4. Essai de compactage (ISO 4111)
Dans cet essai, la dimension maximale des granulats ne doit pas dépasser 40 mm.
Principe de l'essai
La consistance est appréciée ici par le rapport entre un volume donné de béton avant compactage et après compactage. Ce rapport est d'autant plus faible que le béton est plus fluide.
Matériel nécessaire
Il est écrit dans la norme ISO 4111. Il se compose
- d'un récipient parallélépipédique : 20 cm × 20cm × 40cm(cf. figure 6.9.1)
- d'une truelle rectangulaire.
- d'un moyen de compactage qui est une aiguille vibrante, de 40mm de diamètre maximal ou une table vibrante.
Fig.6.9.1: Mesure du degré de compactage
Conduite de l'essai
La mode opératoire est définit par la norme ISO 4111.
L'essai consiste à remplir le récipient de béton. Le remplissage s'effectue avec la truelle en laissant tomber le béton alternativement de chacun des quatre bords supérieurs du récipient. Après avoir été arasé, le béton est compacté, soit au moyen de l'aiguille vibrante, soit au moyen de la table vibrante, jusqu'à ce qu'on ne puisse plus déceler de diminution de volume. Soit s l'affaissement du béton dans le moule mesuré aux quatre coins du récipient.
Le degré de compactibilité est exprimé par le rapport :
Classe de compactage
La norme ENV 206 définit 4 classes de compactage en fonction du degré de compactibilité :
5. Résistance
5.1 Confection des éprouvettes
Dimension des moules (NFP 18-400)
Les résistances sont mesurées sur des éprouvettes cylindriques ou prismatiques dont les moules ont des caractéristiques définies par la norme NFP 18-400 pour laquelle les moules plus fréquemment utilisés sont les moules cylindriques. Leurs dimensions sont indiquées ci-dessous ; elles doivent être choisies en fonction du diamètre maximal des granulats (D) entrant dans la composition du béton.
Tableau 6.5.1: Le format et la dimension des moules
Mise en place et conservation du béton pour les essais d'étude, de convenance ou de contrôle (NF P 18-404) La mise en place dans les moules a lieu par vibration ou par piquage, en fonction des résultats de l'essai d'affaissement et conformément aux normes NF P 18-421, 422, 423.
Les moules ayant été munis d'un dispositif s'opposant à l'évaporation, les éprouvettes doivent être conservées sans être déplacées pendant 24 h ±1 h dans un local maintenu à 20°c ±2°c. Après démoulage, les éprouvettes doivent être conservées à même température, dans l'eau ou dans une chambre humide (d'humidité relative supérieure ou égale à 95 %).
Essai d'information (NF P 18-405)
Le béton mis en place dans un ouvrage subit un autre mode de conservation que celui des éprouvettes conservées dans la chambre humide. La température et l'humidité relative de l'air sont généralement différentes. Les caractéristiques du béton d'ouvrage ne seront donc pas les mêmes que celles des éprouvettes réalisées lors des essais d'étude, de convenance ou de contrôle. Les essais d'information ont pour but d'évaluer les caractéristiques du béton utilisé pour la confection des éléments d'un ouvrage. Le prélèvement de l'échantillon de béton et sa conservation sont décrits par la norme NF P 18-405. Le principe consiste à réaliser des éprouvettes en approchant au plus près les conditions de mise en place dans l'ouvrage. La conservation doit reproduire également les conditions de conservation de l'ouvrage : même date de démoulage, même exposition au vent, à la pluie ou au soleil, etc.
Les éprouvettes peuvent également être obtenues par carottage du béton durci : il s'agit de prélever sur l'ouvrage lui-même, avec un outil adapté (le carottier), un échantillon de béton ayant la forme d'une éprouvette (la carotte).
Le transport au laboratoire doit être effectué la veille du jour de l'essai.
5.2 Essais de compression (NF P 18-406)
Objectif de l'essai
L'essai a pour but de connaître la résistance à la compression du béton, qui peut être mesurée en laboratoire sur des éprouvettes.
Principe de l'essai
Les éprouvettes étudiées sont soumises à une charge croissante jusqu'à la rupture. La résistance à la compression est le rapport entre la charge de rupture et la section transversale de l'éprouvette.
Equipement nécessaire
- Une machine d'essai qui est une presse de force et de dimension appropriées à l' éprouvette à tester et répondant aux prescriptions des norme NF P 18-411 et NF P 18-412.
- Un moyen pour rectifier les extrémités des éprouvettes : surfaçage au soufre, ou disque diamanté.
Rectification des extrémités des éprouvettes
Conformément à la norme NF P 18-406, l'essai de compression est effectué sur des éprouvettes cylindriques dont les extrémités ont été préalablement rectifiées. En effet, si les éprouvettes étaient placées telles quelles sur les plateaux de la presse, on ne serait pas assuré de la planéité des surfaces au contact et de leur perpendicularité aux génératrices de l'éprouvette. La rectification consiste donc à rendre ces surfaces planes et perpendiculaires aux génératrices de l'éprouvette. Pour parvenir à ce résultat deux méthodes peuvent être employées : le surfaçage au soufre et la rectification par usinage des extrémités.
Le surfaçage au soufre est décrit dans la norme NF P 18-416. Il consiste à munir chaque extrémité de l'éprouvette d'une galette à base de soufre respectant les deux exigences : planéité et perpendicularité aux génératrices. La planéité est assurée de la façon suivante : le mélange soufre, porté à une température de 125°C ±5°C, est liquéfié et versé sur une platine dont le fond a été rectifié (figure 6.5.1). La perpendicularité est obtenue grâce à un dispositif de guidage qui maintient les génératrices de l'éprouvette perpendiculaires au fond rectifié du moule.
Fig. 6.5.1: Principe du surfaçage au soufre
L'éprouvette maintenue par le dispositif de guidage est descendue sur le soufre liquéfié. Quand, après refroidissement, le soufre s'est solidifié, l'éprouvette (à laquelle adhère alors la galette de soufre) est désolidarisée de la platine et il a procédé au surfaçage de la deuxième extrémité. Pour les éprouvettes dont la résistance à la compression ne dépasse pas 50Mpa, le surfaçage peut se faire avec un mélange de 60% (en masse) de fleur de soufre et 40% de sable fin de granularité inférieure à 0,5mm.
Au-delà, et jusqu'à 80 Mpa, il faudra utiliser un mélange soufré spécialement conçu pour les Bétons Hautes Performances.
Pour des bétons dont la résistance est supérieure, la rectification exigera des moyens matériels plus important : une rectifieuse équipée d'une meule diamantée. L'éprouvette est alors usinée de manière à rendre les extrémités parfaitement perpendiculaires aux génératrices.
conduite de l'essai de rupture
L'éprouvette, une fois rectifiée, doit être centrée sur la presse d'essai avec une erreur inférieure à 1% de son diamètre. Pour des éprouvettes 11×22 ou 16×32, cela signifie une précision millimétrique qui ne pourra pas être obtenue sans l'emploi d'un gabarit de centrage prenant appui sur l'éprouvette (et non sur le produit de surfaçage), comme indiqué sur la figure 6.5.2.
Fig 6.5.2: Example de dispositif de centrage de l'éprouvette sur la presse
La mise en charge doit être effectuée à raison de 0,5 Mpa/s avec une tolérance de 0,2 MPa/s. Pour des éprouvettes 11×12 cela signifie une montée en charge de 5KN/s±2KN/s et pour des éprouvettes 16 × 32 de 10 KN/s ±4 KN/s.
La charge de rupture, P, est la charge maximale enregistrée au cours de l'essai. Soit S la section orthogonale de l'éprouvette ; la résistance, Fc, est exprimée en Mpa à 0,5Mpa près et a pour expression :
Dans la relation ci-dessus Fc est directement obtenue en Mpa si P est exprimée en méganewton (MN) et S en m2
particularités de la rupture en compression
Pour des résistances supérieures à 60Mpa, et suivant la presse utilisée, la rupture peut être brutale et il est bon d'équiper la presse d'un système de protection pour se protéger des éclats éventuels. En général l'éprouvette rompt de la manière indiquée sur la figure 6.5.3
Dans ce type de rupture, deux cônes apparaissent aux extrémités de l'éprouvette rompue. En effet, la pression exercée par les plateaux de la presse à la jonction avec l'éprouvette gêne les déformations transversales dans cette zone. Dans la partie centrale, la formation transversale est libre ; elle résulte des contraintes de traction (symbolisées par les flèches notées t sur la figure 6.5.3 a) perpendiculaires à la compression (et à la fissuration). Ce sont ces contraintes de traction qui aboutissent dans la zone centrale à la fissuration longitudinale de l'éprouvette, puis à sa ruine. Les zones extrêmes, protégées par le frettage créé par les plateaux, ne sont pas détruites (figure 6.5.3 b).
Fig. 6.5.3: Mode de rupture des éprouvettes cylindriques en compression
Le frettage peut être limité en graissant les zones de jonction plateaux/éprouvettes ou en y interposant des appuis en téflon. La rupture est alors du type de celle indiquée sur la figure 6.5.3 c. Elle se produit pour une charge (P3) habituellement plus faible que celle obtenue dans le cas général (P2) : en protégeant ses extrémités de l'éclatement, le frettage permet à l'éprouvette d'encaisser des chargements légèrement plus importants.
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