Mini Projet Mesure et Instruments
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Mini Projet 2013
Matériaux de Construction
4 Modules
1. Bétons
2. Classes de Matériaux
3. Métaux
4. Autres Matériaux
![Page 2: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/2.jpg)
Mini Projet 2013
• perspectives historiques
• gamme de construction
• perspectives économiques
• coûts, quantité utilisée des matériaux
• fonctions des matériaux de construction
• considérations environnementales
![Page 3: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/3.jpg)
Mini Projet 2013
Perspectives historiques
se loger/abriter - un des besoins fondamentaux des êtres humains
Il y a 500 000 ans
Il y a 1 000 ans
Il y a
500
ans
~10
ans
![Page 4: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/4.jpg)
Mini Projet 2013
20°C 140°C
800°C 1000°C
0
Mortier pour
les joints de
briques en
bitume
5000
Aggregats et
Fibres pour
renforcement
Encadrements
des portes et
poutres en
bois
4000
Objets en
verre
3000
T°C
8000 av.JC
Brique
en boue
et argile
6000
Obj. En
céramique
briques en
terre cuite
400-
Murs en briques
couverts d'un
enduit de gypse
Mortier de
chaux et
chaux
hydraulique
1000
800 –
Béton à base de
chaux hydraulique
et roche
pouzzolanique
100
![Page 5: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/5.jpg)
Mini Projet 2013
![Page 6: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/6.jpg)
Mini Projet 2013
Les passerelles
– une fonction, plusieurs matériaux
Le bois, reconstruction 1904
original 1749
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Mini Projet 2013
La pierre naturelle, 1640
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Mini Projet 2013
La fonte, 1823
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Mini Projet 2013
Acier, début 20 ème siècle
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Mini Projet 2013
Le béton renforcé et acier, 1960
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Mini Projet 2013
Coût / consommation des matériaux
Source: INTRODUCTION à LA SCIENCE DES MATÉ RIAUX, Mercier, Zambelli, Kurz
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Mini Projet 2013
Perspectives économiques
En Europe l’industrie de la construction c’est:
• 800 milliards Euro / an
• 30 millions employés
• 20% de workforce
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Mini Projet 2013
Utilisation des matériaux
Choix du matériau le plus adapté aux applications envisagées.
Les critères de choix des matériaux doivent tenir compte des facteurs suivants :
• fonctions principales de la construction :
modes de mise en charge, des températures et des conditions
générales d’utilisation.
• comportements intrinsèques du matériau : résistance à la
rupture, à l’usure, à la corrosion, conductibilité, etc.;
• prix de revient des diverses solutions possibles.
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Mini Projet 2013
Fonctions Mat. de Construct.(2)
Echanges avec l'extérieur:
• éviter la pénétration de pluie, de neige, de vent
– étanchéité (watertight)
– ventilation contrôlée
• thermique
– isolation thermique
• phonique
• optique
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Mini Projet 2013
Fonctions Mat. de Construct.
Mécanique:
• stabilité pour ne pas s’effondrer
– rigidité (stiffness)
– résistance à la compression (compressive strength)
– résistance à la tension (tensile strength)
• durabilité
– fluage (creep)
– relaxation (relaxation)
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Mini Projet 2013
Considérations environnementales
Généralités
Les matériaux de construction en général (à
l’exception de quelques métaux) ne sont:
• ni toxiques
• ni particulièrement polluants
MAIS
Etant donné les énormes volumes utilisés, il faut
considérer leur impact sur l’environnement et dans
un contexte de développement durable
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Mini Projet 2013
Considérations
• Disponibilité des matières 1ères
• Extraction des matières 1ères
• Energie utilisée pour la fabrication
• Considérations de la santé et de la sécurité
• Recyclabilité
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Mini Projet 2013
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Mini Projet 2013
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Mini Projet 2013
Bétons
• ! Les matériaux les plus utiliser (>10 les
autres) • !
Matériaux fabriquer
sur site
Matériaux de Construction 1
Pourquoi le matériel le plus utiliser?
Disponibilité - Mat. 1ère partout dans le monde
faible coût énergétique
Transportable - poudre grise en sac ou en vrac
Constructible - adjoindre l ! eau et malaxer
Flexible - remplir toutes les formes avec une différence de volume très faible
Durable - pour les siècles surtout résistant à l ! eau,
barrages, tuyaux, etc
et à bas prix!
![Page 21: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/21.jpg)
Mini Projet 2013
Demand is forecast to rise steeply in the
next decades
Composition
of the earth ! s crust
Mg
K
rest
Na
Ca
Fe
Al
Si
O
Mg
S
Al Fe
K Na
rest
Ca
Si
O
Composition
of cement
CaO readily available from limestone
![Page 22: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/22.jpg)
Mini Projet 2013
Introduction aux
Technologies du Béton
Concrete Technology) (
Quelques définitions
Un béton
béton si !
4 mm >
Granulats + colle =
mortier si !
< 4 mm
Pâte de ciment = eau + ciment
Mortier = eau + ciment + sable
Béton = eau + ciment + sable + granulats
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Mini Projet 2013
hrs à 28+j 3-5
durcissement
Le vie d’un béton
à 3-5hrs 0
Fluide
ouvrable
Vie en
service
durabilité
Développement de la résistance
peu continuer
d'augmenter
pendant des
années si
l'eau est
disponible
1 jour 3 jour jours 28
x2
x2
temps
de référence
pour
les
résistances
temps
de
décoffrage
![Page 24: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/24.jpg)
Mini Projet 2013
Constituants:
ciment
granulats
gravier,
roches
concassées
eau
sable
air
( vides)
adjuvants
( éventuel)
squelette
pâte de ciment
colle
![Page 25: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/25.jpg)
Mini Projet 2013
![Page 26: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/26.jpg)
Mini Projet 2013
![Page 27: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/27.jpg)
Mini Projet 2013
Rôle de l’eau
Anhydres + eau " hydrates
L'eau est combinée dans les hydrates
L'hydratation continue seulement s'il y a de l'eau disponible.
Hydratation
Augmentation de volume solide
1 vol. ciment # ~ 2 vols hydrate
La quantité d'eau ajoutée, relative au ciment
est exprimée en rapport e/c en poids
Si e/c = 0.5,
quel est le volume de ciment dans le mélange de départ?
( la densité de ciment ~ 3 g/cm 3 )
Quel est le volume de solide après hydratation?
![Page 28: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/28.jpg)
Mini Projet 2013
La taille maximum des granulats est déterminée
Le diamètre maximum doit être moins de un cinquième de la taille de la pièce
![Page 29: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/29.jpg)
Mini Projet 2013
Ex. mur du 150 mm, taille max ~30 mm
Mélange binaire
0
50
100
0 20 40 60 80 100
% fins
100
50
0
100 80 60 40 20 0
% gros
![Page 30: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/30.jpg)
Mini Projet 2013
![Page 31: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/31.jpg)
Mini Projet 2013
![Page 32: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/32.jpg)
Mini Projet 2013
Mélange ternaire ( Feret 1890s)
sable moyen, 0,5/2
sable grossier, 2/5 sable fin, <0,5
mélange
le plus
compact
Peu de variation dans
la zone rouge
on n ! a pas besoin
de beaucoup
de grains moyens
On a vu que les mélanges les plus
compacts sont entre grands et petits
grains
Pourquoi utilise-t-on les mélanges
avec granulometrie continue
![Page 33: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/33.jpg)
Mini Projet 2013
![Page 34: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/34.jpg)
Mini Projet 2013
![Page 35: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/35.jpg)
Mini Projet 2013
![Page 36: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/36.jpg)
Mini Projet 2013
Granulats - exigences (1) Les granulats doivent: 1) être stables et durables: –! résistants à des cycles gel-dégel –! résistants à des cycles mouillage-séchage –! résistants à des cycles de température –! résistants à l!abrasion –! résistants aux réactions chimiques
Ils doivent donc être compacts et non réactifs "stabilité du béton 2) posséder résistance et dureté: "résistance du béton
![Page 37: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/37.jpg)
Mini Projet 2013
Granulats - exigences (2) 3)
être propres: – !
pas d ! argiles (instables cycles mouillage-séchage)
– ! pas d !
impuretés " adhérence granulats / pâte
4) donner un mélange compact:
– ! forme correcte
– ! bonne granulométrie
– ! teneur en éléments fins limitée
" réduction du volume de ciment
Les granulats doivent:
![Page 38: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/38.jpg)
Mini Projet 2013
![Page 39: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/39.jpg)
Mini Projet 2013
![Page 40: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/40.jpg)
Mini Projet 2013
Ouvrabilité
Capacité à remplir les formes
à se compacter •! La présence des granulats empêche l’utilisation de la plupart des
équipements conçus pour caractériser la rhéologie des autres
fluides •! Besoin de tests robustes qui peuvent être utilisés sur les
chantiers
fluidité
Slump test
cm 10
cm 30
20 cm
s
![Page 41: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/41.jpg)
Mini Projet 2013
What is wrong with this picture!
![Page 42: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/42.jpg)
Mini Projet 2013
![Page 43: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/43.jpg)
Mini Projet 2013
bleeding
![Page 44: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/44.jpg)
Mini Projet 2013
ségrégation
![Page 45: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/45.jpg)
Mini Projet 2013
• ! Le r essuage et la ségrégation peu ven t être évit és
avec un e bon ne formulation du béton:
• ! bon ne granulométrie d u squelette granulats
• ! bon dosage en ciment
• ! bon rapport e/c
La prise
Pâte
fluide
Solide
rigide
La transition n ’ e st pas franche
la définition de la prise est un peu
arbitraire
![Page 46: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/46.jpg)
Mini Projet 2013
Un peu de pratique!
Le test classique: Aiguille « Vicat »
420
.
.
.
Initial set
.
.
.
Final set
4000
3000
2000
1000
0
180
240 300
360
Temps (min)
F
La prise
• ! Avec des méthodes plus précises, il semble que
la prise corresponde au point de formation d’un
squelette solide continu.
![Page 47: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/47.jpg)
Mini Projet 2013
© Alain Herzog © Alain Herzog
![Page 48: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/48.jpg)
Mini Projet 2013
© Alain Herzog © Alain Herzog
![Page 49: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/49.jpg)
Mini Projet 2013
© Alain Herzog
© Alain Herzog
![Page 50: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/50.jpg)
Mini Projet 2013
© Alain Herzog © Alain Herzog
![Page 51: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/51.jpg)
Mini Projet 2013
![Page 52: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/52.jpg)
Mini Projet 2013
© Alain Herzog © Alain Herzog
![Page 53: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/53.jpg)
Mini Projet 2013
![Page 54: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/54.jpg)
Mini Projet 2013
Résumé / questions 1.! Quelle est la différence entre le béton et le mortier? 2.! Pourquoi met-on des granulats dans le béton? 3.! Pourquoi utilise-t-on des granulats de tailles différentes?
![Page 55: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/55.jpg)
Mini Projet 2013
4.! Pourquoi utilise-t-on des mélanges continus des granulats? 5.! Comment calcule-t-on les proportions de sable, fins et gros granulats pour avoir un mélange compact?
6.! Quelle est l!importance du rapport eau / ciment? 7.! Quel processus amène le durcissement du béton? 8.! Qu!est-ce que la prise? Comment la mesurer? 9.! Si le rapport e/c diminue, comment faut-il changer le dosage en ciment?
10.Quels paramètres de formulation influence le «slump» du béton! ? 11. ! Quel est le moyen le plus utilisé pour compacter le béton?
![Page 56: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/56.jpg)
Mini Projet 2013
![Page 57: Mini Projet Mesure et Instruments](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062218/568c4ed11a28ab4916a96361/html5/thumbnails/57.jpg)
Mini Projet 2013