Les propriétés du béton sont une liste des qualités que possède le béton. La définition de ces propriétés permet de clarifier la capacité du béton à assurer l'intégrité structurelle, la durabilité et la fonctionnalité dans divers projets de construction ou de conception. Le béton étant un matériau très utilisé, connaître ses diverses propriétés est essentiel pour les professionnels du bâtiment et les propriétaires qui l’utilisent de manière régulière ou périodique.
Comprendre ces qualités du béton permettra à chacun de prendre en compte la conception et l'intégrité structurelle essentielles, la sélection correcte des matériaux, de garantir la performance et la durabilité, et de permettre l'innovation et l'optimisation.
Quelles sont les propriétés du béton ?
Les propriétés du béton peuvent être divisées en deux groupes principaux : celles qu’il présente à l’état liquide et celles qu’il présente à l’état durci.
Propriétés du béton frais (forme liquide)
Le béton présente certaines qualités juste après le processus d'hydratation, qui sont les changements chimiques qui commencent après le mélange du ciment avec de l'eau. Les propriétés du béton sous sa forme liquide ou pâteuse sont l’ouvrabilité, le temps de prise, le ressuage et la ségrégation.
Maniabilité
La propriété d'ouvrabilité décrit la facilité avec laquelle il peut être mélangé, transporté, placé et compacté sans ségrégation ni saignement excessifs. Cette propriété mesure la facilité avec laquelle le béton peut être moulé et façonné pendant le processus de construction. Un certain nombre de facteurs, notamment la teneur en eau, le type et la taille des granulats, le type et la quantité de ciment, les adjuvants ainsi que le temps et la méthode de mélange, influencent la maniabilité du béton.
Divers projets nécessitent différentes mesures de réalisabilité. En évaluant la maniabilité du béton, les professionnels du bâtiment peuvent décider quel béton convient le mieux à un projet particulier. L'ouvrabilité est évaluée par diverses mesures, notamment un test d'affaissement, un test Vee-bee ou un test de facteur de compactage en fonction du type de béton.
Temps de prise
Le temps de prise du béton est le temps nécessaire au béton liquide pour se transformer en un état solide. Il s'agit d'une propriété importante car elle détermine la manipulation, le placement et la finition d'un projet. De nombreux facteurs peuvent avoir un impact sur le temps de prise du béton, notamment le type de béton, le taux d'eau, la température ambiante et les adjuvants supplémentaires.
Le temps de prise comporte deux phases distinctes : le temps de prise initiale et le temps de prise finale. Le temps de prise initial est le temps nécessaire au béton pour passer de sa forme plastique à une forme qui ne peut plus être modifiée. C'est la phase initiale où le béton gagne en résistance et en rigidité. Les fabricants mesurent le temps de prise initial à l'aide d'une aiguille Vicat ou d'autres tests de résistance à la pénétration.
La prise finale est le temps nécessaire au béton pour devenir complètement rigide et prêt à supporter de lourdes charges. Cette période marque la fin du processus de prise et le début d'autres processus comme le durcissement ou le retrait de forme. Les fabricants de béton le mesurent par des tests de résistance à la pénétration.
Saignement
La propriété de ressuage explique les phénomènes dans le béton liquide ou plastique où l'eau se sépare du mélange de béton et remonte à la surface. Cela crée une accumulation d’eau à la surface du béton. Le ressuage du béton est provoqué par la décantation de particules solides sous l’effet de la gravité, entraînant le déplacement de l’eau. Un saignement excessif n’est pas bénéfique pour le béton car il peut provoquer une déformation de la surface et réduire sa résistance et sa durabilité.
Les fabricants de béton testent leurs produits pour déterminer leurs qualités de ressuage à l'aide de tests particuliers comme un test sur cylindre de purge ou un test sur plaque de pression. Les constructeurs peuvent déterminer et atténuer le saignement en fonction du type de béton, de la quantité d'eau inférieure, de l'utilisation d'un granulat plus fin et de l'utilisation d'adjuvants réducteurs d'eau.
Ségrégation
La ségrégation dans le béton fait référence à la répartition non uniforme des ingrédients dans le mélange de béton. Cela se produit lorsque les particules solides du mélange, comme les granulats, se séparent des autres ingrédients comme la pâte de ciment.
Plusieurs facteurs peuvent avoir un impact sur la ségrégation dans le béton, notamment la taille et la densité des granulats, les proportions du mélange de béton, une manipulation et/ou un transport inappropriés et une consolidation ou des vibrations inadéquates. Les conséquences de la ségrégation dans le béton sont une non-uniformité du mélange qui peut avoir un impact sur l'intégrité structurelle et la durabilité. Cela peut également provoquer des défauts de surface. Certains des tests utilisés par les fabricants pour déterminer la ségrégation dans le béton sont le test de stabilité du tamis et le test de la table d'écoulement.
Propriétés du béton durci
Les fabricants de béton testent le béton durci à intervalles périodiques pour tester ses propriétés spécifiques, généralement après que le béton ait durci.
Force
La propriété de résistance du béton mesure sa capacité à résister à une force tout en conservant son intégrité structurelle. C’est l’une des propriétés les plus essentielles pour déterminer son utilisation et la gamme de projets appropriés. Pour le béton standard, la résistance est mesurée après 28 jours, ce qui est un temps suffisant pour développer une résistance significative.
Résistance à la compression – La propriété de résistance à la compression est la mesure de la capacité d'un béton à résister à la force de compression sans se briser. Il s’agit de la charge maximale que le béton peut supporter avant de se fissurer, de se déformer ou de s’effondrer. Les normes industrielles mesurent la résistance à la compression en termes de mégapascals (MPa) ou de livres par pouce carré (psi). Résistance à la traction – La résistance à la traction est la quantité d’étirement que le béton peut résister avant de subir des dommages. La résistance à la compression est la plus importante dans le béton, mais comprendre la résistance à la traction est vitale pour certaines applications. La résistance à la traction du béton est généralement bien inférieure à sa résistance à la compression. La résistance à la traction est une propriété importante dans les conceptions précontraintes. Résistance à la flexion – La résistance à la flexion est la capacité du béton à résister aux forces de flexion ou de traction. Cette propriété dépend de la résistance à la traction du béton. La résistance à la flexion est également appelée « module de rupture ». Ce terme fait référence à la contrainte maximale à la rupture lors d'un essai de flexion pour une poutre ou un prisme en béton. Résistance au cisaillement – La résistance au cisaillement est une propriété qui mesure la capacité du béton à résister aux forces qui font glisser ou se déformer une couche de béton parallèlement à une autre couche. Cela peut se produire lorsque des poutres, des piliers ou des dalles en béton sont soumis à des contraintes de torsion ou de flexion.
Durabilité
La durabilité est la propriété qui explique la capacité du béton à résister à la détérioration et à conserver ses qualités esthétiques et performantes. Cette propriété est un élément essentiel lorsque les concepteurs et les architectes planifient des structures durables. La dégradation du béton peut survenir pour des causes physiques, chimiques ou mécaniques. De multiples facteurs influencent la durabilité du béton, notamment l'exposition environnementale, le mélange de béton, le rapport eau-ciment, la conception structurelle, une cure appropriée et des pratiques de transport et de construction de qualité.
Les fabricants de béton testent la durabilité du béton grâce à des tests en laboratoire et à une surveillance sur le terrain. Ils testent la perméabilité du béton, la résistance à la pénétration des ions chlorure, la réactivité alcali-silice, la résistance aux sulfates, la résistance à la carbonatation et la résistance aux cycles de gel-dégel.
Densité
La propriété de densité du béton mesure sa masse par unité de volume. C'est un nombre qui explique la quantité de matériel emballé dans un espace donné. La densité a un impact sur la résistance, la durabilité, les propriétés thermiques et le comportement structurel du béton. Les composants d'un mélange de béton déterminent sa densité. Cela inclut le type et la quantité d'agrégats, de ciment, d'eau et de tout matériau supplémentaire.
Plus la densité du béton est élevée, plus la résistance à la compression et la masse thermique sont élevées. La densité affectera la maniabilité du béton. Le béton à plus haute densité nécessite plus d’expertise en matière de mélange et de manipulation.
Rétrécissement
Le retrait fait référence à la propriété qui décrit la réduction du volume ou de la dimension du béton durci en raison de la réaction chimique ou du processus de séchage. Il s’agit d’un phénomène naturel qui se produit lorsque l’eau s’évapore du mélange de béton. Le retrait peut entraîner des fissures et des déformations dans la structure en béton.
Les entreprises de béton testent leur béton pour comprendre son comportement potentiel en matière de retrait. Ils sont en mesure de formuler des recommandations pour aider les constructeurs à réduire le retrait de leur béton grâce à une conception appropriée du mélange et des pratiques de durcissement, un placement de joints vitaux, un renforcement supplémentaire et des adjuvants qui réduisent la tension superficielle de l'eau dans le béton pour permettre un séchage plus uniforme.
Perméabilité
La propriété de perméabilité fait référence à la capacité du béton à laisser passer l’eau et d’autres liquides à travers sa structure poreuse. Cette qualité affecte directement la durabilité et les performances du béton. La perméabilité du béton est affectée par le rapport eau-béton, la granulométrie, les matériaux cimentaires, le temps de durcissement et certains additifs.
Le béton à perméabilité élevée et faible est précieux dans certains contextes, bien que le béton à faible perméabilité soit plus solide et plus durable. Le béton à haute perméabilité est appelé béton poreux ou perméable. Les ingénieurs utilisent ce type de béton dans les applications de gestion de l'eau.
Propriétés thermiques
Les propriétés thermiques font référence à la capacité du béton à conduire, stocker et résister au flux de chaleur. La propriété joue un rôle important dans l’efficacité énergétique et la performance thermique d’une structure. Plusieurs mesures déterminent les propriétés thermiques d'un type particulier de béton.
Conductivité thermique – La conductivité thermique mesure la façon dont un matériau conduit la chaleur. Le béton ne conduit pas bien la chaleur, mais plus le béton est dense, mieux il conduit la chaleur. Résistance thermique – La résistance thermique, également la valeur R, représente la capacité du béton à résister au flux de chaleur. C'est le contraire de la conductivité. Masse thermique – Le béton a une masse thermique élevée qui fait référence à sa capacité à stocker et à absorber la chaleur. Ceci est utile pour réguler la température de l’intérieur vers l’extérieur. Expansion et contraction thermiques – Le béton peut se dilater ou se contracter en fonction des changements de température. Bien qu’il s’agisse de changements relativement mineurs pour le béton, les ingénieurs doivent en tenir compte lors de la conception de la structure afin de s’adapter à ces petits mouvements.
Les fabricants de béton utilisent divers tests pour déterminer les propriétés thermiques du béton, notamment des tests de conductivité thermique, la calorimétrie différentielle à balayage (DSC) et des calculs de résistance thermique.
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