La composition du béton

Le béton classique est composé granulats, de sable, de ciment et d'eau. D'autres composants peuvent s'ajouter comme des adjuvants, des fibres, des colorants...

Techniquement, le béton contient des cailloux dont les interstices sont remplies avec le sable*. Le ciment* sert alors de liant en collant le tout.

Les granulats

Les granulats peuvent être d'origine naturelle ou artificielle. Ce sont des grains minéraux. Ils peuvent aussi être issus de béton de démolition et dits « recyclés ». Ils peuvent être de différentes dimensions. On dit qu'ils sont de différentes « granulométries ».

Les formes, les dimensions et les caractéristiques des granulats changent selon les gisements et les différentes techniques de production. Selon leur classe granulaire, les granulats peuvent avoir plusieurs usages. D'où la nécessité de bien choisir vos granulat selon la durabilité et la résistance que vous souhaitez pour votre béton.

Le petit plus :  Généralement, les plus gros granulats sont utilisés pour les fondations ainsi que le gros œuvre.

Selon leur dimensions (d/D*), il est répertorié 5 familles différentes de granulats :

• les fillers,
• les sables (eau douce),
• les gravillons
• les ballast

* : d = diamètre le plus petit du granulat.
     D = diamètre le plus grand du granulat

Les différents sables et gravillons sont les plus couramment utilisés. Attention, afin de pouvoir les utiliser, ces derniers doivent être propres.

Les gravillons (sables...) peuvent être  roulés ou concassés. C'est à dire en provenance de rivières ou alors de carrières. Il se dit que le béton est plus maniable avec des roulés et qu'il est plus performant avec des concassés.

Conseil technique : La résistance de votre béton sera optimisée si vous mélangez des gravillons de différentes granulométrie.

Il existe de nos jours des granulats spéciaux utilisés pour des usages précis :

• des granulats légers pour une structure allégée et pour une isolation thermique ;
• des granulats durs pour la fabrication de bétons qui doivent servir pour des routes à forte circulation, des sols industriels (usure importante),
• des granulats de différentes couleur pour des bétons colorés,
• des granulats réfractaires c'est à dire de faible coefficient de dilatation thermique.

Et pour les normes ?

La norme XP P 18-545 concerne les règles générales de contrôle des gravillons. La norme NF EN 12620 réglemente les caractéristiques des gravillons.

L'eau de gâchage

L'eau de gâchage est indispensable à la composition du béton. Elle permet l'hydratation du ciment et donne donc la possibilité à ce dernier de faire sa prise en agissant en tant que liant. Elle facilite l’application du béton par son effet lubrifiant.

Tout comme les granulats, l'eau utilisée doit être propre, sans impuretés. L'eau potable est donc la meilleure allié du béton. Et bien sûr, pas d'eau de mer !

Elle joue donc un rôle important  dans la qualité du béton. Sa quantité doit être précise.

Utilisée en trop grande quantité, l'eau nuit à la qualité du béton : réduction de la résistance, de la durabilité, une augmentation de la porosité, risques de ségrégation, de  ressuage, altération des ses performances mécaniques, augmentation du phénomène de retrait...

Donc, il est plus que déconseillé d'ajouter de l'eau au béton aussi bien sur chantier que dans une centrale à béton !

La quantité d'eau se calcule avec  la formule  E/C (masse d'eau / masse de ciment).  Généralement, il est considéré qu'il faut la moitié du poids du ciment.

Pour info : n'oubliez pas, dans votre calcul, de tenir compte de l’eau apportée par vos granulats.

Le ciment

Le ciment, élément essentiel à la composition du béton, est une poudre qui, lorsque l'on ajoute de l'eau, s'hydrate puis se cristallise.

On dit donc que c'est un liant hydraulique car au contact de l'eau il agit comme une colle et permet d'agréger les différents éléments du béton (sable, granulats...). Le ciment apporte la résistance au béton. Il se présente sous la forme d'une poudre grise ou (plus rarement) blanche (sans oxyde de fer).

Que retrouve t'on dans la composition du ciment ? Du calcaire, de l'argile, de la chaux, de la silice, de l'alumine... Le tout broyé et chauffé  pour ne pas dire « cuit » dans un four rotatif à plus de 1450°C.

Puis, le tout est associé à différents constituants comme des cendres volantes, des laitiers de haut fourneau, des fillers calcaires ...

Selon, le béton que vous désirez, il existe différentes sortes de ciments :

• les ciments courants : CEM I, CEM II, CEM III, CEM III/C, CEM V…
• les ciments aux propriétés spécifiques :
  

1. prise en mer
2. eaux à haute teneur en sulfates
3. le ciment alumineux fondu (résistant aux milieux acides)
4. ciment prompt naturel (prise rapide)
5. blanc (de décoration, dit « architectonique »)

Pour info : Pour les bétons armés, il est conseillé de retenir au minimum la classe de résistance 32,5.

On dit qu'il existe cinq grandes catégories de ciments :

• le ciment portland pour les bétons armés,
• le ciment portland pour les travaux de dallage, les routes…
• le ciment de haut fourneau pour les travaux ne subissants pas une grande augmentation de chaleur,
• le ciment de haut fourneau pour les travaux hydrauliques souterrains, travaux en eaux agressives…
• le ciment aux laitiers et aux cendres qui réduit  les émissions de CO2 (entre autres). A éviter par temps froid car l'une des caractéristiques du ciment aux cendres est de ralentir la prise.

Les  adjuvants

Les adjuvants sont des produits chimiques. Ils sont ajoutés au moment de la fabrication du béton. Ils ont pour but de modifier et surtout d'améliorer certaines propriétés de ce dernier comme par exemple son étanchéité ou même son temps de prise. Que ce soit à l'état frais ou à l'état durci.
N'étant pas essentiels à la fabrication du béton, les adjuvants représentent une faible part de la préparation (- de 10 kg/m³ ou - de 5% de la masse du béton ).

Très utilisés de nos jours, ils sont capables de  faciliter la mise en place du béton, d'accélérer ou de retarder la prise...en entrainant de l'air, enlevant de l'eau, modifiant la viscosité...incroyable !  

Il existe différents types d'adjuvants classés dans 3 grandes familles (norme NF EN 934-2) :

Pour l'ouvrabilité du béton

Ce sont les plastifiants-réducteurs d'eau et les superplastifiants. 

Les plastifiants-réducteurs d'eau réduisent la quantité d'eau, améliorent l'ouvrabilité du béton afin d’augmenter sa résistance.

Les superplastifiants ont les mêmes propriétés mais permettent d'obtenir des bétons beaucoup plus fluides (bétons autoplaçants, autonivelants, chape liquide…).

Pour modifier la prise et le durcissement

On les appelle les accélérateurs de prise, de durcissement et les retardateurs de prise.

Comme le mentionne leurs noms, les accélérateurs de prise, accélèrent la prise (surtout par temps froid)...et les retardateurs de prise retardent la prise du béton (surtout par temps chaud).

Pour modifier des propriétés particulières

C'est à dire les hydrofuges de masse qui ont pour fonction d'augmenter l'imperméabilité du béton. Comment ça ? En obturant les pores.

Les entraîneurs d'air qui ont pour but d'augmenter la résistance du béton par rapport au gel. Comment ça ? En permettant la formation de bulles minuscules réparties  uniformément dans le béton.

Pour info : Il existe des produits de cure qui ont pour but de protéger les bétons pendant leur durcissement. Il suffit de les appliquer sur la surface du béton frais.

Les autres constituants des bétons

On appelle autres constituants du béton, des produits visants à donner des propriétés particulières au béton. Cela peut être des pigments, des fibres, des minéraux…

Les pigments (colorants en poudre), eux, modifient la couleur du béton. Au niveau du dosage, il est conseillé de mettre 0.5 à 2 % du poids du ciment si vous souhaitez des teintes claires et de 2 à 5 % du poids du ciment si vous souhaitez des teintes  plus vives.

Lorsqu'on parle de minéraux, on parle des laitiers de hauts fourneaux, cendres volantes , fumées de silice...

Les fibres, elles, peuvent être de différents natures. On peut par exemple renforcer notre béton avec des fibres minérales (verre, carbone..)...ou alors avec des fibres métalliques (fonte, acier, inox…). Mais aussi avec du  polypropylène, de l'acrylique, du polyamide, du kevlar...

Ces fibres ont pour but de rendre notre maison (ou autre) plus résistante. A quoi ? Au feu, à l'usure, à la traction, aux fissures...