1.Introduction générale

Ses propriétés dérivent de celles de ces constituants, c-à-d de:

  • leur qualité
  • leur quantité relative (dosage)
  • leur mise en œuvre (malaxage, vibration...)
  • des circonstances du durcissement (maturation)
  • de l'âge du béton etc.

Il y a donc une grande diversité de béton, de ce fait, on ne peut qu'étudier le béton de façon générale.

2.Résistance mécanique

Généralités

Le critère le plus usuel de la qualité d'un béton est défini par sa résistance à la compression

  • à un âge déterminé (selon le code européen , 28 jours d'âge)
  • pour une forme d'éprouvette déterminée (cylindrique selon le code européen*)
  • pour des dimensions d'éprouvette déterminées

Facteurs d'influence

  • Les constituants: pierrailles et sables mais surtout le ciment. ==> La résistance dépend de la quantité et de la qualité du ciment.
  • La granulométrie du mélange. ==> La résistance augmente avec la compacité.
  • La consistance en rapport avec la quantité d'eau de gâchage. ==> Les bétons secs donnent des bétons de meilleur qualité.
  • La maturation du béton ==> L'invariabilité de ce facteur est favorable.
  • l'âge du béton ==> La résistance croît avec l'âge.

En Belgique, il est encore coutume de se référer à la résistance à la compression sur cube.

3.Progression des résistances

La résistance repère étant déterminée à 28 jours, cela pose des problèmes au point de vue de l'utilisation pratique du béton (délai). Des graphiques ont étés créés à cet usage, ils permettent une description approchée de la résistance du béton en fonction de son âge, de sa classe (prise lente ou rapide) et tout ça à température moyenne constante de 10° à 20° C.

4.Comportement en compression

La caractéristique principale du béton durci est la résistance mécanique en compression à un âge donné de 28 jours. La connaissance de ses propriétés mécaniques est indispensables pour le calcul du dimensionnement des ouvrages. La résistance en compression se mesure par compression axiale de cylindres droits et d'une hauteur double de leur diamètre. Elle varie suivant la taille des éprouvettes essayées. Plus celle-ci sont petites et plus les résistances sont élevées. Par exemple, la résistance sur cylindre d'élancement 2 (élancement = Hauteur/Diamètre) est plus faible de l'ordre de 20 % que la résistance sur cubes de 20 cm.

Valeurs de résistance en compression de certains bétons

Relation contrainte-déformation

Selon la norme, la relation contrainte-déformation est donnée par la formule σc = fcd [1-(1- εc / εc2)^n] pour 0≤ εc ≤εc2 et σc=fcd pour εc2≤ εc ≤εcu2
La valeur fcd est déterminée, par la résistance caractéristique (fck) divisé par un coefficient de sécurité et par un coefficient tenant compte des effets à long terme sur la résistance en compression. Avec εc2 et εcu2 qui sont respectivement la déformation du béton lorsque la contrainte atteint fcd et la déformation maximale du béton.
Exemple de diagramme pour fck = 30 Mpa et fck = 80 Mpa

Mais ceci n'est pas la représentation réelle de ce qui se passe dans le béton. C'est une représentation normalisée. Le vrai diagramme de contrainte déformation c'est celui-ci.


5.Résistance en traction

Le béton ne résiste pas bien du tout à la traction, c'est pour cela qu'on le renforce avec des armatures métalliques (béton armé).
Cette résistance se mesure à partir de trois types d'essais :

  • Traction directe
  • Traction par flexion
  • Traction par fendage

L'essai le plus utilisé est celui par flexion qui consiste :

  • soit à une charge concentrée unique au milieu de l'éprouvette
  • soit à deux charges concentrées, symétriques, égales, appliquées au tiers de la portée

Selon la norme, la résistance moyenne en traction est estimée par 2 relations.
fctm = 0,30 fck(2/3) lorsque fck ≤ 50 MPa
fctm = 2,12 ln(1+(fcm)/10) lorsque fck > 50 Mpa
Sur ce graphique, on peut voir que la valeur de la résistance en traction reste faible, malgré la grande résistance en compression de certains bétons.

6.Retrait

Le béton est l'objet de retrait, c-à-d d'une réduction dimensionnelle, en l'absence de chargement, due essentiellement à l'évaporation de l'eau excédentaire interne.
Ce retrait est important parce qu'il provoque des tensions internes et donc des fissures dans la structure.
Estimation du retrait : dl= 3%0 * L

7.Fluage

Le fluage du béton est le processus continu de déformation d'un élément sur lequel s'exerce une charge constante ou variable.
Le chargement étant maintenu constant, la déformation croît lentement, jusqu'à se stopper après environ 3 ans.
Estimation du fluage : dl= 4 à 5 %0 * L

8.Resistance au feu

Le béton résiste très bien au feu. Il peut résister jusqu'à 6h dans le cas de certains bétons.
Avantages du béton:

  • Il ralentit la propagation de la chaleur (très mauvaise conductivité thermique)
  • Il ne dégage pas de fumée
  • Il ne fond pas
  • Les structures en béton incendiées peuvent en général être réparées

9.Perméabilité

La perméabilité à l'eau du béton durci dépend fondamentalement de la porosité capillaire de la pâte de ciment. Elle varie entre 10 ^ -10 et 10 ^ -16 m/sec

10.Perméabilité acoustique

Par sa masse, le béton est un excellent isolant phonique aux bruits (aériens, conversation, télévision, chaine stéréo…).
Selon sa structure ou la texture de sa surface, il devient également un absorbant acoustique.
La conjugaison masse/structure peut conduire à une réduction de bruit de l’ordre de 50 à 60 dB.

11.Masse spécifique

Dans le cas où la masse est favorable
Béton non armé : 2300 Kg/m³
Dans le cas où la masse est défavorable
Béton non armé : 2400 Kg/m³

Source

http://www.la.refer.org/materiaux/chapitre_six_six.html
http://lebeton.free.fr/types_de_beton.html
http://www.infociments.fr/betons/performances/resistance-feu/feu-beton-resistance
http://www.ba-cortex.com/pages/cours/materiaux/a1.2-notion-de-loi-de-comportement.php
http://pagesperso-orange.fr/brindesciences/beton.htm
Cours Bac3 : Béton