Technologie des matériaux de construction II S3 (2022/2023)
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E-mail professionnel : mekki.maza@univ-msila.dz
Faculté de sciences et technologie
Département de Génie mécanique
Niveau : Master 2
Semestre :S3
Module : Technologie des matériaux de construction II
Volume horaire : Cours 1h30, TD 1h30
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Contenu du cours
- Introduction
- Historique
Chapitre 1- Les bétons à ouvrabilité graduée ;
Chapitre 2- Les bétons à résistance mécanique graduée ;
Chapitre 3- Les bétons à durabilité adaptée
Chapitre4- Les bétons de masse
Chapitre 5- Les bétons lourdsChapitre 6- Les bétons légers ;
Chapitre 7- Les bétons et leur comportement au feu ;
Chapitre 8- Les bétons « de niche ».
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. INTRODUCTION
Le béton est aujourd'hui le matériau le plus utilisé dans le monde, plus que tous les autres matériaux réunis. Sans le béton, on ne pourrait pas réaliser ce qu'on construit aujourd'hui en matière de logement, d'écoles, d'hôpitaux, d'infrastructures de transport. A la fois robuste et universel. On peut le faire partout, dans tous les pays, dans son jardin, le béton est aussi au début d'une profonde mutation : l'ampleur et l'étendue de ses performances mécaniques et physiques augmentent sans cesse, et sa formulation, jusqu'ici très empirique, est en passe de devenir une démarche rationnelle, avec des outils d'ingénieurs construits sur des bases scientifiques qui font appel à toutes les disciplines qui entrent dans ce qu'on appelle aujourd'hui la Science des matériaux.
Ceci est le résultat de profonds progrès dans notre compréhension scientifique des
mécanismes de prise, de durcissement, de vieillissement, progrès qui ont accompagné l'émergence de la Science des matériaux ou « science des couplages », dont le béton est aujourd'hui l'archétype, puisqu'il est sans doute le seul à avoir mobilisé toutes les disciplines qui la constituent. Quelques exemples de ces progrès de compréhension seront présentés, et illustrés par leurs conséquences concrètes, parfois spectaculaires, sur les chantiers et les ouvrages d'aujourd'hui. Ces progrès devront aussi se traduire dans la qualité de notre environnement quotidien.
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Historique :
Comme les roches naturelles, le béton possède une grande résistance à la compression et une faible résistance à la traction. C’est pourquoi son utilisation comme matériau de construction, qui remonte aux Romains, ne s’est véritablement développée qu’avec l’invention du béton armé. Dans ce dernier, des armatures, c’est-à-dire des barres en acier (initialement en fer), pallient son insuffisante résistance à la traction.
L’invention du béton armé est généralement attribuée à Joseph Lambot, qui, en 1848, fit flotter une barque en ciment armé, et à Joseph Monier, qui construisit indépendamment, grâce à ce matériau, des bacs à fleurs en 1849. L’emploi du béton armé dans les structures s’étend dès lors rapidement en France sous l’impulsion de Joseph Monier, mais aussi de Coignet, de François Hennebique et d’Armand Gabriel. Dès 1906, une circulaire ministérielle fixe des instructions relatives à l’emploi du béton armé, codifiant ainsi pour la première fois la conception et le calcul des ponts et des bâtiments avec ce matériau.
Les recherches menées depuis 1970 sur le béton, et particulièrement sur ses constituants actifs, conduisent à un nouveau bond qualitatif et quantitatif de ses propriétés. Aux États-Unis et au Japon, on fabrique et on met en œuvre, dans les années 1980, des bétons à hautes performances dont la résistance à la compression atteint 100 Méga Pascals (MPa) (environ 1000 kg/cm²), et même 140 MPa (1400 kg/cm²) dans un immeuble à Seattle aux États-Unis. En laboratoire, on obtient, d’ores et déjà, des résistances supérieures à 600 MPa (6000 kg/cm²).
En remplaçant la maçonnerie, le béton s’est progressivement imposé au cours de la première moitié du 20 e siècle comme le matériau le plus largement utilisé dans la construction, seul ou associé à l’acier. Pour autant il n’a cessé d’évoluer, pour répondre à des exigences toujours plus élevées en termes d’ouvrabilité, de durabilité (dans son acception la plus large), de résistance et de qualité architecturale. Sur la base de recherches scientifiques de plus en plus poussées, faisant appel aux avancées et aux techniques de la physique et de la chimie contemporaines, de nouveaux bétons ont vu le jour, aux performances, à la durabilité, à l’ouvrabilité, à l’aspect exceptionnel : bétons fibrés, bétons à haute et ultra haute performances (BHP et BFUP), bétons auto-plaçant, bétons résistant au gel et aux sels de déverglaçage, béton colorés dans la masse, etc.
Les recherches les plus récentes font appel aux nanotechnologies, qui comme dans d’autres domaines vont permettre de modifier les propriétés macroscopiques du matériau en agissant au niveau moléculaire, ce qui permet d’envisager une adaptation de plus en plus précise et rationnelle du matériau aux performances requises pour chaque ouvrage : c’est l’approche performancielle, qui vient progressivement remplacer l’approche prescriptive.
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Conclusion
La démarche consistant à sélectionner le type de béton adéquat pour une application donnée consiste à définir avec précision la fonctionnalité recherchée et les objectifs de performances à atteindre afin de pouvoir réfléchir sur la formulation permettant de remplir au mieux ces critères.
Les domaines d’utilisations du béton dans le domaine de la construction sont très vastes et de nouvelles voies restent très certainement à explorer, notamment dans le domaine des bétons à faible impact environnemental (c’est-à-dire contenant des quantités de ciment limitées au strict minimum des performances visées).
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Références bibliographiques
[Ambroise et al., (1993)] Ambroise. J., Pera. J., Sari. M., (1993). L’adjuvantation des bétons de
sable. Rapport de recherche. Institut National des Recherches Appliquées. INSA. Lyon. France[Cnerib, (1992)] Cnerib, Centre National d’Etudes et Recherches Intégrées du Bâtiment., (1992).
Bétons de sable. Rapport de recherches, Tipaza, Algérie.
[Du et al., (2021)] Du. Y., Yang. W., Ge. Y., Wang. S., Liu. P., (2021). Thermal conductivity of
cement paste containing waste glass powder, metakaolin and limestone filler as supplementary
cementitious material, Journal of Cleaner Production. 287, 125018.
[Duval, (1974)] Duval. C., (1974). Le verre que sais-je. Edition paris.
[Dreux et al., (1998)] Dreux. G., Festa. J., (1998). Nouveau guide du Béton et de ses constituants.
Eyrolles Huitième édition, Paris.
[Elhachem, (1990)] Elhachem. M., (1990). Etude de l’influence de la fibre de fonte sur le fluage et
le retrait du béton. Thèse de doctorat, de l’E.C.P
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