selon NF P 18-424 (gel dans l’eau, dégel dans l’eau) et NF P 18-425 (gel dans l’air, dégel dans l’eau)

Ecaillage (G+S) selon XP P 18-420

3030

30




Essais sur béton

d1

d2

Autres essais (essais pour béton dans les structures)

Carottes – prélèvement et essais en compression (NF EN 12 504-1)Détermination de l’indice de rebondissement (NF EN 12 504-2)

Détermination de la force d’arrachement (NF EN 12 504-3)Détermination de la vitesse de propagation du son (NF EN 12 504-4) émetteur

Matériau à tester

récepteur

comparaison des signaux émis et reçus

3131

31




Essais sur béton

d1

d2

Suivi maturométrique

Objectif ?→ Connaître la résistance (mûrissement) du béton dans

l’ouvrage pour réaliser le plus rapidement possible et en toute sécurité des opérations de construction (décoffrage, mise en précontrainte…) quand le recours aux éprouvettes d’information n’est pas jugé suffisamment efficient (représentativité du mode de conservation, chauffage ou étuvage des éléments, …)

3232

32




Essais sur béton

d1

d2


Comment ?→ Elle transforme, en temps réel et sous réserve d’un

étalonnage préalable du béton, l’histoire de température du béton in situ en résistance

OUVRAGE

Enregistrement des températures

Étalonnage en mémoire

Estimation des résistances pour

chaque suivi thermique

3333

33




Essais sur béton

d1

d2


De nombreux avantagessimplicité des mesures de températureet représentativité des estimations derésistanceinformation quasi-instantanée(disponible en continu)prédiction du délai d’obtention de larésistance requiseoptimisation des systèmes d’isolationou de chauffage du bétonpossibilité d’une étude en amont duchantier par des outils de simulations numériques

3434

34




Essais sur béton

d1

d2


PrincipeL’évaluation de la résistance au jeune âge du béton parmaturométrie repose sur :

la connaissance de l’histoire de température vécue par le bétonle concept d’âge équivalentla connaissance de l’évolution de la résistance en compression en fonction de l’âge équivalent à la température de référence (20°C en général), appelée « courbe de référence » du bétonla connaissance de l’énergie d’activation apparente du béton

3535

35




Essais sur béton

d1

d2


Principe

t0

« Courbe de référence »Rc

Age équivalent

Histoire thermique du béton en placeT

Age réelteq(t0)

Rc0

calcul teq(t0)

Ea

3636

36




Essais sur béton

d1

d2


Modalités d’applicationÉtalonnage :– Détermination, dans un premier temps, de la courbe

d’étalonnage Rc=f(teq)– Détermination de l’énergie d’activation apparente du

béton par des essais sur chantier et éventuellement par des essais préliminaires en laboratoire

Détermination de la courbe de référence du béton :– Passage de la courbe d’étalonnage à la courbe de

référence en intégrant les contrôles maturométriquesinitiaux de conformité

Contrôles de conformité en cours de chantier

3737

37




Essais sur béton

d1

d2

Contrôles en préfabrication

Nature des contrôlesPendant la fabrication

- idem chantier + cycle de décoffrage/manutention ( + cycle d’étuvage + moyens de vibration externe + mise en œuvre de la prétension le cas échéant)

Après la fabrication (réception sur stock)- contrôle dimensionnel et d’aspect (déformations, fissures, ségrégation, teinte du parement)- mesure des contre-flèches (cas des poutres)- enrobage (ferroscan)

Essai spécifiqueEssai d’absorption d’eau (annexe G NF EN 13369)

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