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  • Lebanese Science Journal, Vol. 10, No. 2, 2009

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    ETUDE EXPERIMENTALE ET STATISTIQUE DE LINFLUENCE DE LAFFAISSEMENT ET DE LAIR OCCLUS SUR LA RESISTANCE A LA

    COMPRESSION DES BETONS

    S.M.A. Boukli Hacene, F. Ghomari, F. Schoefs 1 et A. Khelidj 2 Laboratoire EOLE, Dpartement de Gnie Civil, Facult des Sciences de lIngnieur,

    Universit AbouBekr Belkaid, Tlemcen, B.P. 230 Chetouane, Tlemcen 13000, Algrie 1 GeM (UMR CNRS 6183), Facult des Sciences et des Techniques, Universit de Nantes, 2,

    rue de la Houssinire, B.P. 92208, 44322 Nantes Cedex 3, France 2 GeM (UMR CNRS 6183), IUT de Saint-Nazaire, Universit de Nantes, 58, rue Michel-

    Ange, B.P. 420, 44606 Saint-Nazaire Cedex, France [email protected]

    (Received 23 April 2009 - Accepted 12 October 2009)

    RESUME

    La formulation dun bton correspond au processus de slection des constituants et

    de leurs proportions pour fabriquer un matriau possdant certaines proprits minimales prcises, notamment en ce qui concerne la consistance, la rsistance et la durabilit.

    Les entreprises en Algrie, nont que des budgets relativement restreints consacrer la formulation des btons. A cet effet, trs peu dtudes de recherche y sont consacres, pour mettre laccent sur les aspects lis la composition des btons en fonction de leurs emplois. On est parti de cet tat de fait, en vue dtudier -dans le cadre dun programme de recherche agr- linfluence du pourcentage de lair occlus dans le bton sur sa consistance ainsi que linfluence de ces deux paramtres (affaissement et pourcentage dair occlus) sur la rsistance la compression des btons durcis. Cela constitue du point de vue de lingnieur la proprit la plus importante du matriau, si lon exclut les indicateurs de durabilit (Mounanga et al., 2006).

    Pour ce faire, un programme exprimental pour la confection de plus de 700 prouvettes cylindriques de 16x32 cm a t planifi, en utilisant les matriaux locaux, savoir: le ciment de Bni-Saf, ainsi que les granulats de lEntreprise Nationale Algrienne des Granulats (E.N.G). Les btons ont t formuls laide de la mthode de Dreux-Gorisse. Deux cures ont t adoptes pour les prouvettes confectionnes, cure lair libre ou immersion dans leau.

    Ce travail prsente les rsultats dtudes concernant dune part, les proprits du bton ltat frais (consistance, air occlus) et dautre part, la rsistance la compression 28 jours du bton durci. Lensemble des rsultats exprimentaux obtenus a constitu une banque de donnes. Cette dernire a permis de comparer, travers une analyse statistique, le modle tabli par Fret (Baron & Ollivier, 1996) et les rsultats des essais. Mots-cls: affaissement, air occlus, bton, compression, tude statistique, granulats concas- ss, matriaux locaux, rsistance la compression

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    ABSTRACT

    Companies in Algeria have restricted budgets devoted to the formulation of concrete. Therefore, very few research studies are interested by the concrete composition in accordance to its purpose. Hence, this work is a part of an approved research program assigned to clarify the impact of certain parameters on the quality of concrete. This experimental program consists of more than 700 cylindrical specimens of 16x32 cm that were made using local materials. Excluding the durability indicators towards the concrete, the compressive strength is the most significant property to be considered (Mounanga et al., 2006). The obtained results concern consistency and content air properties of the concrete at fresh state and compressive strength of hardened concrete at 28 days. Thus, the influence of the air content percentage on the concrete consistency is studied. Moreover, the influence of these two parameters on the compressive strength of the hardened concrete is also presented. The experimental results obtained constitute a data bank, which allows comparing through a statistical analysis, the model established by Fret (Baron & Ollivier, 1996) and the results of the tests. Key words: broken up particles, compression, concrete, air content, local materials, slump, statistical study, strength

    INTRODUCTION

    Le matriau bton est irremplaable dans le domaine de la construction, pour des raisons conomiques et techniques. Le compromis trouv entre rsistance mcanique, conomie, esthtique et facilit de mise en uvre, offre ce matriau la premire place dans la construction au niveau mondial. Au niveau rgional et national le bton est le matriau de construction utilis par excellence au sein de tous les chantiers, aussi bien dans les secteurs du btiment que ceux des travaux publics ; il na pas de substitut conomique et performant qui possde les mmes qualits. La rsistance la compression projette gnralement une image globale de la qualit dun bton puisquelle est directement lie la structure de la pte du ciment hydrat. De plus, la rsistance du bton est presque invariablement llment cl lors de la conception des structures en bton et de ltablissement des spcifications de conformit (Neville, 1995). Si le bton est un matriau purement local, ses proprits le sont aussi et restent troitement lies aux conditions locales (constituants, fabrication, mise en uvre, conditions climatiques, etc). Depuis longtemps en effet, la relation entre la composition du bton et sa rsistance la compression a intress les chercheurs. Nanmoins, aucune thorie fondamentale et universellement adopte nexiste en la matire, au-del de la notion commune de rapport eau/ciment. Abrams (1919) a t probablement le premier montrer limportance de ce paramtre dont dpend la rsistance la compression, tandis que, vingt ans auparavant, Fret (1892) prvoyait les rsistances (en traction et en compression) en fonction de la concentration volumique du ciment dans la pte. Cependant, bien que le rapport eau/ciment soit une notion de base dans la technologie du bton, il nest pas suffisant pour une matrise complte de la rsistance la compression. Dautres paramtres sont ncessaires (Popovics, 1990 ; de Larrard & Tondat, 1993 ; Addis & Alexander, 1994 ; de Larrard & belloc, 1999) si lobjectif est de prvoir cette caractristique avec une prcision relative de quelques pour-cent. Il sagit de proprits dpendantes de conditions purement locales, telles

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    que les proprits de ses constituants, ainsi que les proprits ltat frais (consistance, air occlus) (Ferkous et al., 1999; Boukli Hacene & Ghomari, 2007). La consistance mesure lors de lessai daffaissement par le cne dAbrams est probablement affecte par la teneur en eau ; elle a t dcrite jusqu' prsent comme une proprit du bton frais. Cependant cest aussi une proprit qui affecte la qualit du produit fini parce que le bton doit avoir une consistance suffisante pour pouvoir tre serr et atteindre une masse volumique maximale, tout en utilisant une quantit dnergie minimale dans la mise en place du matriau.

    Lun des effets les plus importants aussi est certainement linfluence des vides provoqus par lair occlus sur la rsistance la compression du bton. On sait que la rsistance du bton est une fonction directe de sa compacit et les vides provoqus par lair occlus affectent la rsistance la compression de la mme manire que les vides de toute autre origine. La prsence de 5 % de vide dans le bton peut rduire la rsistance de plus de 30 % et mme un pourcentage de vide de 2 % peut produire une perte de rsistance de plus de 10 % (Glanville et al., 1947), ce qui est en accord avec la loi de Fret qui relie la rsistance la quantit deau et dair prsente dans la pte du ciment hydrat. Les vides lintrieur du bton sont soit des bulles dair pig lors du malaxage soit des espaces laisss lorsque lexcdent deau contenu dans le bton svapore. A un degr moindre, il peut aussi y avoir des vides crs par la monte deau lors du ressuage. Diffrents auteurs ont dcrit le mcanisme de pigeage de lair occlus (Powers, 1968). Daprs lquation de Fret, le volume dair joue le mme rle que le volume deau, au regard de la rsistance.

    Cependant, trs peu de travaux de recherche sont consacrs en Algrie pour mettre laccent sur les aspects lis la composition des btons en fonction de leurs emplois. Le travail que nous entreprenons est essentiellement caractre exprimental et sinscrit dans le cadre dune thmatique de recherche qui a pour objectif principal dune part, ltude de la qualit des btons issus de matriaux locaux, savoir : le ciment de Bni-Saf ainsi que les granulats de lEntreprise Nationale Algrienne des granulats (E.N.G) et dautre part, la constitution dune banque de donnes sur les matriaux, les constituants et les btons de la rgion de Tlemcen (Algrie), en vue de combler un manque quasi-total dinformations sur les proprits mcaniques des btons de la rgion. On tente aussi de rpondre en partie aux attentes des praticiens et de remdier au problme des mauvais btons qui se pose encore dans cette rgion. On est parti de cet tat de fait, en vue dtudier linfluence de la nature des constituants sur la qualit mcanique du mlange, en particulier, la rsistance la compression. Dans un important programme exprimental o plus de 700 prouvettes cylindriques de 16x32 cm ont t confectionnes. En vue dapprcier leffet de plusieurs paramtres du composite quest le bton (quantit deau, quantit de ciment, rapport gravier/sable, teneur en air occlus) sur sa rsistance la compression, dix-huit mlanges ont t raliss dans ce laboratoire avec les mmes constituants. Ce programme a permis de montrer dune part, quun grand nombre de btons mis au point ont atteint des valeurs de rsistance largement suprieures 25 MPa (valeur exige par lOrganisme National Algrien de Contrle Technique de la Construction (CTC)) et dautre part, linfluence de laffaissement affect par la teneur en eau et le pourcentage dair

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    occlus sur la rsistance la compression des diffrents mlanges. Tous les essais pratiqus dans le programme exprimental prconis ont t raliss selon les normes nationales et internationales reconnues dans le domaine (NA, AFNOR et ASTM). RESULTATS DES ESSAIS DE CARACTERISATION DES MATERIAUX UTILISES

    Ciment

    Dans cette tude, un ciment faible classe de rsistance a t utilis , il sagit du CPJ CEM II/A 32.5 qui rpond la norme Algrienne NA 44, de la Socit des Ciments de Bni-Saf appartenant la wilaya de Ain-Temouchent, dont les caractristiques sont prsentes dans les Tableaux 1, 2 et 3. Les analyses concernant la composition chimique et la composition de Bogue minralogique ont t ralises au laboratoire de lusine de fabrication du ciment tandis que celles concernant les caractristiques physico mcaniques ont t ralises au sein de ce laboratoire.

    TABLEAU 1

    Composition Chimique du Ciment (%)

    SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 CaO libre 28.48 4.19 3.77 56.26 0.89 1.54 0.57

    TABLEAU 2

    Composition de Bogue Minralogique du Ciment (%)

    TABLEAU 3

    Caractristiques Physico - Mcaniques du Ciment

    Mv apparente (kg/m3) 1088 Mv absolue (Densitomtre le Chatelier) (kg/m3) 2980

    Mv absolue (pycnomtre) (kg/m3) 2986 Consistance (%) W=26.6 % soit 133 g Dbut de prise 2h52

    2 jours 17.80 7 jours 33.80

    Rsistance la compression (MPa)

    28 jours 48.70 2 jours 3.49 7 jours 5.72

    Rsistance en flexion (MPa)

    28 jours 6.80

    Les rsultats des essais montrent que le ciment est conforme aux exigences de sa classe. Ce type de ciment nest pas habituellement utilis pour la fabrication de bton prcontraint cause de sa faible classe de rsistance, par contre, il est bien adapt aux usages les plus courants du btiment.

    C3S C2S C3A C4AF 55.06 21.01 5.57 12.45

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    Eau de gchage

    Pour la confection des diffrents btons, leau potable a t utilise , distribue par le rseau du service public de la Daira de Chetouane appartenant la ville de Tlemcen. Lanalyse chimique de cette eau a t ralise au laboratoire de lAlgrienne des eaux. Les rsultats sont prsents dans le Tableau 4. Ils rpondent aux prescriptions de la norme XP P 18-303.

    TABLEAU 4

    Composition de lEau de Gchage (mg/l)

    Ca Mg Na K Cl SO4 CO3 NO3 PH T (C) 74.4 49 40 5 95 170 300 42.3 7.5 17.1

    Granulats

    Les granulats utiliss proviennent de la carrire Djebel Abiod de Sidi Abdelli qui appartient lEntreprise Nationale des Granulats (ENG). Ce choix est dict par le fait que cest une grande carrire qui approvisionne principalement la rgion. Les rserves sont suffisantes pour assurer lalimentation dun concasseur ayant une capacit annuelle de production de 500 000 tonnes pendant 87 ans environ. Ces granulats calcaires concasss sont commercialiss en tant que classes granulaires : sable 0/3 et gravillons de classes 3/8, 8/16, 16/25.

    Pour pouvoir construire des ouvrages fiables, selon les normes et de haute efficacit

    technico-conomique, il faut dterminer les caractristiques intrinsques des granulats, puisque ces derniers constituent le squelette du bton et plus de 70% de son volume et affectent donc fortement ses caractristiques, savoir les proprits dimensionnelles, physico-chimiques et mcaniques. Les caractristiques de ces granulats sont consignes dans le Tableau 5 et les rsultats des analyses granulomtriques sont reprsents sur la Figure 1.

    0.01 0.1 1 10 100d (mm)

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    % P

    assa

    nts

    0/3 3/8 8/16 16/25

    Figure 1. Courbes granulomtriques des granulats Djebel Abiod.

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    TABLEAU 5

    Identification des Proprits des Granulats de Djebel Abiod (ENG)

    Classes granulaires Caractristiques des granulats :

    0/3 3/8 8/16 16/25 Masse volumique apparente (kg/m3) 1426 1355 1423 1374

    Masse volumique absolue (kg/m3) 2500 2587 2587 2565 Equivalent de sable (%) 63.2 - - -

    Foisonnement de sable (%) Wopt = 7 lui correspond app= 1130Kg/m3 Essai de propret (impurets) (%) - 1.92 1.3 0.73 Coefficient daplatissement (%) - 19 8 8 Module de finesse 2.95 - - - Teneur en fines (%) 17 - - -

    Essai Los Angeles (%) - 4/6.3 27 6.3/10

    31 10/14

    31

    Essai Micro deval (%) - 4/6.3

    15 6.3/10

    11 10/14

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    La carrire Djebel Abiod produit un sable propre qui rpond aux exigences de la norme NA 455. Dans le cadre de cette tude, il a t utilis tel quel (Ministre algrien de lhabitat et de lurbanisme, 2005). Aucun traitement (lavage) na t pratiqu pour la ralisation des formulations de btons prconiss et ce malgr son module de finesse grossier ainsi que les lgres discontinuits que prsente la courbe granulomtrique (Figure 1).

    En revanche, les graviers prsentent une propret satisfaisante (< 3%), une forme

    favorable (A < 30%) ainsi quune bonne rsistance aux chocs et lusure, avec un coefficient LA < 40 % et MDE < 35 %.

    PLAN EXPERIMENTAL

    Connaissant limportance que revt le dosage en ciment et le rapport E/C sur les caractristiques du bton ltat frais et ltat durci, on a choisi de faire varier ces deux paramtres selon lorganigramme prsent en Figure 2, ce qui a conduit la ralisation de 18 formulations de bton.

    Aussi deux modes de maturation ont t utiliss; les prouvettes cylindriques 16x32

    cm ont t conserves aprs confection et dmoulage soit lair libre soit en immersion totale dans leau (NA 426).

    La reproductibilit de lessai de compression est trs difficile obtenir, tant donn que les risques derreurs concernant cet essai sont multiples : il suffit souvent que lune des

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    spcifications ne soit pas suivie au cours de lessai, pour obtenir un rsultat aberrant. On se concentre ici sur des essais raliss avec rigueur et pour lesquels une tude statistique peut tre conduite. Cest pourquoi on a tudi exprimentalement pour chaque paramtre vingt prouvettes au lieu des trois conventionnelles. Chaque mesure de rsistance est donc la valeur moyenne obtenue sur environ une vingtaine dprouvettes et ceci aprs avoir rejet les quelques valeurs aberrantes en utilisant le test tabul pour la loi normale (Lebart et al., 1982).

    Les btons raliss ont t confectionns conformment aux normes en vigueur. Les

    matriaux pralablement schs dans ltuve 1105C, sont introduits dans le malaxeur dans lordre suivant: graviers (16/25, 8/16, 3/8), ciment, sable et eau. Aprs un malaxage sec de lordre de 1 minute, on ajoute leau de gchage et on poursuit le malaxage pendant 2 minutes. La mise en place dans les moules a eu lieu, soit par vibration soit par piquage, en fonction des rsultats de lessai daffaissement et conformment aux normes NF P 18-421, 422, 423.

    Dans le cadre de cette tude on a choisi de considrer le rapport E/C constant et non

    pas louvrabilit du bton. Toutefois, les sables concasss qui ont t utiliss contiennent 15 et 17% de particules infrieures 80 m, lesquelles augmentent de faon excessive le besoin en eau du bton. Cest la raison pour laquelle on a fait varier le rapport E/C de 0,5 0,75.

    Figure 2. Organigramme du programme exprimental.

    La campagne dessais comprend deux parties : la premire concerne loptimisation du squelette granulaire des btons. Les btons sont formuls dans un premier temps par la mthode Dreux-Gorisse (Gorisse, 1978 ; Dreux & Festa, 1995 ; Dreux & Gorisse, 1983), puis optimiss en utilisant la mthode Baron-Lesage (Baron & Lesage, 1969 ; 1976 ; Lesage, 1974), qui consiste dterminer le rapport gravillon/sable (G/S) optimum. Le rapport G/S optimum est celui qui donne, pte constante, laffaissement le plus lev. Dans la deuxime partie de la campagne dessais, les btons sont formuls sur la base des squelettes granulaires optimiss prcdemment, en faisant varier le rapport E/C ainsi que le dosage en ciment. Parmi les proprits tudies, on ne prsente que les rsultats concernant les rsistances la compression 28 jours, mesurs au laboratoire sur prouvettes cylindriques normalises conserves dans leau.

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    RESULTATS ET DISCUSSIONS

    Le programme exprimental ralis a pour ambition, ltude et la mesure dun nombre important de proprits. Dans le cadre de cet article, on sattachera tudier linfluence du pourcentage de lair occlus dans le bton sur sa consistance ainsi que linfluence de ces deux paramtres (affaissement et pourcentage dair occlus) sur la rsistance la compression des btons durcis, ce qui permettra davoir une vision sur les btons de la rgion. Optimisation des proportions du squelette granulaire

    Le rapport G/S optimum a t dtermin pour le bton dont la composition est prcise dans le Tableau 6.

    TABLEAU 6

    Composition du Bton

    Sable + Gravillons (kg/m3) Ciment (kg/m3) Eau (kg/m3) 1731.1 350 210

    Suivant la mthode Baron-Lesage, on a fabriqu plusieurs gches pour le bton

    prsent prcdemment et le rapport G/S a t modul de 1.4 2.0. La Figure 3 montre que le rapport optimum exprimental (pour lequel laffaissement est maximal) est de 1.7.

    1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2Rapport G/S

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    Affa

    isse

    men

    t au

    cne

    d'A

    bram

    s (c

    m)

    Figure 3. Optimisation du rapport G/S en fonction de laffaissement.

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    Influence de laffaissement sur la rsistance la compression des btons et influence du pourcentage dair occlus dans le bton sur laffaissement

    Lessai daffaissement est le plus couramment employ pour caractriser le bton sur chantier. Il permet de mesurer la consistance dun bton qui est une grandeur qui sert caractriser laptitude sa mise en uvre. Lessai a t effectu conformment aux prescriptions de la norme NF P 18-451 laide du cne dAbrams.

    Les essais de rsistance la compression effectus sur des prouvettes prpares de faon normalise, incluant un serrage conforme et une cure dans leau pendant une priode de 28 jours, donnent des rsultats reprsentant la qualit mcanique du bton. Lessai pour la dtermination de la rsistance la compression des prouvettes, est excut conformment aux prescriptions de la norme NF P 18-406.

    Figure 4. Evolution de la rsistance la compression 28j de btons conservs leau pour diffrents dosages en ciment en fonction de

    laffaissement. La Figure 4 montre lvolution de la rsistance la compression 28 jours en

    fonction de laffaissement. On remarque une diminution de la rsistance la compression avec laugmentation de laffaissement qui est due linfluence du rapport E/C. Elle montre aussi que, pour un dosage en ciment de 300 kg/m3, une bonne partie des btons raliss ont une consistance ferme. Par contre pour un dosage de 350 kg/m3, la tendance est beaucoup plus plastique trs plastique. Enfin pour un dosage de 400 kg/m3, les btons sont en gnral de consistance plastique fluide.

    La mise en place du bton conduit ce dernier toujours renfermer une certaine quantit dair, appel air occlus. Ce volume dpend de lnergie de serrage : plus lnergie de serrage est importante, plus il sera possible de rduire la quantit dair occlus.

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    Lessai a t effectu conformment aux prescriptions de la norme NF P 18-353 laide de laromtre bton, il consiste comprimer le mlange tudi et mesurer la variation de volume rsultant de lapplication dune pression dtermine.

    Figure 5. Influence du pourcentage dair occlus sur laffaissement.

    La Figure 5 montre que le pourcentage dair occlus dcrot dans le mlange avec laugmentation de laffaissement qui est due linfluence du rapport E/C, et plus particulirement, lorsque la consistance passe de ferme plastique, trs plastique puis fluide.

    Le pourcentage dair occlus est important dans les btons fermes et tend vers la valeur 1 % pour les btons trs plastiques fluides. Pour laffaissement maximum de 21 cm il correspond un pourcentage dair occlus mesur de 1 %.

    Pour les mlanges fermes, daffaissement infrieur 2 cm, les rsultats de mesure de lair occlus sont disperss et par consquent pas trop fiables : ceci est en concordance avec les travaux de de Larrard (2000). Influence de lair occlus sur la rsistance la compression des btons

    La quantit dair occlus mesure dans le cas de ces btons varie entre 1 et 2.8 %. Si lon ralise que 1 % dair, occupant le mme volume que dix litres deau, rduit pareillement la rsistance la compression, on conclut lvidence que lair occlus dans un bton doit toujours tre mesur et pris en compte (Baron & Ollivier, 1996).

    Lun des effets les plus importants est certainement linfluence des vides provoqus

    par lair occlus sur la rsistance la compression du bton. On sait que la rsistance du bton est une fonction directe de sa compacit et les vides provoqus par lair occlus affectent la rsistance la compression de la mme manire que les vides de toute autre origine. Les

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    Figures 6, 7, 8 et 9 prsentent la relation entre la rsistance la compression et la teneur en air pour le cas o les vides sont dus aux conditions de malaxage et de mise en place.

    La Figure 6 montre que, lorsque la teneur en air augmente, toutes choses gales par ailleurs, la rsistance la compression des btons diminue pour les essais effectus sur les btons de rapports E/C de 0.5, 0.55 et 0.6. Par contre, pour les rapports E/C de 0.65, 0.70 et 0.75, la rsistance la compression des mlanges augmente mais trs peu, certainement en raison de la consistance trs plastique fluide de certains btons doss 350 kg/m3 et 400 kg/m3 (Figure 4).

    Pour un rapport E/C donn, les rsistances la compression ne semblent pas tre affectes par le dosage en ciment (300 kg/m3, 350 kg/m3 et 400 kg/m3), ceci reste valable pour tous les rapports E/C examins. Dans ces conditions un dosage de 300 kg/m3 reste suffisant et par consquent conomique.

    Selon les normes en vigueur sur lapplication des cures au bton et en considrant la classe faible du ciment utilis, ce sont les rapports E/C de 0.5, 0.55 et 0.6 (Figure 6) qui offrent aux btons les valeurs de rsistances suprieures 25 MPa (valeur exige par lOrganisme National Algrien de Contrle Technique de la Construction (CTC)) pour une cure leau.

    Il est donc trs important dutiliser une cure soit par protection du bton contre le schage par exemple par une bche, soit par vaporisation de leau au jeune ge lorsquon utilise des rapports E/C trs faibles.

    Figure 6. Evolution de la rsistance la compression 28j de btons conservs leau pour diffrents dosages en ciment et diffrents

    rapports eau/ciment en fonction du pourcentage dair occlus.

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    Figure 7. Evolution de la rsistance la compression 28j de btons

    conservs leau pour un dosage en ciment de 300 kg/m3 et diffrents rapports eau/ciment en fonction du pourcentage dair occlus.

    Figure 8. Evolution de la rsistance la compression 28j de btons

    conservs leau pour un dosage en ciment de 350 kg/m3 et diffrents rapports eau/ciment en fonction du pourcentage dair occlus.

    Figure 9. Evolution de la rsistance la compression 28j de btons

    conservs leau pour un dosage en ciment de 400 kg/m3 et diffrents rapports eau/ciment en fonction du pourcentage dair occlus.

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    Les Figures 8 et 9 montrent que les btons raliss avec des dosages en ciment de 350 kg/m3 et 400 kg/m3 pour diffrents rapports E/C ont un pourcentage dair occlus compris entre 1 % et 1.8 %, plus petit que ceux raliss avec un dosage de 300 kg/m3 (Figure 7) dont le pourcentage dair occlus varie entre 2 et 2.8. Ceci est d particulirement leffet de la consistance qui passe de fluide trs plastique plastique, puis ferme.

    Figure 10. Evolution de la rsistance la compression 28j de btons conservs leau en fonction de laffaissement et du pourcentage dair

    occlus suivant deux vues diffrentes.

    Lanalyse ralise sur lensemble des mesures effectues est reprsente en tridimensionnel sur la Figure 10 et montre lvolution de la rsistance la compression 28 jours de btons conservs leau en fonction de laffaissement et du pourcentage dair occlus. Il est clair, que la teneur en air crot avec la diminution de laffaissement, c'est--dire, lorsquon passe des btons fluides aux btons fermes. En retour, cet air affectera la rsistance la compression.

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    Comparaison entre valeurs calcules et mesures de la rsistance la compression des btons

    Dans le cadre de cette tude, on a utilis la relation de Fret pour le calcul des rsistances la compression des btons 28 jours.

    Sous sa forme la plus complte, la relation de Fret scrit comme suit :

    2

    ++= aec

    cmcfc vvv

    vfkf (1)

    o cf est la rsistance du bton lchance considre, mcf la rsistance normale du ciment la mme chance, cv , ev , av , les volumes respectifs de ciment, deau et dair occlus rapports au volume du bton ; fk est un coefficient. Cette relation se prsente comme le produit de trois termes :

    -

    2

    ++ aec

    c

    vvvv

    , dont la valeur dpend de la formulation du bton et, en premier lieu du

    rapport E/C ; - mcf dont la valeur dpend du ciment ; - le coefficient fk enfin, dont la valeur, dans le domaine des btons courants, dpend principalement des granulats (sable et graviers) utiliss.

    Dans ce cas mcf = 48,7 MPa et fk = 5.

    Dans le cadre de ce travail, les volumes dair ont t mesurs avec un aromtre bton (norme NF P 18-353) et lquation utilise pour le calcul des rsistances la compression des btons 28 jours est la suivante :

    2a

    c

    CVE

    98,21

    5,243f

    ++= (2)

    Le nombre dessais tant consquent, on peut estimer la probabilit que les valeurs

    mesures cf soient proches des valeurs calcules cf . Dans ce cas, la formule thorique ne

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    donne pas de rsultats conservatifs. Dans ce sens on peut dfinir cette probabilit de dpassement comme une probabilit de dfaillance fP . Elle est dfinie par :

    )()0( ccf ffPMPP

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    Figure 11. Comparaison entre valeurs calcules et mesures de la rsistance la compression de btons pour un dosage en ciment de 300

    kg/m3 et diffrents rapports eau/ciment.

    Figure 12. Comparaison entre valeurs calcules et mesures de la rsistance la compression de btons pour un dosage en ciment de 350

    kg/m3 et diffrents rapports eau/ciment.

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    Figure 13. Comparaison entre valeurs calcules et mesures de la

    rsistance la compression de btons pour un dosage en ciment de 400 kg/m3 et diffrents rapports eau/ciment.

    Figure 14. Vrification exprimentale de la relation de Fret.

    La Figure 14 regroupe lensemble des mesures effectues et des valeurs calcules et

    montre que les valeurs des rsistances la compression calcules par la relation de Fret sont lgrement diffrentes de celles effectivement mesures, avec une erreur moyenne (en valeur absolue) de 2.35 MPa, ceci peut tre d, selon lquation 5, au cumul des incertitudes suivantes: - Lincertitude de laromtre bton qui est de lordre de 0.5%, - Lincertitude, difficile estimer, de mesure du volume dair. En effet, celle ci est ralise sur le bton en place dans laromtre et non celui du bton en place dans les prouvettes sur

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    lesquelles on mesure la rsistance. Or le volume dair, sensible aux conditions de malaxage et de mise en place, peut diffrer dun cas lautre, - Lincertitude sur le dosage en ciment kgC 05.0= , - Lincertitude sur le dosage en eau E qui est fonction de lerreur absolue des prouvettes utilises lors de lexprimentation et qui diffre dun cas lautre.

    A partir de lquation (2), on a dterminc

    c

    ff

    , connaissant CetVE a , ( )

    +++

    ++= C

    CVEV

    CE

    CC

    VEff a

    aac

    c298.2

    98.298.2

    98,21

    2 (5)

    Sur la Figure 14, on na pas indiqu les barres derreurs car ces dernires sont infrieures en gnral 2 MPa et donc trs en dessous de la dispersion observe. La dispersion est donc majoritairement extrieure aux incertitudes de mesures.

    Depuis bientt cent seize ans que la rgle de Fret a t propose, on se contente de montrer ici, quelle permet une trs bonne prvision de la rsistance la compression de btons prpars avec diffrents rapports E/C (Figs. 11, 12, 13 et 14). Elle sous-estime toutefois les rsistances pour cf 27 MPa, c'est--dire pour les rapports E/C 0.6 et les surestime pour cf 27 MPa, c'est--dire pour les rapports E/C > 0.6. Cela permet dtre en scurit pour la moyenne partie des btons ou cf 25 MPa (valeur exige par lOrganisme National Algrien (CTC)).

    CONCLUSION

    A lissue de la campagne dessais, qui a constitu un travail exprimental considrable (environ 700 prouvettes de 16x32 cm ont t confectionnes), on peut dresser la liste des conclusions suivantes :

    Les rsultats des essais montrent que le ciment est conforme aux exigences de sa classe. Ces masses volumiques sont incluses dans lintervalle impos par la norme NA 231 et sa consistance est conforme la norme NF EN 196-3. De mme, ces rsistances en compression obtenues 2, 7 et 28 jours sont conformes aux exigences de la norme EN 196-1, comme indiqu dans le Tableau 3.

    Ltude entreprise montre que les granulats de la carrire Djebel Abiod ont prsent

    de bonnes proprits physiques, physico- chimiques et mcaniques, qui rpondent en gnral, aux spcifications exiges par la norme P 18-541. Pour cette tude, ces granulats ont t utiliss en tant que tel, on na pratiqu aucun traitement (lavage) pour formuler des btons prconiss par lOrganisme National Algrien de Contrle Technique de la Construction (CTC).

    Dans le cadre de loptimisation des proportions du squelette granulaire, le rapport optimum exprimental G/S trouv (pour lequel laffaissement est maximal) est de 1.7.

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    La rsistance la compression 28 jours ainsi que le pourcentage dair occlus dcroissent avec laugmentation de laffaissement qui est due linfluence du rapport E/C, et plus particulirement, lorsque la consistance passe de ferme plastique trs plastique puis fluide.

    Lorsque la teneur en air augmente, toutes choses gales par ailleurs, la rsistance la compression des btons diminue pour les essais effectus sur les btons dont les rapports E/C de 0.5, 0.55 et 0.6. Par contre, pour les rapports E/C de 0.65, 0.70 et 0.75, la rsistance la compression des mlanges augmente mais trs peu, certainement, en raison de la consistance trs plastique fluide de certains btons particulirement ceux doss 350 kg/m3 et 400 kg/m3.

    Selon les normes en vigueur sur lapplication des cures au bton et en considrant la classe faible du ciment utilis, ce sont les rapports E/C de 0.5, 0.55 et 0.6 qui offrent aux btons les valeurs de rsistances suprieures 25 MPa (valeur exige par lOrganisme National Algrien de Contrle Technique de la Construction (CTC)) pour une cure leau. Il est donc trs important dutiliser une cure soit par protection du bton contre le schage par exemple par une bche, soit par vaporisation de leau au jeune ge quand on utilise des rapports E/C trs faibles.

    Les btons mis au point couvrent une gamme de rsistance extrmement large depuis 11.9 MPa jusqu des btons de 40.3 MPa destins pour les structures en bton arm de btiment ou de travaux publics et ce pour une classe de rsistance de 32.5. Ces btons ont prsent de bonnes proprits rhologiques ltat frais, et ont pu tre utiliss pour fabriquer dans de bonnes conditions divers corps dpreuve.

    Pour un rapport E/C donn, les rsistances la compression ne semblent pas tre affectes par le dosage en ciment (300 kg/m3, 350 kg/m3 et 400 kg/m3), ceci est valable pour touts les rapports E/C examins. Dans ces conditions, un dosage de 300 kg/m3 reste suffisant et par consquent conomique.

    Les valeurs des rsistances la compression calcules par la relation de Fret sont lgrement diffrentes de celles effectivement mesures, avec une erreur moyenne (en valeur absolue) de 2.35 MPa. On se contente de montrer ici, que la rgle de Fret permet une trs bonne prvision de la rsistance la compression de btons prpars avec diffrents rapports E/C. Elle sous-estime toutefois les rsistances pour cf 27 MPa et les surestime pour cf 27 MPa. Cela permet dtre en scurit pour la moyenne partie des btons o cf 25 MPa (valeur exige par lOrganisme National Algrien de Contrle Technique de la Construction (CTC)).

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