METHODES DE MESURE DES

Service Matriaux de Construction

Recherche F.N.T.P. n 96-101

Rapport dfinitif - Avril 1998 - G.C.

4

MESURE DES TENEURS EN EAU DES BTONS DURCIS

SOMMAIRE

1PrSENTATIONpage 4

1.1. - Motivation de la recherche

1.2. - Rappel de quelques donnes de base

2ANALYSE BIBLIOGRAPHIQUEpage 7

2.1. Synthse des mthodes d'essais

2.2. Rapport du CEN

2.3. Etude Calib sur la matrise de la teneur en eau la fabrication du bton

2.4. Informations complmentaires

3DTERMINATION DU RAPPORT E/C A PARTIR DE L'ANALYSE MINRALOGIQUEpage 10

3.1. Principe de la mthode

3.2. Validation exprimentale

3.3. - Commentaires

4APPLICATIONpage 22

4.1. Prsentation

4.2. Rsultats des exprimentations

4.3. Commentaires

4.4. Informations complmentaires

5CONCLUSIONSpage 27

5.1. - Comparaison des sries d'essais

5.2. - Perspectives

6BIBLIOGRAPHIEpage 30

6.1. - Traduction du rapport CEN mthodes d'essais pour dterminer le rapport E/C du bton frais

6.2. Analyse du bton frais synthse de H. Grubbe

1. Prsentation

1.1 Motivation de la recherche

Le projet de norme europenne EN 206 relatif au bton traite du matriau proprement dit (constituants, proprits,...) puis des spcifications qui lui sont imposes dune part, et des procdures pour vrifier leur respect dautre part. Il met laccent sur la durabilit du bton, qui doit tre a priori compatible avec sa destination (type - environnement), et ce titre introduit le concept de rapport Eau/Ciment. En effet, il est gnralement considr que ce rapport est un bon indicateur de la durabilit du bton. Il convient donc de noter ds prsent, que le concept de rapport E/C na de lien quavec la durabilit du bton durci.

La notion de rapport E/C est indpendante de louvrabilit du bton frais, sauf si elle est fonction du dosage en eau. Louvrabilit dpend aussi en grande partie des adjuvants (nature, dosage, mode dintroduction) incorpors au bton. Si la dtermination du rapport E/C est dj dlicate sur le bton frais partir de mesures spares des dosages en eau et en ciment, elle lest encore plus a posteriori, cest--dire sur le bton durci.

Or, dans la pratique, il est pas rare (contrle, litige, etc ..) quil soit demand aux entreprises de dmontrer, autrement que par le seul examen des ventuels relevs de peses, le respect des exigences imposes par la norme et ce, plusieurs semaines, voire plusieurs mois ou mme plusieurs annes aprs la fin des travaux.

Actuellement des mthodes d'investigation sur bton frais existent bien qu'elles mritent dtre amliores. En revanche il n'y a pas de mthodologies bien dfinies et suffisamment prcises applicables au bton durci. Or, il sera de plus en plus frquemment demand aux entreprises, dans le cadre d'expertises notamment, de dmontrer a posteriori la conformit d'un bton par rapport sa formulation thorique.

L'objectif de la recherche inscrite dans le cadre du Projet National Calib et prsente dans ce document est de faire le point des principales mthodes existantes pour mesurer le dosage en eau du bton durci afin de calculer le rapport E/C partir du dosage en ciment (connu ou mesur). Ainsi seront prsentes les principales approches pour la dtermination du rapport E/C de btons et mortiers durcis partir d'analyses minralogiques.

Quelques essais ont t effectus pour tester lune de ces mthodes, base sur la mesure exprimentale du taux dhydratation du ciment. Celui-ci permet alors de dterminer sparment le dosage en ciment et le dosage en eau et ensuite de calculer le rapport E/C..

1.2 - Rappel de quelques donnes de base

1.2.1. - Dosage en eau

La premire fonction de leau de gchage est dassurer lhydratation du ciment, ce qui reprsente environ 25 kg deau pour 100 kg de liant actif. La seconde est de confrer au bton, en association avec les autres constituants (ciment, fines, adjuvants), la maniabilit suffisante pour quil puisse tre mis en place avec les moyens disponibles.

Plus le dosage en eau est important, plus la densit du bton est faible, par augmentation de sa porosit, et plus la rsistance diminue. Il en dcoule que lutilisation de rducteurs deau et de fluidifiants dans les btons, est de plus en plus frquente aussi bien dans le domaine du btiment que dans celui du gnie civil.

Le dosage en eau des btons et mortiers est conditionn par:

le dosage en ciment,

la nature et la dimension des granulats,

louvrabilit,

les moyens de mise en uvre disponibles sur le chantier,

les performances du matriau (mcaniques et de durabilit).

1.2.2. - Dtermination du rapport E/C sur bton frais

Si le principe du rapport E/C est techniquement pertinent, un problme pratique important se pose quant sa vrification; celle-ci nest actuellement envisageable que de faon indirecte.

Ainsi, lors de la conception et de la mise au point dune formulation, il est parfaitement possible, connaissant les composants retenus et leur caractristiques dune part, et les dosages de la formule thorique dautre part, de vrifier (par calcul) si cette formule respecte les exigences fixes par la norme correspondante au mme titre que les impratifs de chantier (dimension du plus gros grain par exemple) et ceux du bureau de contrle (rsistance caractristique). Au stade du bton frais, une vrification (par calcul) est possible par analyse des enregistrements des peses. La fiabilit de cette analyse est lie aux prcisions des informations disponibles (natures des granulats, prcision des peses, etc ...).

1.2.3. - Eau efficace

La seule eau prise en compte dans le numrateur du ratio E/C est leau efficace. Cette eau efficace ne doit pas tre confondue avec leau totale. Le projet de norme EN 206 prcise que leau efficace est gale leau totale contenue dans le bton frais diminue de la quantit deau absorbe par les granulats. Cela revient considrer que leau interne aux granulats na pas dinfluence sur la durabilit ou que celle-ci dpend de la porosit de la seule phase mortier.

Exprimentalement, la mesure du dosage en eau totale du bton frais est ralisable par diffrentes mthodes. Lvaluation dtaille de celles applicables aux granulats a t faite par le CERIB avec le concours dEDF pour Calib (matrise de la teneur en eau la fabrication du bton) et peut tre transpose au cas du bton frais. Les rsultats numriques dpendent de la mthode de schage retenue, mais on peut estimer que les prcisions sont satisfaisantes, compte tenu des objectifs.

La vrification exprimentale du dosage en ciment du bton frais est envisageable par analyse du bton frais. Cette technique base sur la quantit de passants un tamis donn (gnralement 0,08 ou 0,125 mm), implique davoir des informations prcises sur la granulomtrie des lments fins (ciment et surtout additions et fines des sables). En effet, il nest gure envisageable par exemple, de diffrencier prcisment les fines calcaires incorpores dans certains ciments des autres fines calcaires provenant des sables ou dajouts (en correcteur granulomtrique ou en substitution partielle au ciment), car elles sont physiquement (diamtre de 10 50 m) et chimiquement identiques.

En revanche, la quantit deau absorbe par les granulats nest pas une donne de base, car elle est volutive dans le temps et dpend bien entendu du matriau lui-mme, voire des interactions entre les diffrents matriaux (la quantit deau absorbe lors dune immersion nest pas la mme que dans un milieu pteux).

Par convention, dans la norme franaise XP P 18-305 relative au bton prt lemploi, il est admis que la quantit deau absorbe par les granulats est celle qui correspond leur coefficient dabsorption deau.

Ce coefficient est dtermin aprs une dure dimmersion de 24 heures sur des matriaux pralablement schs (P 18-554/5). Bien entendu, dans la ralit la teneur en eau rellement lintrieur des granulats est diffrente. Elle peut aussi bien tre plus faible que plus forte selon leur nature (alluvionnaires ou issus de roche massives), leur mode dlaboration (lavs ou non lavs) ou leur conservation antrieure (sur stock extrieur ou en trmie).

Rappelons que la teneur en eau absorbe maximale dun granulat, cest--dire celle qui rsulte dune saturation sous vide, est environ le double de celle constate aprs 24 h. dimmersion totale. Comme le met en vidence lexemple prsent dans le graphe ci-aprs, en pratique labsorption est trs rapide au dbut et la saturation totale nest atteinte (sauf essai dans une cloche vide) quaprs plusieurs semaines, voire plusieurs mois dimmersion.

La convention retenue par la norme franaise la t pour des raisons pratiques. En effet, il est plus ais de vrifier exprimentalement avec prcision les autres paramtres ayant une influence directe sur la durabilit du bton, cest--dire la rsistance et le dosage en ciment (ainsi que sa nature). Cela revient admettre que pendant la confection du bton et jusqu' sa fin de mise en place, leau peut pntrer (ou plus rarement sortir) du granulat selon son tat dhumidit initial, ce qui bien entendu nest gure raliste.

Si pour les granulats silico-calcaires ou provenant de roches ruptives, les coefficients dabsorption sont gnralement infrieurs 2 %, pour certains matriaux calcaires, ils peuvent atteindre 4, voire 6 %.

Il nest donc pas rare, dans de tels cas, que des carts de lordre de 1 ou 1,5 % soient constats entre les teneurs en eau relles, estimes partir de sondes capacitives par exemple (dont la prcision est de lordre de 0,5 %), et supposes (coefficient dabsorption). Compte tenu que les granulats sont les matriaux pondralement les plus importants dans le bton (( 1800 kg/m3, avec des granulats courants), les incertitudes sur le dosage en eau extrieure aux granulats (eau efficace)peuvent alors atteindre 25 litres par m3 de bton.

Dans ces conditions, mme si le dosage en ciment pouvait tre connu avec prcision, le rapport E/C calcul varierait par rapport la valeur relle dans des proportions telles (> 0,05 pour des dosages en ciment courants) que la prcision des vrifications est illusoire.

2 - Analyse bibliographique

La bibliographie sur la mesure de la teneur en eau des btons frais est importante; en revanche elle est modeste pour les btons durcis. Trois documents de base peuvent tre distingus:

Synthse des mthodes dessais - H Grubbe - 1990,

Mthodes dessais pour la dtermination du E/C - Rapport CEN - Oct. 1998.

Etude Calib sur la matrise de l' eau la fabrication des btons

Compte tenu de leur importance, les deux premiers textes ont fait lobjet de traductions (paragraphe 6 du prsent document). Deux autres documents rcents ont t analyss:

dtermination de leau du bton par schage au four micro-ondes,

degr dhydratation du bton par analyse dimage.

2.1. - Synthse des mthodes dessais

Larticle de H Grubbe bien que datant de 1990, fait une synthse quasi-exhaustive des mthodes dessais utilisables sur btons frais et concernant la mesure des proprits ayant potentiellement un lien avec le rapport E/C :

- le dosage en ciment,

- le dosage en eau,

- le rapport E/C,

- le dosage en granulats

- le dosage et nature des additions,

- le dosage et nature des adjuvants,

- l'air occlus et porosit (ou poromtrie) du bton,

- la masse volumique du mlange,

- la consistance du mlange,

- les lments nocifs.

Il apparat que lanalyse du bton frais est dautant plus fiable, complte et rapide quelle est employe pour ajuster la production de bton. Lorsque lanalyse est effectue dans le cadre dun plan dassurance qualit, elle doit sinscrire dans un systme de contrle continu des composants du bton et des moyens de production. La prcision des paramtres les plus importants sont: (C ( 10 kg/m3, (E ( 10 kg/m3, (% eau ( 0,04) avec un dlai infrieur 20 minutes.

2.2. - Rapport du CEN

Ce rapport complte la synthse prcdente et la prcise en ce qui concerne la prcision des rsultats, en rappelant nanmoins que peu dinformations fiables sont disponibles sur cette donne essentielle. Il conclut que compte tenu de la grande varit des constituants des ciments (EN 197), les mthodes dessais qui les identifient sur la base de mesures physiques (dimensions, densit) sont probablement plus fiables que les mthodes chimiques lorsquil sagit de dterminer le dosage en ciment. A noter que les mthodes chimiques sont significatives dans les cas o les ciments sont connus.

Pour les mthodes qui identifient le ciment par ses caractristiques physiques, les mthodes hydrostatiques avec mthodes humides apportent des donnes utiles pouvant tre profitables lors de contrle de production ou de conformit.

Dans des conditions de laboratoire, les prcisions des principales mthodes physiques utilisant des matriels talonns et avec du personnel qualifi sont:

- dosage en ciment:

( 10 % avec une probabilit de 90/95 %

- rapport E/C:

( 10 12 % avec une probabilit de 90/95 %.

2.3. - Etude Calib maitrise de la teneur en eau a la fabrication du beton

Lanalyse critique des principales techniques de mesure de la teneur en eau dun matriau, a fait lobjet de ltude Calib sur la matrise de la teneur en eau la fabrication du bton. Elle enrichit les informations de larticle et du rapport prcdemment cits. Ces mthodes sont bases sur des proprits:

- thermiques,

- chimiques,

- lectriques,

- spectromtriques.

2.3.1. -Mthodes par schage

Cette technique est, de loin, la plus usite et consiste extraire thermiquement leau du matriau test. Les modes de schage sont trs nombreux; les plus frquents sont ltuve, la pole frire ou le four micro-ondes. La dure de lessai (temps de schage) peut tre un inconvnient dans certains cas, car elle peut aller de quelques minutes (gravillons) plusieurs jours, voire plusieurs semaines, pour du bton.

2.3.2. - Mthode chimique

Cette technique sappuie sur la raction de leau avec un produit chimique (gnralement du carbure de calcium - bombe carbure). Elle est quelquefois employe sur chantier car assez rapide, mais elle ne permet de tester quun volume rduit de matriau, ce qui limite beaucoup sa reprsentativit.

2.3.3. - Mthodes lectriques

ces mthodes s'appuient sur la mesure soit de la conductivit (ou rsistivit), soit des caractristiques dilectriques du matriau. Elles utilisent la variation de certaines proprits (rsistivit, permittivit,...) en fonction de ltat dhumidit du matriau. Elles impliquent un talonnage pralable de sondes de mesures, qui est fonction du matriel employ et du matriau test, et sont donc relativement dlicates demploi.

2.3.4. - Mthodes spectromtriques

Ces mthodes consistent mesurer lattnuation dun signal, ce qui implique lemploi dun matriel sophistiqu, disponible surtout en laboratoire : soit par rflexion dun rayon infra-rouge, soit par mission de neutrons, soit par champ lectromagtique.

2.3.5. - Mthodes normalises

Pour les matriaux granulaires (sable, gravillon, ...), les normes dessais franaises sont rfrences P 18-554 et 55. Au niveau europen, la mthode de mesure de la teneur en eau des granulats fait lobjet dun projet de norme (pr EN 1097-5). La norme amricaine ASTM C 566-89 traite galement du mme sujet.

Les autres techniques (bombe carbure, pole frire, ...), ne font pas partie actuellement du champ de comptence de la normalisation.

Pour le bton frais, les mthodes de mesures utilises pour les matriaux granulaires peuvent tre transposes frais (pole frire par exemple). Au niveau europen, un projet de norme (pr EN 12-395) est en cours de finalisation en ce qui concerne la dtermination de la teneur en eau du bton frais.

Actuellement, il nexiste pas de norme franaise spcifiquement applicable au bton frais ou durci. En gnral, la teneur en eau du bton durci est incluse dans un autre texte rglementaire, souvent lors de la mesure de la masse volumique apparente ou relle. Cest le cas par exemple de la recommandation de la RILEM (CPC 10.2) ou du projet europen (pr EN 12-363). LAFREM a galement rdig une mthode de mesure de la masse volumique du bton.

2.4 Informations complmentaires

2.4.1. - Emploi du four micro-ondes

Une tude amricaine (Naik et Ramme) relative lemploi du four micro-ondes pour dterminer la teneur en eau du bton, montre dune part que cette mthode est relativement rapide (( 15 minutes) et dautre part que les prcisions des rsultats sont de lordre de 0,6 % en moyenne (tendue 3 %) pour la teneur en eau. En consquence, les rapports E/C sont dtermins avec une prcision denviron 3,5 % (tendue 8 %), ce qui est modeste. Cette technique vient de faire lobjet rcemment dune normalisation en Autriche (norm B3326).

2.4.2. - Degr dhydratation du bton par analyse dimage

Le degr dhydratation dun bton durci peut aussi tre estim par une mthode base sur lanalyse dimage. Pour des btons courants (traits ou non thermiquement), les estimations des degrs dhydratation sont sensiblement diffrentes de celles obtenues sur la base de la mthode chimique.

3 - Dtermination du rapport E/C partir de lanalyse minralogique3.1 - Principe de la mthode

3.1.1 Leau dans le bton ou le mortier durci

L'eau dans un bton durci se prsente sous diffrents tats. De nombreuses classifications ont t proposes, les unes bases sur des considrations structurales, les autres sur des considrations nergtiques. La classification la plus simple permet de distinguer :

- l'eau libre

- l'eau capillaire

- l'eau adsorbe

- l'eau chimiquement lie

De cette classification, il faut distinguer l'eau vaporable qui comprend l'eau capillaire et l'eau adsorbe la moins lie, et l'eau non vaporable qui comprend l'eau adsorbe la plus lie, l'eau interfeuillet (dans les CSH) et l'eau chimiquement lie. Une analyse par thermogravimtrie permet de distinguer l'eau vaporable de l'eau non vaporable.

Lorsque t ( 105 C: Eau vaporable

105 < t < 380 C: Eau des CSH et des CAH (*)

( Eau

380 < t < 650 C: Eau de Ca(OH)2

( lie

600 < t < 1000 C: Dcomposition de la calcite en CaO et CO2(*): CSH et CAH = Silicate (S) et Aluminate (A) de calcium hydrat.

3.1.2. Dtermination du dosage en ciment

La dtermination du dosage en ciment dun mortier ou un bton durci implique de raliser une analyse minralogique complte. Celle-ci comprend:

- un dcorticage mcanique du bton pour sparer les fractions mortier et gravillons,

- la mesure de la perte au feu 80 C, 550 C et 1000 C de la fraction mortier,

- une analyse chimique de la fraction mortier du bton (< 6,3 mm) aprs attaque acide,

- la dtermination du volume des vides et de la densit apparente sche,

- lexamen du bton au microscope lectronique balayage,

- une analyse thermique diffrentielle.

3.1.2.1. Diffrentes mthodes d'analyse de la fraction mortier

Lanalyse chimique de la phase mortier a fait l'objet d'essais inter-laboratoires la fin des annes 70, afin de vrifier la prcision du dosage en ciment par le traceur "silice soluble". Les paramtres retenus pour ces exprimentations ont t:

attaque par HCl 6N froid (glace fondante) pendant 15 minutes (Mthode Florentin)

traitement thermique 600 C pendant trois heures et attaque l'acide perchlorique 3N 0 C pendant 20 minutes (Mthode CEBTP).

attaque l'acide chlorhydrique 0,25N (Mthode LCPC)

analyse lmentaire par absorption atomique ou autre technique (ICP).

La conclusion de ces essais inter-laboratoires sur la prcision de dtermination de la teneur en silice soluble est de ( 5 % dans les cas les plus dfavorables. Depuis lors, ces mthodes ont volu, et actuellement deux types d'attaque acide sont principalement utiliss :

- attaque l'acide nitrique 6N

- attaque l'acide nitrique 0,25N

Seuls les granulats calcaires, la phase liante, les sulfates et certains sulfures sont dissous, ce qui suppose que le bton ou le mortier na pas subi daltration chimique extrieure autre que la carbonatation atmosphrique.

Cette analyse permet de dterminer les teneurs en silice soluble, oxyde de fer, alumine, oxyde de calcium, magnsie, alcalins, chlorure, sulfates et certains sulfures de la phase liante.

Lanalyse thermique diffrentielle permet de ventiler les diffrents dparts (eau et gaz carbonique) qui constituent la perte au feu de la fraction mortier.

3.1.2.2. - Diffrentes approches pour la dtermination du dosage en ciment

Pour le calcul du dosage en ciment, deux cas sont envisager :

- le ciment utilis est connu et dans ce cas on peut utiliser comme lment traceur lun des constituants majeurs du ciment, la silice ou la chaux.- le ciment utilis nest pas connu et dans ce cas nous sommes conduits adopter une hypothse sur la nature du liant. Dans ce cas, lexamen au microscope lectronique balayage est un outil complmentaire trs utile pour dterminer la nature du ciment utilis et pour identifier la prsence ou non dajouts tels que laitier de haut fourneau, cendres volantes, fumes de silice, filler siliceux ou calcaire, etc....

L'lment traceur retenu doit tre un lment prsent en quantit notable et dont le dosage peut tre connu avec une prcision raisonnable.

L'lment le plus souvent retenu est la silice soluble qui n'existe sous cette forme que dans les silicates de calcium artificiels (quelques silicates naturels peuvent nanmoins exister dans la formulation d'un bton : Wallastonite, serpentine, et autres formes de silice existant dans les btons sige d'alcali raction), l'inverse du calcium qui provient la fois du ciment et des granulats, ce qui rend difficile son utilisation en tant qu'lment traceur.

Dans le cas o le ciment est connu le problme est plus ais et on dtermine le pourcentage en liant partir de la silice soluble du mortier analys aprs attaque acide.

% Ciment du mortier =

x 100 (1)

Dans le cas o le ciment (nature, composition) n'est pas connu, trois options peuvent tre adoptes et le calcul du dosage en ciment passe par la dmarche suivante :

hypothse d'utilisation de charges essentiellement siliceuses. Elle correspond la limite maximale du dosage en ciment.

% Ciment du mortier = 100 - (insoluble + perte au feu 1000 C)

hypothse o l'on considre que la carbonatation provient de l'utilisation de charges calcaires silico-calcaires. Elle permet de dterminer le dosage minimal en ciment.

% Ciment du mortier = 100 - (insoluble + perte au feu 1000 C + CaO combine au CO2)

Ces deux premires hypothses permettent donc de cerner le dosage en ciment sans avoir recours la silice soluble du ciment.

hypothses sur le ciment utilis.

Elles sont relatives la teneur en silice soluble et sont lies la nature des liants. Les valeurs numriques habituellement adoptes pour la teneur en silice soluble sont fonction de lexprience et des ciments actuellement disponibles:

- un ciment CPA titre (20 ( 1) % de silice soluble,

- un ciment CHF titre (26 ( 1) % de silice soluble,

- un ciment CLK titre (28 ( 1) % de silice soluble,

- un ciment CPJ titre (22 ( 2) % de silice soluble.

Lincertitude plus importante pour ce dernier type de ciment est conscutive la varit de nature du ou des autres constituants potentiellement prsents : laitier, cendres volantes, filler calcaire,...).

Cette situation se prsente quand on ne connat pas la nature du ciment utilis, ce qui est souvent le cas en expertise. Toutefois, les hypothses mini et maxi permettent de borner le dosage en ciment et l'examen au microscope lectronique balayage constitue une aide prcieuse pour le choix de l'hypothse adopter grce l'identification de la nature des constituants secondaires des liants.

3.1.3 - Dtermination du dosage en eau

La quantit deau totale initiale peut tre estime dans le bton en considrant que les vides du bton correspondent globalement au dpart deau lors du schage et lair occlus dans le bton frais. Cette convention implique que la mise en uvre a permis dobtenir une compacit maximale, afin que les vides dans le bton frais soient uniquement lis lair occlus. Le bton doit galement tre exempt de vides du type fissures.

La quantit deau initiale (E) dans le bton frais peut tre estime par la relation suivante:

E totale = Volume des vides dans un m3 de bton - air occlus + eau lie (2)

(*) cette relation ne tient pas compte des phnomnes de retrait

Les trois paramtres de la relation (2): volume des vides, air occlus et eau lie, sont dtermins de la manire suivante:

Le volume des vides est dtermin partir des mesures de peses hydrostatiques.

EQ Volume des vides = (Mhum - Msec) x 100 /(Mhum - Meau) (3)

AvecMhum: Masse de lchantillon humide

Meau : Masse de lchantillon dans leau

Msec : Masse de lchantillon sec

Leau lie, exprime en litres, est dduite du taux dhydratation de la phase liante, qui peut tre estim par les pertes au feu 80 C et 550 C. Par ailleurs l'eau d'hydratation peut tre dtermine par une technique spcifique, type Karl Fischer, aprs traitement thermique 700 C sous gaz inerte.

Eau lie (kg/m3) = T x C x 10 x d/100 (4)

Avec

T: taux dhydratation de la phase liante exprime en % du poids de ciment

C : % pondral de ciment dans le bton

d: densit du bton

Lair occlus peut tre estim entre 2 4 % en volume pour un bton courant sans entraneur dair. L'air occlus peut aussi tre dtermin exprimentalement (P 18-353, pr NF-EN 12 395).

3.1.4 - Estimation du volume des vides par imprgnation de mortier par un marqueur fluorescent

Cette technique a pour but de corrler la porosit du mortier ou du bton et la profondeur de pntration d'un traceur par le biais d'essai dimprgnation de compos fluorescent. La procdure consiste aprs schage de lchantillon de bton 50 C (temprature adquate pour viter une dstructuration de la phase liante par dshydratation ou dcomposition de certains hydrates, tels que lettringite) introduire une solution de fluorescne 1,2 g/l dans lchantillon, sous cloche vide, avec donc une pression identique pour tous les chantillons imprgns. La profondeur de pntration du colorant fluorescent a t corrle au volumes des vides.

3.2 - Validation exprimentale

3.2.1 - Programme

Afin de valider cette mthodologie de dtermination de E/C, deux sries de gches de mortier de rapport E/C connu ont t effectues au laboratoire dEssais Mcaniques (*) de Saint Rmy ls Chevreuse (78), en utilisant un ciment provenant de lusine de Dannes :

- une premire srie avec des mortiers avec des E/C variables: 0,4 - 0,5 - 0,6 et 0,7.

- une seconde srie avec des mortiers de E/C variables: 0,35 - 0,45 - 0,55 et 0,65.

Les compositions des diffrentes gches de mortiers sont les suivantes :

Tableau 1: Compositions des mortiers (grammes)

E/C0,350,400,450,500,550,600,650,70

CPA CEM I 42.52250

Sable normal6750

Eau787,59001012,511251237,513501462,51575

% en ciment (*)23,022,722,522,222,021,721,521,3

(*)Le dosage en ciment est exprim en pourcentage massique afin de le comparer au pourcentage calcul partir de l'analyse minralogique.

Aprs une cure de 28 jours, les analyses suivantes ont t effectues :

1) dabord, mesure du volume des vides des diffrents chantillons de mortier aprs schage diffrentes tempratures: 50 C, 60 C et 80 C.

2) ensuite, la profondeur dimprgnation de la fluorescne est mesure sous clairage UV au stromicroscope.

3) enfin, lanalyse minralogique complte (analyse chimique de la phase liante, densit et volume des vides) sur les mortiers de E/C: 0,4 - 0,5 - 0,6 et 0,7.

Par ailleurs, sur ces derniers chantillons de mortier, des mesures du taux d'hydratation ont t effectus afin de comparer les rapports E/C calculs partir des formules (2) (3) et (4) prcdentes et les E/C connus. La profondeur de la fluorescne nous servira d'indicateur de porosit des mortiers.

3.2.2 - Rsultats

3.2.2.1. - Variation de la porosit l'eau et de la pntration de la fluorescne en fonction du E/C

a) - Premire srie de gches : Influence de la temprature de schage sur le volume des vides et la profondeur de pntration de la fluorescne.

Les rsultats des essais de peses hydrostatiques et d'imprgnation ont t effectus sur la premire srie de mortiers de E/C gale 0,4 - 0,5 - 0,6 et 0,7 diffrentes tempratures de schage 80 C, 60 C et 50 C. Les rsultats sont regroups sur le tableau 2 suivant.

Tableau 2: Volume des vides et profondeur de pntration de la fluorescne des mortiers schs 50, 60 et 80 C.

E/C

Temprature (C)Profondeur (cm)0,40,50,60,7

50 CProfondeur (cm)0,50,70,91,0

50 CVolume des vides (%)12,215,619,123,2

60 CProfondeur (cm)0,60,80,91,1

60 CVolume des vides (%)12,816,320,124,4

80 CVolume des vides 13,617,422,026,9

Ces premiers rsultats montrent logiquement que plus la temprature de schage est leve, plus la porosit et la profondeur de pntration de la fluorescne sont importantes. Une temprature de 80C peut provoquer une destruction de la phase liante lie la dcomposition de l'ettringite. En revanche, il y a une bonne corrlation d'une part entre le volume des vides et le rapport E/C (figure 1) et d'autre part entre la profondeur de pntration de la fluorescne et le rapport E/C (figure 2).

La figure 3 ci-aprs confirme la trs bonne corrlation entre la profondeur de pntration de la fluorescne et le volume des vides du bton, et ce pour les trois temprature de schage.

b) - Deuxime srie de gches : Influence du rapport E/C (temprature de schage 50 C).

Afin de se prmunir d'une dgradation de la phase liante suite un schage 80 C, les prouvettes ont t sches 50C pour les mesures du volume des vides. Une srie de gches de mortiers de E/C de 0,35 - 0,45 - 0,55 - 0,65 (valeurs intermdiaires celles retenues dans la premire phase) a t effectue en vue de confirmer ou d'infirmer la bonne corrlation obtenue pour la premire srie d'essais. Les rsultats regroups sur le tableau 3, intgrant les rsultats de la premire srie, montrent que la profondeur de pntration de la fluorescne est d'une part proportionnelle au rapport E/C et d'autre part la porosit des mortiers (figures 4 et 5).

Tableau 3 : Variation de la profondeur de la fluorescne en fonction de E/C et du volume des vides des mortiers (temprature de schage: 50 C)

E/C0,350,400,450,500,550,600,650,70

Profondeur de fluorescne (cm)0,60,500,620,700,820,901,021,10

Volume des vides (%)11,812,214,115,617,219,120,723,1

Il est confirm que les corrlations entre le rapport E/C avec, soit la profondeur de pntration de la fluorescne, soit le volume des vides, sont excellentes (coefficient de rgression R2 > 0,98).

De mme, la relation: Profondeur de pntration de la fluorescne - Volumes des vides pour la temprature de schage de 50 C est confirme (figure 6).

3.2.2.2. -Dtermination du rapport E/C partir de l'analyse minralogique des mortiers

Les mortiers analyss aprs attaque lacide nitrique 6N sont ceux de la premire srie de gches, c'est--dire ceux ayant les rapports E/C de 0,4 - 0,5 - 0,6, et 0,7. Les rsultats sont les suivants :

a) - analyse chimique (% massique):

Tableau 4 : Analyse chimique des quatre mortiers

E/C

0,40,50,60,7

Perte au feu 1000 C6,126,276,366,53

Insoluble70,8670,7770,6670,61

Silice soluble (Si O2)4,784,954,964,88

Oxyde de fer (Fe2 O3)1,061,031,051,04

Alumine (Al2 O3)0,980,970,990,99

Oxyde de calcium (Ca O)15,1815,0414,9814,94

Anhydride sulfurique (S O3)0,520,550,490,51

Magnsie (Mg O)0,280,260,280,28

Soufre des sulfures (S)Abs.Abs.Abs.Abs.

Chlorures (Cl)N.D.N.D.N.D.N.D.

Oxyde de sodium (Na2 O)0,070,070,070,06

Oxyde de potassium (K2 O)0,130,110,120,11

Total99,98100,0299,9699,95

b) - essais physiques:

Tableau 5 : Caractristiques physiques des quatre mortiers

E/C

0,40,50,60,7

Densit apparente2,132,072,011,96

Volume des vides (%)13,617,522,026,9

Compacit0,860,8250,780,73

Poids spcifique2,482,512,572,68

Taux dhydratation19,522,420,520,4

Perte au feu 80 C (%)0,470,50,660,44

Perte au feu 550 C (%)3,653,643,663,68

Le ciment du mortier est connu (CPA de Dannes) et son dosage en silice soluble est de 22 %. Le dosage en ciment est calcul en prenant comme lment traceur la silice soluble du mortier :

C (kg/m3) =((Si O2 du mortier (%) / (Si O2 du ciment (%)) x 100 x 10 x d

avec d densit apparente du mortier.

Par ailleurs, le dosage en eau lie du mortier est dtermin partir du taux d'hydratation (relation (4))

eau lie (kg/m3) = T (%) x C (%) x 10 x d/100 (4)

Pour connatre la quantit d'eau totale, il suffit d'appliquer la relation (1) moyennant une hypothse sur la quantit d'air occlus des mortiers (cf tableau 3).

E = Volume des vides dans un m3 de bton - air occlus + eau lie (1)

Les valeurs des dosages en eau et en ciment calcules ainsi que les dosages connus sont regroups sur le tableau 6 ci-aprs:

Tableau 6 : Dosages en ciment et en eau calculs partir de l'analyse minralogique. Comparaison avec les dosages connus.

DOSAGES CONNUS

E/C0,40,50,60,7

% en ciment du mortier22,722,221,721,3

Dosage en eau (kg/m3)194230262293

Dosage en ciment (kg/m3)484460436418

MESURES

% SiO2 mortier 4,784,954,964,88

Volume des vides (%)13,617,422,026,9

Densit sche du mortier2,132,072,011,96

DOSAGES CALCULES

% Ciment du mortier21,722,522,522,2

Dosage en ciment (kg/m3)463466453435

Taux dhydratation (%)19,522,420,520,4

Eau lie (litres)901049388

Hypothse air occlus (%)333,53,5

E totale (kg/m3)196248278322

E/C calcul0,420,530,610,74

Le calcul de la quantit d'eau totale du mortier passe par une hypothse sur la quantit d'air occlus du mortier. En gnral, celle ci est d'autant plus importante que le rapport E/C est lev; en consquence, des valeurs de 3 % pour les E/C de 0,4 et 0,5 et des valeurs de 3,5 % pour les valeurs de E/C de 0,6 et 0,7. Avec ces hypothses de teneur en air occlus des mortiers, il est possible de faire des estimations sur les dosages en eau des mortiers et par consquent sur les rapports E/C.

Les carts entre les estimations et les valeurs exactes sont rsums dans le tableau 7:

Tableau 7 : Ecarts (en %) par rapport aux dosages connus.

DOSAGES CONNUS

E/C0,40,50,60,7

Ciment- 4,3+ 1,3+ 3,9+ 4,1

Eau+ 1,0+ 7,8+ 6,1+ 9,9

E/C+ 5,6+ 6,4+ 2,1+ 5,6

Les figures 7 et 8 prsentent les dosages calculs en fonction respectivement des dosages connus en ciment et en eau.

On note une bonne corrlation entre les dosages en eau estims et les dosages connus. Il en est de mme pour la corrlation entre les rapports E/C estims et les rapports E/C connus prsente ci-aprs (figure 9), puisque dans ces deux cas, les coefficients de rgression sont suprieurs 0,99.

Pour les dosages en ciment (figure 7), lestimation est moins fiable (R2 ( 0,76), mais les carts sur les dosages en ciment varient de - 4,3 + 4,1 %, avec une moyenne de + 1,3 %, ce qui est trs satisfaisant.

Les carts sur les dosages en eau varient de + 1,0 + 9,9 %, avec une moyenne de 6,2 %.

Les carts sur le rapport E/C sont pour les quatre cas tests compris dans la fourchette + 2,1 + 5,6 %, avec une moyenne de + 4,9 %.

3.3 - Commentaires

Les rsultats de cette partie prliminaire limite quelques formulations de mortiers montrent que l'approche permettant de donner une estimation du dosage en ciment partir de l'analyse minralogique intgrant une analyse chimique de la phase mortier couple des mesures physiques (imprgnation de fluorescne, volume des vides et densit) permet de donner une bonne connaissance du dosage en ciment ( 5 %), condition d'avoir des renseignements sur la nature du ciment utilise.

Des corrlations plus prcises pourraient tre obtenues moyennant des calculs dincertitudes sur les diffrents paramtres mesures : silice soluble de la fraction et densit du mortier.

4. - Application4.1 - Prsentation

Une vrification de la fiabilit de la mthode de dtermination des dosages en ciment et en eau prcdemment prsente a t ralise partir de quatre chantillons de bton durci fournis par le Cemete dAix et pour lesquels les seules informations fournies au dpart, sont:

Eprouvette n 1 (rf.1484 F): formule nominale,

Eprouvette n 2 (rf.1485 F): formule nominale + 5 % deau To + 15 min.,

Eprouvette n 3 (rf.1486 F): formule nominale + 5 % deau,

Eprouvette n 4 (rf.1487 F): formule nominale - 5 % deau.

Les informations complmentaires furent fournies ultrieurement.

4.2 - Rsultats des exprimentations

Les rsultats des investigations ralises pour procder une estimation des dosages en eau et en ciment, puis au calcul du rapport E/C, conformment la mthode propose, sont:

a) - analyse chimique des btons :

Lanalyse chimique est effectu par spectromtrie dmission plasma couplage inductif.

Tableau 8 : Rsultats (en %) des analyses chimiques des btons.

Bton

n 1 (1484 F)n 2 (1485 F)n 3 (1486 F)n 4 (1487 F)

Perte au feu 1000 C38,338,3438,6938,34

Insoluble2,001,952,052,14

Silice soluble (Si O2)3,853,954,253,80

Oxyde de fer (Fe2 O3)0,750,700,850,75

Alumine (Al2 O3)1,151,101,251,10

Oxyde de calcium (Ca O)51,752,650,9552,35

Anhydride sulfurique (S O3)0,500,550,550,50

Magnsie (Mg O)0,550,500,550,50

Soufre des sulfures (S)Abs.Abs.Abs.Abs.

Chlorures (Cl)N.D.N.D.N.D.N.D.

Oxyde de sodium (Na2 O)0,050,040,050,04

Oxyde de potassium (K2 O)0,230,250,270,21

Total99,0899,9899,4699,73

Le ciment employ serait un CPJ. En consquence, le taux retenu pour la silice soluble est de 22 %.

b) essais physiques:

Les dterminations de la densit et de la compacit sont effectues aprs saturation sous vide.

Les taux dhydratation (pourcentage de ciment et deau lie) sont obtenus laide dun titrimtre Karl Fischer aprs extraction par un four tubulaire sous courant de gaz inerte.

Tableau 9 : Caractristiques physiques.

Bton

n 1 (1484 F)n 2 (1485 F)n 3 (1486 F)n 4 (1487 F)

Densit apparente2,1592,1452,1422,187

Volume des vides (%)16,417,316,915,2

Compacit0,8360,8300,8300,850

Poids spcifique2,582,582,582,57

% de ciment17,517,9519,317,25

% deau lie4,003,974,373,82

Taux dhydratation22,922,722,622,1

Perte au feu 80 C (%)0,50,50,60,6

Perte au feu 550 C (%)4,34,55,04,6

c) - estimation du dosage en ciment et en eau (lie et totale)

Compte tenu des rsultats prcdents, les estimations des dosage en ciment et en eau lie peuvent tre effectue. Pour lestimation des dosage en eau totale et donc du rapport E/C, il a t fait deux hypothses quant la quantit dair occlus, lune basse (2 %) et lautre haute (4 %). Les rsultats des calculs sont prsents dans le tableau 10.

Tableau 10 : Estimation des dosages (par m3).

Bton

n 1 (1484 F)n 2 (1485 F)n 3 (1486 F)n 4 (1487 F)

Ciment (kg)378385413378

Eau lie (l)87879383

Air occlusEau totale (l)231240242215

(2 %)E/C0,610,620,590,57

Air occlusEau totale (l)211220222195

(4 %)E/C0,560,570,540,52

4.3 - Commentaires

Par rapport la formule nominale du bton n 1 (rf. 1484 F) et compte tenu des indications pralables fournies par le Cemete (voir 4.1) sur les formulations des btons, les estimations des dosages en eau dcoulant de lapplication de la mthode propose conduisent aux carts suivant:

Tableau 11 : Comparaison des carts de dosage en eau

par rapport au bton n 1 (1484 F).

FormuleIndication

du CemeteAir occlus

2 %Air occlus

4 %

n 2 (1485 F)+ 5 %+ 3,9+ 4,3

n 3 (1486 F)+ 5 %+ 4,8+ 5,2

n 4 (1487 F)- 5 %- 6,9- 7,6

Quelle que soit l'hypothse adopte pour la quantit d'air occlus, il est confirm que la mthode propose permet bien de discerner des carts mme limits de dosage en eau ( 5 % soit ( 10 l/m3).

4.4 - Renseignements complmentaires

Aprs ralisation des essais, des informations ont t recueillies auprs du Cemete qui a confectionn les btons et les prouvettes testes. Les formulations relles des gches confectionnes (( 20 l.) sont rsumes dans le tableau 12:

Tableau 12 : Compositions des gches.

Bton

n 1 (1484 F)n 2 (1485 F)n 3 (1486 F)n 4 (1487 F)

Sable 0/515151515

Gravillon 5/12,519,8419,8419,8419,84

Ciment8,18,18,18,1

Eau4,84,8 + 0,245,044,56

E/C0,590,620,620,56

En labsence dinformation sur la masse volumique du bton frais, les calculs des compositions relles rapportes au mtre cube, sont bass sur les densits mesures sur bton durci et en adoptant un teneur moyenne en air occlus de 2,5 %, cest--dire:.

- formule nominale d ( 2,30

- formule nominale + 5 % deau d ( 2,29

- formule nominale - 5 % deau d ( 2,31

Compte tenu de ces conventions, les compositions relles des btons (en kg/m3) sont

Tableau 13 : Compositions relles des btons (en kg/m3).

Bton

n 1 (1484 F)n 2 (1485 F)n 3 (1486 F)n 4 (1487 F)

Sable 0/5723716729

Gravillon 5/12,5956947965

Ciment390386394

Eau231241221

E/C0,590,620,56

Les carts entre les estimations (avec teneur en air occlus de 2 %) et les valeurs exactes sont rsums dans le tableau 11:

Tableau 14 : Ecarts (en %) par rapport aux dosages connus.

Ecarts 100 x "Estimation - Rel"/"Rel"

Btonn 1 (1484 F)n 2 (1485 F)n 3 (1486 F)n 4 (1487 F)

Ciment- 3,1- 0,3+ 7,0- 4,1

Eau0- 0,5+ 0,5- 2,7

E/C+ 3,40- 4,8+ 4,8

Il est net que les estimations des dosages en ciment et en eau sont trs bonnes et par consquent, il en est de mme pour les rapports E/C. Les figures 10 et 11 prsentent les dosages calculs en fonction respectivement des dosages connus en ciment et en eau.

La figures 12 prsente la corrlation entre les rapports E/C connus et calculs.

5. Conclusions5.1 Comparaison des deux sries d'essais

Un regroupement des rsultats obtenus lors des deux sries d'exprimentations permet d'affiner les conclusions. En effet les graphes et surtout les coefficients de rgression avec 8 rsultats sont plus fiables qu'avec seulement 4. Les figures 13 et 14 prsentent les dosages calculs en fonction respectivement des dosages connus en ciment et en eau, pour les 8 cas tests.

Le coefficient de rgression est bon pour la corrlation "ciment" et trs bon pour la corrlation "eau".

En imposant le passage par l'origine des droites, ces coefficients deviendraient respectivement de 0,79 et 0,91 et sont donc peu modifis.

La figure 15 visualise la corrlation rapport E/C connu et calcul.

Sur ces graphes sont visualiss les fuseaux correspondant l'galit entre les estimations et les valeurs connues avec des plages de 5 % pour les dosages en eau, en ciment et pour les rapports E/C. On constate que ces limites sont majoritairement confirmes.

5.2 - Perspectives

Cette tude a permis de mettre en vidence la bonne fiabilit de l'estimation des dosages en ciment et surtout en eau partir de l'analyse minralogique associant une analyse chimique de la phase mortier du bton avec des mesures physiques. En l'absence de renseignements sur la nature du liant et des granulats utiliss, lincertitude sur le dosage en ciment valu est plus importante compte tenu de:

la reprsentativit de l'chantillon analys,

l'influence de l'ge du bton sur la teneur en silice soluble,

l'effet pouzzolanique quand il s'agit de CPJ base de laitier de haut fourneau, de cendres volantes, de fumes de silice, de pouzzolanes, etc..,

l'alcali raction (prsence de silice soluble autre que celle du liant).

Des complments analytiques tels que la microscopie lectronique balayage, et l'analyse thermique diffrentielle sont susceptibles de diminuer cette incertitude.

Pour la dtermination du dosage en eau d'un mortier ou d'un bton, les conclusions et les rserves mises, en cas d'absence de renseignements sur la nature du liant utilis, numres ci dessus sont aussi valables.

Une meilleure estimation du dosage en eau pourrait tre obtenue moyennant une dtermination exprimentale de la quantit d'air occlus, car linfluence de ce paramtre est importante aussi bien sur leau estime que sur le rapport E/C (1 % dair occlus = 10 l dcart sur E).

L'tude a montr qu'il tait parfaitement raisonnable de dterminer les dosages en eau et en ciment (et donc les rapports E/C) par des analyses sur bton durci avec des prcisions tout fait convenables ( 5 % pour les dosages en eau, en ciment et les rapports E/C).

6 - Bibliographie

Les traductions prsentes ci-aprs ont t ralises au CEBTP. Elles concernent d'une part le Rapport CEN/TC 104/SC 1 N 316 relatif aux mthodes d'essais pour dterminer le rapport E/C du bton frais , et d'autre part la Synthse sur l'analyse du bton frais de Grubbe

6.1. - .RAPPORT CEN/TC 104/SC 1 N 316

6.1.1 - INTRODUCTION

Dans prEN 206, il est spcifi au 5.2.2.2.les exigences sur le dosage en ciment et le rapport E/C. Lorsquil est requis, le rapport E/C doit tre dtermin selon une mthode agre. En prliminaire, il est important de rappeler les dfinitions des termes employs dans prEN206 et prEN 197-1.

3-27 Ciment (liant hydraulique)

Matriau minral finement moulu qui, aprs avoir t mlang avec de leau, forme une pte qui fait prise et durcit par raction et processus dhydratation et qui, aprs durcissement, conserve sa rsistance et sa stabilit mme sous leau.

3-28 Teneur en eau efficace

Diffrence entre la quantit deau totale contenue dans le bton frais et la quantit deau absorbe par les granulats. La quantit deau totale correspond la quantit deau ajoute, plus la quantit deau dj contenue dans les granulats ou leur surface, plus la quantit deau contenue dans les adjuvants ou les additions utiliss sous forme de coulis, plus la quantit deau provenant de la glace ajoute ou du chauffage la vapeur.

3-29 Rapport eau/ciment

Rapport entre les masses de la teneur en eau efficace et de la teneur en ciment du bton.

5 Constituants

Les constituants principaux des diffrents types de ciments sont:

-clinker Portland

-laitier granul de haut fourneau

-pouzzolanes (naturelles ou artificielles)

-cendres volantes (siliceuses ou calciques)

-schistes calcins

-calcaire

-fume de silice

Des dfinitions de prEN 206 et prEN 197-1, deux points principaux mergent en ce qui concerne les mthodes de mesures du rapport E/C :

dans toute dtermination du rapport E/C, la quantit deau prise en compte exclut celle contenue lintrieur des granulats,

certains des constituants du ciment employ dans le bton ne peuvent tre diffrencis chimiquement ou minralogiquement des additions ou de certains granulats.

Il dcoule de ces deux points que le problme de la mesure du rapport E/C sur un chantillon de bton frais pour lequel on ne dispose daucune prcision est trs dlicate, voire impossible. Le problme est simplifi si certains constituants sont connus sur le plan de leurs proprits chimiques ou physiques. Plus on dispose dinformations, plus les essais seront prcis et les rsultats fiables.

6.1.2. Mthodes d'essais possibles

Le thme de la mesure du dosage en eau et en ciment et du rapport E/C a trs bien t examin par Grubbe (1). Par consquent, le prsent rapport se limite prsenter les principales mthodes disponibles.

Dosage en eau

Le dosage en eau peut tre dtermin par schage en employant une mthode classique ou par micro-onde. Pour obtenir leau effective en l/m3, il est ncessaire de mesurer la densit du bton frais (EN 12-383). Leau absorbe par les granulats doit ensuite tre dduite. Celle-ci peut tre mesure sur un chantillon de bton frais aprs tamisage humide, puis schage.

Leau du bton frais peut aussi tre mesure daprs lvolution de la concentration chimique dune solution de rfrence mlange au bton frais. Une solution de chlorure de sodium est cite par Grube (1). Cette mthode ncessite ltablissement dune courbe de corrlation pour relier les volutions des concentrations leau du bton. Elle a lavantage de permettre une mesure directe de leau effective sans corrections lies leau absorbe par les granulats.

La mesure de leau est galement possible par analyse du bton frais selon le processus dcrit ci-aprs.

Daprs Grubbe (1), les mthodes de mesure de leau contenue dans le bton ont une prcision de 6/7 kg/m3 avec des coefficients de variation de 3/5 %.

Dosage en ciment

Mthodes bases sur la dimension des grains

Le dosage en ciment est souvent dduit de la teneur en lments fins du bton. Ainsi, la sparation des fines par tamisage humide ou par lutriation est la base de ces mthodes, qui retiennent une coupure dans la fourchette 150/300 m pour la limite entre ciment et granulat. Des corrections sont apportes en fonction de la teneur en fines des granulats et la coupure retenue.

La sparation des lments fins (essentiellement le ciment) par tamisage humide est la base de nombreuses mthodes, (2), (3), (4), (5). Les particules fines peuvent ensuite analyses pour dterminer la teneur en clinker, en cendres volantes, en laitier granul, etc..., partir des densits ou par des mthodes chimiques.

Les quantits de fines de 150/300 m extraites par tamisage humide par schage classique ou par micro-onde, corriges daprs la quantit des teneurs en fines des granulats, sont exprimes pondralement par rapport au bton frais. Les proportions volumiques sont calcules partir de la densit du bton frais.

Les mthodes bases sur la sparation des fines par lutriation (4) peuvent utiliser galement un rcipient de volume constant, talonn avec le ciment employ, pour dterminer la masse de ciment sans avoir besoin de scher lchantillon de ciment.

Les mthodes bases sur des mesures hydrostatiques, (1), (4), (5) (masse dans leau et dans lair) associes avec des tamisages humides sont pertinentes pour dterminer les dosages en ciment, en eau, en granulat et le rapport E/C connaissant leurs densits mesures sur des chantillons.

Lavantage des mthodes dcrites prcdemment pour la mesure du dosage en ciment partir des dimensions des grains est quelles sont indpendantes des composants des ciments conformes prEN 197-1. Cependant, il existe dautres mthodes qui prennent en compte les spcifications du ciment utilis. Elles sont prsentes ci-aprs:

Mthodes chimiques

Les mthodes chimiques employes pour dterminer le dosage en ciment du bton frais quoique non traditionnelles reposent sur la connaissance des caractristiques chimiques du ciment (lment traceur) qui peuvent tre mesures sur le bton et tre relies au dosage en ciment.

Considrons un cas particulier: le ciment CEM I (prEN 197-1) est largement soluble dans lacide chlorhydrique contrairement la plupart des granulats de silex ou de granit. Ainsi pour un bton dont la composition contient ces deux lments, la concentration par exemple dions calcium dans la solution peut, dans des conditions fixes, permettre la mesure du dosage en ciment dans le bton frais.

Les cendres volantes sont insolubles dans lacide chlorhydrique alors que le calcaire lest. Il en dcoule que cette technique ne peut tre applique pour les ciments CEM II/B associs des granulats calcaires.

Lemploi de la silice au lieu du calcium comme lment traceur peut permettre lanalyse dautres combinaisons de ciment et de granulats.

Les mthodes les plus frquentes pour mesurer la densit du bton frais et le dosage en eau sont celles du 2.2. Ensuite, sur un chantillon reprsentatif de bton frais sch dans un four, puis broy en fine poudre, le dosage en ciment est dtermin chimiquement partir dun lment traceur (CaO, SiO2, etc...). Le dosage en ciment du bton frais est alors calcul daprs la densit du bton frais de laquelle est dduit le dosage en eau puis multipli par la teneur en ciment dun chantillon sec.

Taylor (6) a tudi la prcision des mthodes chimiques et dautres mthodes, la fois en ce qui concerne le dosage en ciment et lidentification du type de ciment. Il apparat quavec des gravillons et des sables siliceux, la prcision selon diffrents types de ciment (CEM I, II, III ou IV) est bonne; pour des granulats calcaires, la prcision schelonne de bonne mauvaise comme le rsume le tableau 1 (6).

Tableau 1:Influence du type de ciment sur la prcision des dterminations (gravillon et sable, calcaire, lments solubles des ciments connus et bton g de plus de 28 jours).

CimentType de cimentPrcision

bonnemoyennemauvaise

CPACEM I

CEM I inc et macx

x

LaitierCEM II/A et Bx

CPJ CendresCEM II/A et Bxx

FillerCEM II/A x

Ciment de Haut FourneauCEM III/A et Bx

Ciment pouzzolaniqueCEM IV/Bxx

Notes:

* L'lment traceur du cimentest la silice soluble

* Avec CaO comme lment traceur, la mthode est inadapte dans tous les cas ( cause de la nature calcaire des granulats).

6.1.3. rsultats d'essais de prcision

Une tude hollandaise (CUR) (7) base sur des mthodes hydrostatiques a t dveloppe par Dunagan et Thaulow, (2), (7). Elle ncessite des peses dans leau et dans lair effectues avant et aprs extraction des fines (principalement ciment) par tamisage humide. Les prcisions des mesures ralises sur bton confectionn et test en laboratoire sont:

le dosage en ciment dun chantillon de bton classique sans adjuvant est dtermin avec une prcision de ( 10 % et le rapport E/C avec une prcision de ( 0,06. Avec la moyenne de 3 analyses, les prcisions sont rduites respectivement ( 7 % et ( 0,03.

pour un chantillon de bton contenant des adjuvants ou une forte proportion de granulats fins, le dosage en ciment peut tre dtermin par cette mthode avec une prcision de ( 11 % et le rapport E/C avec une prcision de ( 0,07. Elles sont rduites ( 10 % et ( 0,06, si on dispose de la moyenne de 3 analyses.

Une tude cossaise (Dundee) (8) utilise de nouvelles mthodes publies par BS (1881 - Part 128) (5). Elle prsente linfluence dune srie de constituants sur la dtermination du dosage en ciment de btons, tous doss 350 kg/m3. Le tableau suivant est extrait de larticle (8); la rptabilit est donne pour un niveau de probabilit de 95 % et les essais sont raliss sur deux sous chantillons.

Tableau 2 - Influence des constituants sur la moyenne, la prcision et la rptabilit du dosage en ciment dtermine selon les mthodes RAM et BS (btons doss 350 kg/m3).

Dosage en ciment mesur (kg/m3) *

ParamtreMthode RAMMthode BS

Moy.Ecart-types

(2 essais)RptabilitMoy.Ecart-types (2 essais)Rptabi-lit

Ciment Portland ordinaire3487.06.818.83558.010.729.5

Ciment Portland 3558.07.420.436010.78.022.2

Ciment Portland3485.18.323.035613.810.930.1

Granulat D < 10 mm3527.15.715.734510.27.721.3

Granulat D < 20 mm3487.06.818.83558.010.729.5

Granulat D < 40 mm35710.38.924.735314.315.142.0

Granulats rouls3487.06.818.83558.010.729.5

Granulats concasss3515.77.219.93496.59.827.3

Sable classe 13487.06.818.83558.010.729.5

Sable classe 23507.56.818.83449.010.028.3

Sable classe 33488.18.824.43479.911.331.2

Affaissement 25 mm3536.59.325.835110.711.632.2

Affaissement 75 mm3487.06.818.83558.010.729.5

Affaissement 130 mm3515.86.317.53558.914.239.4

Avec Entraneur dair35111.411.231.03449.712.233.9

Sans Entraneur dair3487.06.818.83558.010.729.5

(*)10 gches pour chaque paramtre

Des essais complmentaires sur la mthode volume constant (RAM) donne des rptabilits de lordre de 20 kg/m3 et de lordre de 30 kg/m3 pour la mthode BS. Les prcisions des dosages en ciment ainsi dtermins sont respectivement de - 2 + 7 kg/m3 et - 6 + 10 kg/m3.

En conclusion de ces deux tudes, Il apparat que le dosage en ciment dun bton frais test dans des conditions de laboratoire contrles, avec du matriel talonn et en prenant des prcautions contre des variations non contrles de fines dans des granulats, peut tre dtermin avec une prcision infrieure ( 10 % du dosage rel en ciment avec une probabilit de 90/95 %. Il semble probable que la meilleure estimation du rapport E/C aprs dduction de leau incluse dans les granulats, est aussi de lordre de ( 10 % du rapport rel E/C.

Le temps minimum pour raliser une mesure des deux dosages en eau et en ciment, en supposant que tous les matriels sont talonns, est denviron 45 minutes. Il peut tre soulign que la phase ciment est dtermine daprs la dimension relle des particules (et de la densit pour la mthode RAM) et quaucune diffrence entre les ciments ne peut tre faite, sauf si les procdures complmentaires (chimique et/ou physique) qui sont dcrites, sont prvues.

6.1.4. Conclusions finales

- Bien que la bibliographie prsente prs de 40 mthodes, il est possible quil y en ait dautres, avec des donnes numriques, qui naient pas t incluses dans cette tude.

- Dans la plupart des mthodes publies, trs peu de donnes sur la prcision et la rptabilit sont fournies

- Compte tenu de la grande varit des constituants des ciment (EN 197), les mthodes dessais qui identifient les ciments sur la base de mesures physiques (dimensions, densit) sont probablement plus fiables que les mthodes chimiques pour dterminer le dosage en ciment. Cependant, les mthodes chimiques sont significatives avec des ciments connus.

- Pour les mthodes qui identifient les ciments par ses caractristiques physiques, les mthodes hydrostatiques avec tamisage humide ou lutriation humide apportent des donnes utiles pouvant tre profitables lors de contrle de production ou de conformit.

- Dans des conditions de laboratoires, les prcisions des principales mthodes physiques utilisant des matriels talonns et avec du personnel qualifi sont:

- dosage en ciment:( 10 % avec une probabilit de 90/95 %

- rapport E/C:( 10 12 % avec une probabilit de 90/95 %.

6.1.5 Rfrences bibliographiques

(1)GRUBBE H.: Analysis of fresh concrete

Communication prsente la Commission RILEM Testing during concrete construction - Mayence - Allemagne - 5/7 Mars 1990.

(2) THAULOW S.:Field testing of concrete, new and simplified methods for testing concrete and its aggregates. NORSK Cementforening, Oslo, Norway, 1952.

(3) Din 52 171 E (1989): BestimmungderZusammensetzung von Frischbeton.

(4)HENTRICH,J. TGL 33432/01: Ein neuer Standard zurMischungsanalyse des Frischbetons

Betontechnik 6 (1986) H.2, S. 47/49.

(5) BS 1881: Part 128: 1997 - Testing Concrete - Methods for analysis of fresh concrete.

(6)TAYLOR M.G: Quantifying cement content in fresh and hardened concrete.

Communication prsente au Congrs National de lUniversit de Dundee Euro cements - impact of ENV197 on concrete construction E and FN Spon, ISBN O419 19980 2, p 195-215.

(7)CUR.: Quality control of concrete; Quality and composition; estimate of strength; analysis of fresh concrete. Report number 81, 1976.

(8)Dhir. R.K., Munday J.G.L. Ho. N.V.: Analysis of fresh concrete: Determination of cement content by the Rapid Analysis Machine. Magazine of Concrete Research, Vol 34, n 119, June 82, p 59-73.

6.2. Analyse du bton frais synthse de H. Grubbe

6.2.1. - Introduction

Le bton est constitu de trois composants principaux: le ciment, les granulats et leau. Il peut contenir aussi des additions et des adjuvants. Des composants nocifs ayant une influence par exemple sur la rsistance, la durabilit, la protection contre la corrosion, ne doivent pas tre incorpors. Le nouveau projet de norme europenne sur le bton, pr , ENV 206 (1) donne les dfinitions des composants ci-dessus. En outre, des normes sont en cours dlaboration sur le ciment, les granulats, leau de gchage, les additions (cendres volantes) et les adjuvants. Chacun de ces composants a plus ou moins dinfluence sur les proprits du bton frais et durci.

Lors de la confection du bton, les composants sont pess et mlangs conformment aux instructions. Le malaxage doit permettre dobtenir lhomognit du mlange. Ce nest pas un problme pour les matriels rcents, qui permettent dobtenir des peses de constituants avec moins de 1 % de la valeur nominale. Ainsi, les carts pour toutes les peses ne doivent pas excder les limites fixes par pr EN 206, cest--dire 3 % ( 5 % pour les adjuvants) ou la valeur nominale, quand le mlange est ralis par un personnel qualifi. LAssurance Qualit (AQ) implique le contrle de chaque constituant du bton quand celui-ci doit tre commercialis et une continuit dans les procdures de peses et de malaxage. Ceci est lexigence principale pour respecter la qualification. Lessai sur bton durci est seulement une procdure complmentaire pour dtecter les dfauts du systme qualit et viter les anomalies majeures dans le comportement de louvrage.

La seconde exigence principale est de vrifier les caractristiques du bton frais. Lessai ralis doit tre pertinent pour le producteur, lentrepreneur et le matre douvrage.

6.2.2 - Analyse du bton frais

Des rsultats fiables pour les caractristiques suivantes du bton frais doivent tre disponibles par analyse du bton frais :

a) - rapport eau sur ciment (E/C, w %)

b) - dosage en eau E (kg/m3)

c) - dosage C (kg/m3) et nature du ciment

d) - dosage en granulats (kg/m3), nature et granularit

e) - dosage (kg/m3) et nature des additions

f) - dosage (masse par kg de ciment) et nature des adjuvants

g) - air occlus (% Vol) et poromtrie

h) - masse volumique (kg/m3)

i) - ouvrabilit (consistance)

j) - lments nocifs.

Il y a un grand nombre dessais possible et des compilations ont t ralises (par exemple -2,3,4,5,6). Comme il est trs difficile danalyser un mlange, un dispositif de dosage particulier pour chaque composant doit tre prvu. Il convient de diffrencier les deux notions suivantes:

les essais lis lassurance qualit.

Chaque rsultat (par exemple E/C, consistance, dosage en fines) conforme aux exigences requises diminue la probabilit dacceptation et de mise en uvre dun mauvais bton. Pour atteindre cet objectif, la validit de chaque mthode dessai doit tre conforme aux indications des tableaux 1 4.

lanalyse complte du bton frais en labsence de toute information pralable.

La dtermination complte de tous les composants par nature et en dosage ne parait pas tre possible quand on recherche une prcision convenable et dans le court dlai existant entre la confection et la mise en place du bton. Sans aucun doute, il est plus avantageux de procder une analyse diffre des procdures et des conclusions fiables peuvent tre disponibles en moins de 10 minutes. Mais ce type dinvestigation est une possibilit qui ne permet pas dviter toutes les anomalies. Aussi, il parat lgitime davoir des informations pralables sur la formulation, chaque composant, etc.

En labsence dindication pralable, quelques essais sont ncessaires pour avoir des informations fiables avec de petits chantillons (par exemple selon RILEM CPC 1) (7). Il sagit du E/C (b) et de la masse volumique (h), des dosages en granulats, de la nature et de la granulomtrie des lments de diamtre suprieurs 0,25 mm (d), du dosage en fines < 0,25 mm (c) + (e), la teneur en air occlus (g) et de la consistance (i).

Lexprience montre quune attention particulire doit tre port sur lanalyse des fines < 0,25 mm et sur les produits en solution aqueuse. Les tableaux 1 et 4 ci-aprs, prsentent les mthodes dessais reconnues pour caractriser les proprits spcifiques du bton frais. Certains de ces essais sont normaliss, dautres ont t publis dans la littrature technique. Lordre de a) k) est identique celui mentionn au dbut du prsent chapitre. Si la ralisation de lessai doit tre diffre, lchantillon doit tre congel.

6.2.3 - Conclusions

lanalyse du bton frais est dautant plus indpendante, complte et rapide quelle peut tre utilise pour ajuster la production du bton.

en outre, lanalyse du bton frais dans le cadre de lassurance qualit devrait tre complte par un contrle continu des composants et des moyens de production

chacun des modes opratoires mentionns dans les tableaux sont relatifs une proprit du bton frais. Dans le cadre de lassurance qualit, il est ncessaire de choisir les mthodes dessais qui donnent la meilleure information pour le moindre effort et le cot le plus bas.

les paramtres les plus importants sont les dosages en ciment et en eau. Doivent donc tre vrifis la consistance et laspect du bton qui permet destimer si des dfauts majeurs ne sont pas craindre.

les dterminations du dosage en eau et en ciment peuvent tre obtenues par un essai simple avec une prcision (3) de (( C ( 10 kg/m3; ( E ( 10 kg/m3; ( % eau ( 0,04) avec un dlai infrieur 20 minutes.

Tableau 1 Mesure du rapport E/C (voir aussi les mesures du dosage en ciment et en eau)

Nom de lessaiObjectif et descriptif de lessaiRfrence etprcisionRemarques

Essai au chromatea.1)Essai chimique

Dtermination directe du E/C

par mesure de la concentration

de chromate dans leau libre du

bton. Le chromate a t incorpor

au ciment et est mesur dans 2 5

ml de liquiderf: 8

Prcision E/C ( 5 %

(( E ( 0,03 de la

valeur nominale

Dure dessai: ( 5 min.- talonnage ncessaire

- le dosage en chromate peut

ne pas tre constant

- la dure aprs mlange et la

temprature infuent sur le

rsultat.

Essai de vibration

a.2)Essai physique

Essai indirect de mesure du E/C par dtermination de la viscosit de la pte. Deux disques sont insrs par vibration dans le btonrf: 9

Prcision E/C ( 7 %

(( E ( 0,03)

Dure dessai: ( 1 min.- talonnage ncessaire

- aucune diffrence dans la nature des fines (ciment, cendres) ne peut tre faite.

- un raidissement peut tre not pour les E/C faibles.

- le bton avec un fort dosage en eau ou en adjuvant REP ne peut tre valu.

Essai Thaulow

a.3)Essai physique

Essai indirect de mesure du E/C partir de la masse volumique (air dduit) du bton

peses prcises ncessairesrf: 10, 10a, 11 et 12

Cv pour E/C ( + 4 %)

(( E ( 0,03 0,05)

Dure dessai: ( 10

15 min.- Le rapport C/G et la densit (c du ciment et des granulats (a doivent tre connus

Essai au pycnomtre

a.4)Essai physique semblable a.3)rf: 13 et 14

Voir a.3)- Voir a.3)

Tableau 2 - Mesure du dosage en eau

Nom de lessaiObjectif etRfrence etRemarques

descriptif de lessaiprcision

Plaque chauffanteEssai chimiquerf: 5, 15 et 16- leau absorbe par les

b.1)Schage du bton par un chauffageCv de E ( 3 5 %granulats doit tre mesure

rapide par exemple avec un par ailleurs

rchaud gazDure dessai: ( 20 min.- aucune information pralable

Dosage en eau dduit de la perte refroidissement inclusncessaire. Si leau est le seul

de masselment volatil

Micro-ondesEssai physiquerf: 5,6 et 7- semblable b.1)

b.2)Semblable b.1).( E ( 6 kg/m3

Chauffage par four mico-ondes

Dure dessai: ( 25

60 min.

Essai Kelly-VailEssai chimiquerf: 5, 6, 17, 18 et 19- un essai en parallle pour

b.3)Mlange de lchantillon avec une( E ( 7 dm3/m3obtenir le dosage initial en Cl-

solution chlore de concentrationdans leau libre du bton est

connue. La solution doit tre dilueDure dessai: ( 15 min. Ncessaire.

La nouvelle concentration est

dtermine par titration. . Elle est

proportionnelle au dosage en eau

libre du bton

Essai AMEssai physiquerf: 20- semblable b.1)

b.4)Lchantillon de bton est plong ( E ( 7 dm3/m3- le degr de schage nest pas

dans lalcool, puis enflamm. impos comme dans b.1)i

La procdure est rpte jusqu'Dure dessai: ( 30 - la manipulation de lalcool

vaporation totale de E. La perte 40 minproximit dune flamme peut

deau est dduite de la perte de tre dangereuse.

Masse

Mthode CMEssai physiquerf: 21- mesure de leau libre

b.5)Une addition de carbure dans( E ( 8 dm3/m3 sur - la masse de lchantillon de

lchantillon de bton est obtenuune moyenne de 4bton est trs petite (200 g),

dans une enceinte ferme. Laug-essaisaussi il nest pas assur quun

mentation de pression est propor-Dure dessai: ( 30 min.essai soit reprsentatif.

tionnelle au dosage en eau librepar essai

Jauge dhumiditEssai physiquerf: 22, 23, 24 et 25- talonnage ncessaire

neutroniquePar faible mission de neutrons ( E ( 5 7 dm3/m3- leau absorbe par les

b.6)rsultant de la rupture datomes granulats doit tre dtermine

dH de leau du bton frais.Dure dessai: ( 30 sec.sparment

Comptage de faibles quantits de- protection du personnel.

neutrons

Tableau 3 - Mesure du dosage en ciment

Nom de lessaiObjectif Rfrence etRemarques

descriptif de lessaiprcision

Essai par lavageEssai physiquerf: 15 et 16- le dosage en lments fins

c.1)Lavage du bton frais sous eau Dosage en Ciment ( 15 (< 0,15 mm) < 0,25 mm doit

travers une srie de tamis, le plus20 kg/m3tre connu ou dtermin par

fin tant de (0,15) 0,25 mm. Le ailleurs quand les fines sont

dosage en ciment est dduit de laDure dessai: ( 30 min.extraites, elles peuvent tre

masse dlments extraitsanalyses par rfrence aux

- granulats > 0,25 mm (sec)cendres volantes, laitier vitri-

- eau (voir essais b))fi, sable (quartzite ou calcite)

- fines et additions ( 0,25 mm ou ou clinker, selon c.6) et c.9)

et c.11) ou rf 16a

Machine danalyseEssai physiquerf: 3, 5 et 26- semblable c.1)

rapide (RAM)Mme principe que c.1). Lavage( C ( 15 20 kg/m3

c.2)mcanique et criblage de

lchantillon de bton. La maille deDure dessai: ( 10 min.

tamis la plus est de 0,15 mm.

ConductivitEssai physiquerf: 27- des talonnages complets

lectriqueLa quantit dions sera concentre ( C ( 5 10 % de la sont ncessaires.

c.3)dans leau de gchage du bton masse nominale- le dlai aprs le mlange et la

frais par le ciment. Lajout deau temprature ont une grande

dans le bton modifie la conduc-Dure dessai: ( 40 min. influence .

tivit de la solution ce qui permet la - lessai peut ne pas convenir

mesure du dosage en cimentpour certains ciments

FlottationEssai physiquerf: 3, 4 et 28- des talonnages complets

c.4)Les fines (par exemple de ciment)( E ( 5 % de la masse sont ncessaires.

dans une solution montrent un nominale- la diffrenciation du ciment

comportement hydrophobe quandet des additions est difficiles

elles sont en contact avec un agent Dure dessai: ( 10 15

chimique spcial (aussi appelmin.

collecteur). Les particules

hydrophobes surnageront par

pigeage de bulles dair qui sont

entranes par la suspension. Elles

peuvent tre recueillies, spares

peses et analyses

CentrifugationEssai physiquerf: 5, 18 et 18a- talonnage ncessaire

c.5)Sparation du ciment des granulats ( C ( 20 kg/m3- essai de laboratoires exigeant

dans une liqueur de densit situemoyenne de 4 essais.des prcautions extrmes pour

entre celle du ciment ((c ( 3,1) et protger le personnel et

des granulats ((c ( 2,6)Dure dessai: ( 1 2 h.lenvironnement.

Tableau 4 Mesure du dosage en granulats (avec nature et granulomtrie)

Nom de lessaiObjectif et descriptif de lessaiRfrence et prcisionRemarques

Essais par lavage,Essai physiquerf: 15- aucune information pra-lable ncessaire.

- estimation de la distribution

analyse granulomtriqueExtraction des granulats (> 0,15 ou > 0,25 mm)selon c.1)Grande prcision pour un chantillon repr-sentatif

d.1)Analyse granulomtrique complte. Schage et peses des diffrentes classes lmentairesDure dessai: ( 20 min.granulomtrique et de la

composition minralogique

Tableau 5 - Nature et dosage des additions minrales

Nom de lessaiObjectif et descriptif de lessai

e.1)Les procdures c.1), c.2), c.4), c.6), c.10), c.11) peuvent tre appliques indpendamment ou ensembles

Tableau 6 - Nature et dosage des adjuvants

Nom de lessaiObjectif et descriptif de lessaiRfrence et prcisionRemarques

Spectrographie

par infra-rouge

f.1)Essai physique

Extraction de leau du bton.

Analyse au spectromtre infra-rougerf: 37- talonnages ncessaire

Tableau 7 - Mesure de lair occlus et de la poromtrie

Nom de lessaiObjectif et descriptif de lessaiRfrence et prcisionRemarques

Essai par pression

g.1)Essai physique

La rduction de pression de lair

inclus dans un volume de bton

frais compact est fonction de la

quantit totale dair de ce btonrf: 38 et 39

( V ( 0,5 Vol. absolu

Dure dessai: ( 5 8 min. - aucune information

pralable

- uniquement pour les btons

avec granulats denses.

Roll-a-meter

g.2)Essai physique

Un volume de bton compact est confin dans une enceinte de volume connu surmonte dun tube. Le volume dair rsiduel et la burette sont remplis deau jusqu' un niveau fix. Aprs que le bton ait t satur deau par rotation de lenceinte, le niveau deau dans la burette indique lair occlus du btonrf: 40

( V ( 0,5 Vol. absolu

Dure dessai: ( 10 min. - aucune information

pralable

Aromtre

g.3)Essai physique

Un chantillon de mortier extrait du bton est plong dans de leau et de la glycrine. Les bulles qui schappent sont piges. Leur remonte dans le temps donne une mesure de la poromtrie et de la quantit totale dair (principe de Stokes).rf: 41

La prcision na pas encore t mesure

Dure dessai: ( 30 min. - le dosage en mortier de lchantillon de bton doit tre connu

Essai de vibration

g.4)Essai physique

Mesure de lair occlus et de la poromtrie avec un matriel conforme g.2). La poromtrie est est mesure sans action sur le bton, mais seulement par vibration complmentaire par coups et le volume dair est lu surla buretterf: 42- les rsultats dpendent de la viscosit de la pte (E/C, C)

Tableau 8 - Mesure de la masse volumique du bton

Nom de lessaiObjectif et descriptif de lessaiRfrence et prcisionRemarques

Masse volumique

h.1)Essai physique

Remplir de bton et avec vibration un rcipient dont le volume est connu. La masse volumique est le rapport masse/volume.rf: 16, 38 et 43

( ( ( 1 % de la valeur

nominale

Dure dessai: ( 5 8 min. - lchantillon de bton doit

tre reprsentatif

- la dtermination de lair

occlus avec le mme essai

selon g.1) est recommande

Tableau 9 - Mesure de louvrabilit (consistance) du bton

Nom de lessaiObjectif et descriptif de lessaiRfrence et prcisionRemarques

Consistance

i.1)Essai physique

Mesure de la dformation du bton frais provoque par un effort ou par chocs (cne, essai vb, essai de compaction, table dtalement).rf: 44, 45 et 46

Dure dessai: ( 5 min. - aucune information

pralable

Tableau 10 - Recherche de produits nocifs

Nom de lessaiObjectif et descriptif de lessai

Recherche de produits nocifs

k.1)Essai physique ou chimique

Les investigations sur les produits inclus dans le bton qui peuvent avoir une influence sur la rsistance ou la durabilit du bton (par exemple bois ou argile) ou la protection contre la corrosion des armatures. La procdure dpend des produits recherchs, par exemple c.1), d.1) pour largile ou le bois, b.3) pour les chlorures, f.1) pour les matires organiques.

Rdig par MM

GuyCOQUILLATCEBTP

Lotfi HASNICEBTP

Rsum

Lobjectif de cette recherche est dabord de prsenter une mthodologie permettant de dterminer le rapport E/C dune matrice cimentaire durcie, puis de valider cette approche par le biais dessais sur des matrices cimentaires de E/C connus et enfin de lappliquer dans quelques cas.

Lapproche propose est base sur une analyse minralogique complte qui intgre une analyse chimique de la phase liante et des mesures de taux dhydratation, du volume des vides et de la densit du mortier ou du bton. Ces donnes permettent ensuite de calculer les dosages en ciment et en eau moyennant certaines hypothses (air occlus, etc ...).

La validation de cette mthode, ralise sur quatre formulations de mortier de E/C connus et variant de 0,4 0,7, et base sur lanalyse minralogique complte des mortiers, montre une bonne corrlation entre les dosages en ciment et en eau calculs et les dosages connus.

Des vrifications ont ensuite t ralises sur des btons pour lesquels on ne disposait que de peu dinformation pralables. Les formulations relles, fournies ultrieurement aux essais, ont confirm la trs bonne fiabilit de la mthode.

Des conclusions plus prcises pourraient tre obtenues moyennant des calculs dincertitudes sur les diffrents paramtres mesurs (silice soluble, densit, volume des vides) dune part, et surtout une quantification prcise de la teneur en air occlus dautre part.

Lapproche propose constitue un moyen de diagnostic performant, notamment si on peut disposer dinformations techniques sur la nature du ciment et sur les granulats, ou mieux encore si des chantillons des constituants du bton ont pu tre conservs.

Projet national CALIB Fabrication du bton

page10/34Mesure des teneurs en eau des btons durcis/

_983108359.xlsSheet: Feuil1

Sheet: Feuil2

Sheet: Feuil3

Sheet: Feuil4

Sheet: Feuil5

Sheet: Feuil6

Sheet: Feuil7

Sheet: Feuil8

Sheet: Feuil9

Sheet: Feuil10

Sheet: Feuil11

Sheet: Feuil12

Sheet: Feuil13

Sheet: Feuil14

Sheet: Feuil15

Sheet: Feuil16

E/C

P (cm) 50 C

P (cm) 60 C

P (cm) 80 C

P (cm) 50 C

P (cm) 60 C

P (cm) 80 C

50 C

60 C

80 C

12.8

0.6

16.3

0.8

20.1

0.9

24.4

1.1

13.6

0.6

17.4

0.8

22.0

1.1

26.9

1.3

E/C

VV(%) 50 C

VV(%) 60 C

VV(%) 80 C

E/C

P(mm)

E/C

P(mm)

Volume des vides (%)

E/C

Volume des vides (%)

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.46

0.5

0.62

0.7

0.82

0.9

1.02

1.1

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

11.8

12.2

14.1

15.6

17.2

19.1

20.7

23.1

12.2

12.2

12.2

15.6

15.6

15.6

19.1

19.1

19.1

23.2

23.2

23.2

12.8

12.8

12.8

16.3

16.3

16.3

20.1

20.1

20.1

24.4

24.4

24.4

13.6

13.6

13.6

17.4

17.4

17.4

0.5

0.7

0.9

1.0

0.6

0.8

0.9

1.1

0.6

0.8

0.46

0.5

0.62

0.7

0.82

0.9

1.02

1.1

11.8

12.2

14.1

15.6

17.2

19.1

20.7

23.1

_983770746.xlsSheet: Feuil1

Sheet: Feuil2

Sheet: Feuil3

Sheet: Feuil4

Sheet: Feuil5

Sheet: Feuil6

Sheet: Feuil7

Sheet: Feuil8

Sheet: Feuil9

Sheet: Feuil10

Sheet: Feuil11

Sheet: Feuil12

Sheet: Feuil13

Sheet: Feuil14

Sheet: Feuil15

Sheet: Feuil16

C connu

C estim

C connu

2me srie

1re srie

Eau

connu

calcule

Eau

connu

calcule

Eau/Ciment

Eau/Ciment

connu

calcule

connu

calcule

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

_983770930.xlsSheet: Feuil1

Sheet: Feuil2

Sheet: Feuil3

Sheet: Feuil4

Sheet: Feuil5

Sheet: Feuil6

Sheet: Feuil7

Sheet: Feuil8

Sheet: Feuil9

Sheet: Feuil10

Sheet: Feuil11

Sheet: Feuil12

Sheet: Feuil13

Sheet: Feuil14

Sheet: Feuil15

Sheet: Feuil16

C connu

C estim

C connu

2me srie

1re srie

Eau

connu

calcule

Eau

connu

calcule

Eau/Ciment

Eau/Ciment

connu

calcule

connu

calcule

_983772167.xlsSheet: Feuil1

Sheet: Feuil2

Sheet: Feuil3

Sheet: Feuil4

Sheet: Feuil5

Sheet: Feuil6

Sheet: Feuil7

Sheet: Feuil8

Sheet: Feuil9

Sheet: Feuil10

Sheet: Feuil11

Sheet: Feuil12

Sheet: Feuil13

Sheet: Feuil14

Sheet: Feuil15

Sheet: Feuil16

C connu

C estim

C connu

2me srie

1re srie

Eau

connu

calcule

Eau

connu

calcule

Eau/Ciment

Eau/Ciment

connu

calcule

connu

calcule

_983772241.xlsSheet: Feuil1

Sheet: Feuil2

Sheet: Feuil3

Sheet: Feuil4

Sheet: Feuil5

Sheet: Feuil6

Sheet: Feuil7

Sheet: Feuil8

Sheet: Feuil9

Sheet: Feuil10

Sheet: Feuil11

Sheet: Feuil12

Sheet: Feuil13

Sheet: Feuil14

Sheet: Feuil15

Sheet: Feuil16

C connu

C estim

C connu

2me srie

1re srie

Eau

connu

calcule

Eau

connu

calcule

Eau/Ciment

Eau/Ciment

connu

calcule

connu

calcule

_983772095.xlsSheet: Feuil1

Sheet: Feuil2

Sheet: Feuil3

Sheet: Feuil4

Sheet: Feuil5

Sheet: Feuil6

Sheet: Feuil7

Sheet: Feuil8

Sheet: Feuil9

Sheet: Feuil10

Sheet: Feuil11

Sheet: Feuil12

Sheet: Feuil13

Sheet: Feuil14

Sheet: Feuil15

Sheet: Feuil16

C connu

C estim

C connu

2me srie

1re srie

Eau

connu

calcule

Eau

connu

calcule

Eau/Ciment

Eau/Ciment

connu

calcule

connu

calcule

_983770839.xlsSheet: Feuil1

Sheet: Feuil2

Sheet: Feuil3

Sheet: Feuil4

Sheet: Feuil5

Sheet: Feuil6

Sheet: Feuil7

Sheet: Feuil8

Sheet: Feuil9

Sheet: Feuil10

Sheet: Feuil11

Sheet: Feuil12

Sheet: Feuil13

Sheet: Feuil14

Sheet: Feuil15

Sheet: Feuil16

C connu

C estim

C connu

2me srie

1re srie

Eau

connu

calcule

Eau

connu

calcule

Eau/Ciment

Eau/Ciment

connu

calcule

connu

calcule

_983254198.xlsSheet: Feuil1

Sheet: Feuil2

Sheet: Feuil3

Sheet: Feuil4

Sheet: Feuil5

Sheet: Feuil6

Sheet: Feuil7

Sheet: Feuil8

Sheet: Feuil9

Sheet: Feuil10

Sheet: Feuil11

Sheet: Feuil12

Sheet: Feuil13

Sheet: Feuil14

Sheet: Feuil15

Sheet: Feuil16

E/C

P (cm) 50 C

P (cm) 60 C

P (cm) 80 C

P (cm) 50 C

P (cm) 60 C

P (cm) 80 C

50 C

60 C

80 C

12.8

0.6

16.3

0.8

20.1

0.9

24.4

1.1

13.6

0.6

17.4

0.8

22.0

1.1

26.9

1.3

E/C

VV (%) 50 C

VV (%) 60 C

VV (%) 80 C

E/C

P(mm)

E/C

P(mm)

Volume des vides (%)

E/C

Volume des vides (%)

0.46

0.5

0.62

0.7

0.82

0.9

1.02

1.1

11.8

12.2

14.1

15.6

17.2

19.1

20.7

23.1

_983254524.xlsSheet: Feuil1

Sheet: Feuil2

Sheet: Feuil3

Sheet: Feuil4

Sheet: Feuil5

Sheet: Feuil6

Sheet: Feuil7

Sheet: Feuil8

Sheet: Feuil9

Sheet: Feuil10

Sheet: Feuil11

Sheet: Feuil12

Sheet: Feuil13

Sheet: Feuil14

Sheet: Feuil15

Sheet: Feuil16

E/C

P (cm) 50 C

P (cm) 60 C

P (cm) 80 C

P (cm) 50 C

P (cm) 60 C

P (cm) 80 C

50 C

60 C

80 C

12.8

0.6

16.3

0.8

20.1

0.9

24.4

1.1

13.6

0.6

17.4

0.8

22.0

1.1

26.9

1.3

E/C

VV (%) 50 C

VV (%) 60 C

VV (%) 80 C

E/C

P(mm)

E/C

P(mm)

Volume des vides (%)

E/C

Volume des vides (%)

_983170440.xlsSheet: Feuil1

Sheet: Feuil2

Sheet: Feuil3

Sheet: Feuil4

Sheet: Feuil5

Sheet: Feuil6

Sheet: Feuil7

Sheet: Feuil8

Sheet: Feuil9

Sheet: Feuil10

Sheet: Feuil11

Sheet: Feuil12

Sheet: Feuil13

Sheet: Feuil14

Sheet: Feuil15

Sheet: Feuil16

E/C

P (cm) 50 C

P (cm) 60 C

P (cm) 80 C

P (cm) 50 C

P (cm) 60 C

P (cm) 80 C

50 C

60 C

80 C

12.8

0.6

16.3

0.8

20.1

0.9

24.4

1.1

13.6

0.6

17.4

0.8

22.0

1.1

26.9

1.3

E/C

VV (%) 50 C

VV (%) 60 C

VV (%) 80 C

E/C

P(mm)

E/C

P(mm)

Volume des vides (%)

E/C

Volume des vides (%)

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.46

0.5

0.62

0.7

0.82

0.9

1.02

1.1

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

11.8

12.2

14.1

15.6

17.2

19.1

20.7

23.1

12.2

12.2

12.2

15.6

15.6

15.6

19.1

19.1

19.1

23.2

23.2

23.2

12.8

12.8

12.8

16.3

16.3

16.3

20.1

20.1

20.1

24.4

24.4

24.4

13.6

13.6

13.6

17.4

17.4

17.4

0.5

0.7

0.9

1.0

0.6

0.8

0.9

1.1

0.6

0.8

0.46

0.5

0.62

0.7

0.82

0.9

1.02

1.1

11.8

12.2

14.1

15.6

17.2

19.1

20.7

23.1

_983110102.xlsSheet: Feuil1

Sheet: Feuil2

Sheet: Feuil3

Sheet: Feuil4

Sheet: Feuil5

Sheet: Feuil6

Sheet: Feuil7

Sheet: Feuil8

Sheet: Feuil9

Sheet: Feuil10

Sheet: Feuil11

Sheet: Feuil12

Sheet: Feuil13

Sheet: Feuil14

Sheet: Feuil15

Sheet: Feuil16

C connu(kg/m3)

C calcul (kg/m3)

EAU connu

EAU calcule

E/C connu

E/C calcul

_982998456.xlsSheet: Feuil1

Sheet: Feuil2

Sheet: Feuil3

Sheet: Feuil4

Sheet: Feuil5

Sheet: Feuil6

Sheet: Feuil7

Sheet: Feuil8

Sheet: Feuil9

Sheet: Feuil10

Sheet: Feuil11

Sheet: Feuil12

Sheet: Feuil13

Sheet: Feuil14

Sheet: Feuil15

Sheet: Feuil16

E/C

P (cm) 50 C

P (cm) 60 C

P (cm) 80 C

P (cm) 50 C

P (cm) 60 C

P (cm) 80 C

50 C

60 C

80 C

12.8

0.6

16.3

0.8

20.1

0.9

24.4

1.1

13.6

0.6

17.4

0.8

22.0

1.1

26.9

1.3

E/C

VV(%) 50 C

VV(%) 60 C

VV(%) 80 C

E/C

P(mm)

E/C

Volume des vides (%)

_983001764.xlsSheet: Feuil1

Sheet: Feuil2

Sheet: Feuil3

Sheet: Feuil4

Sheet: Feuil5

Sheet: Feuil6

Sheet: Feuil7

Sheet: Feuil8

Sheet: Feuil9

Sheet: Feuil10

Sheet: Feuil11

Sheet: Feuil12

Sheet: Feuil13

Sheet: Feuil14

Sheet: Feuil15

Sheet: Feuil16

C connu(kg/m3)

C calcul (kg/m3)

EAU connu

EAU calcule

E/C connu

E/C calcul

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

_983001942.xlsSheet: Feuil1

Sheet: Feuil2

Sheet: Feuil3

Sheet: Feuil4

Sheet: Feuil5

Sheet: Feuil6

Sheet: Feuil7

Sheet: Feuil8

Sheet: Feuil9

Sheet: Feuil10

Sheet: Feuil11

Sheet: Feuil12

Sheet: Feuil13

Sheet: Feuil14

Sheet: Feuil15

Sheet: Feuil16

C connu(kg/m3)

C calcul (kg/m3)

EAU connu

EAU calcule

E/C connu

E/C calcul

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

_982999844.xlsSheet: Feuil1

Sheet: Feuil2

Sheet: Feuil3

Sheet: Feuil4

Sheet: Feuil5

Sheet: Feuil6

Sheet: Feuil7

Sheet: Feuil8

Sheet: Feuil9

Sheet: Feuil10

Sheet: Feuil11

Sheet: Feuil12

Sheet: Feuil13

Sheet: Feuil14

Sheet: Feuil15

Sheet: Feuil16

E/C

P