Préparer et doser un béton

Description du béton

Le terme béton désigne l’ensemble du "béton de ciment" avec le ciment comme liant, du "béton de terre" avec de l’argile et du "béton bitumineux" avec le liant hydrocarboné. Pour toute la suite, on parlera dans ce guide du béton de ciment ou béton hydraulique qui est le plus utilisé dans les structures en bâtiment.

Le béton est un matériau de construction obtenu à partir de liant hydraulique (ciment), de granulats (sable + gravillon) et de l’eau.

Le béton est un matériau qui résiste beaucoup à la compression, de l’ordre de 25 MPa ou 250 bars, mais très peu à la traction, de l’ordre de 2 MPa ou 20 bars ; c’est pour cela que des ferraillages sont disposés sur la partie en traction de bloc de béton.

Les composantes du béton

• Le sable

Le sable a pour fonction de remplir les vides entre les graviers et assurer l’uniformité du béton.
Il existe quatre types de sable : sable de rivière, sable de mer, sable de dune et sable de carrière. Idéalement, le sable de rivière est la meilleure solution ; le sable de dune et sable de carrière sont à éviter tandis que le sable de mer est possible après un bon lavage à l’eau douce de façon à enlever le sel minéral qui l’enrobe.

Un tas de sable de rivière

Pour le sable, il faut se méfier de trois choses :

• • les 20% d’eau de son volume total qu’il peut contenir, à ne pas oublier pour éviter que le béton ne soit trop liquide,
  • les herbes qui s’installent sur un tas de sable,
  • les animaux qui y feront leur toilette (recouvrir le sable par une bâche),

Le diamètre du sable doit être compris entre 0,4 et 1,6 mm.

• Le gravier

Le gravier sert d’une part à apporter au béton son caractère mécanique transmis par sa dureté et d’autre part à arrêter la propagation des lignes de fissures. Par cette dernière fonction, les graviers doivent être à arêtes vives non arrondies, non tendres, ni friables, ni poreux. Notons que certains granulats concassés sont d’une très grande dureté (ayant une forme optimale) mais possèdent des surfaces de cassure très lisses, ainsi les bétons obtenus à partir de tel granulats sont fragiles (c’est pour cette raison que les graviers roulés ne sont pas recommandés). Les gravillons ne doivent pas non plus être couverts d’une fine gaine de farine donnant une mauvaise adhérence.
Le gravier pour béton doit provenir de roche chimiquement inerte pour éviter les attaques et réactions chimiques avec le ciment et l’eau.

Graviers quartzites à arêtes vives

Voici une liste de bons graviers :

• • roches éruptives : porphyres, granites, basaltes,
  • roches sédimentaires : calcaires durs,
  • roches métamorphiques : quartzites.

Les graviers doivent avoir un coefficient Los-Angeles au plus égal à 35.
Sa granularité est comprise entre 5 et 25 mm.

• Le ciment

Ou liant hydraulique, est l’élément fondamental dans la prise du béton. Il assure la résistance mécanique du béton avec le gravier. En effet, une bonne adhérence ciment-gravier assure un maximum de résistance à la traction et diminue la fragilité du béton. D’une manière plus précise, les fissures se propageant dans le béton doivent être arrêtées par les graviers et par la bonne adhérence ciment-gravier.

Les ciments CEM I (ex CPA - CEM I) et CEM II / A ou B (ex CPJ - CEM II / A ou B) sont couramment utilisés dans le béton. Ils existent en sacs de 35 kg ou en 25 kg mais ce dernier est plus cher. Les classes de résistance sont notées 32,5 N ; 42,5 N et 52,5 N correspondant à des valeurs de résistances différentes.

Question pratique :

• passer à l’achat du ciment deux ou trois jours avant sa mise en œuvre afin d’éviter de l’entreposer trop longtemps. Prenez le nombre suffisant de sacs de ciment en ajoutant quelques sacs en sus pour éviter un aller-retour pour un sac de plus, cela va vous frustrer. Demander aussi la possibilité de rendre les reliquats et faites en sorte de terminer le travail avant que la date limite soit dépassée.
• à l’ouverture du sac de ciment, il faut vérifier que le contenant se présente sous forme de poudre fine. Il ne doit pas exister de granulats durs montrant que le sac a pris de l’humidité. Si la proportion de granulats durs reste raisonnable, le sac peut tout de même être utilisé.
• si vous êtes obligé de stocker du ciment avant son utilisation, il faut éviter de le disposer directement sur le sol mais sur une palette, et sous abri.
• les GSB proposent en même temps les marques de ciment français, d’Espagne ou d’Afrique du Nord. La qualité sera sans doute suffisante pour la structure qu’on va faire mais c’est à chacun de voir sa préférence en vous posant les questions suivantes : prix du sac ? bilan carbone de produits lourds acheminés de loin ? structure sociale des pays exportateurs ? concurrence loyale ou pas ? montant des économies réellement réalisées ?

Les adjuvants

Les adjuvants sont des produits qui sont incorporés volontairement dans le béton lors du malaxage pour rechercher une propriété physique ou chimique voulue au béton. Ils donnent aux constructeurs des moyens d’agir sur la qualité de leur béton.

Les adjuvants utilisés couramment sont de quatre types :

• destinés à accélérer le durcissement du béton ou accélérateur de prise,
• destinés à améliorer l’adhérence avec du béton durci c’est-à-dire limite les fissurations dont il faut bien respecter le dosage du fournisseur ou inscrit sur l’emballage,
• destinés à améliorer la maniabilité du béton pour les ouvrages fortement ferraillés,
• destinés à assurer la protection du béton lors de son durcissement.

Pour un projet de construction en bois où l’on aura à faire une dalle, une semelle ou des plots en béton, ils ne seront nécessaires que pendant la saison d’hiver jusqu’à une limite de - 4°C, antigel pour éviter le gel du béton lors du malaxage, ou pour renforcer le comportement physique du béton par ajout de fibres.

Pour l’antigel, on peut encore travailler de bon matin pour la prise du béton, pendant la journée, et avant la tombée de la température la nuit. Par contre l’ajout de fibres permet une bonne adhérence du béton, de plus, il n’est pas cher. Il faut bien respecter le dosage prescrit.

Le dosage

Doser le béton n’est pas un exercice difficile, il suffit de comprendre le principe de base. Son but est d’obtenir les meilleurs caractéristiques répondant à la résistance voulue.

Selon la méthode de Faury avec les différentes hypothèses suivantes :

• dosage du ciment à 350 kg/m3,
• granulométrie des granulats :

Diamètres passoires en mm	0,10	0,40	0,63	1,00	1,60	2,50	4,00	5,00	8,00	10,0	12,50	16	20	25	31
Pourcentage de sable 0/5	7	23	36	55	78	90	92	96	100	100	100	100	100	100	100
Pourcentage gravillon 5/15	0	0	0	0	0	0	0	10	45	60	70	95	100	100	100
Pourcentage gravillon 15/25	0	0	0	0	0	0	0	0	0	5	8	10	65	92	100

• diamètre nominal des grains de ciment supposé égal à 0,0065 mm, masse volumique égale à 3,1 T/m3,
• masse volumique du sable et du gravillon égale à 2,7 T/m3.

Faury est arrivé aux conclusions suivantes :

Béton	Ciment (kg)	Sable (m3)	Gravillon (m3)	Eau (L)
Béton ordinaire	150 - 300	0,4	0,75	120 - 130
Béton armé	300 - 400	0,4	0,8	140 - 170

D’une manière plus générale, 1 volume de sable pour environ 2 volumes de gravillon. Les volumes de chaque composante sont donc calculés à partir du volume du béton à obtenir.
A titre pratique, une dalle de terrasse est dosée généralement à 300 kg/m3 et les plots en béton à 350 kg/m3 de par sa petite taille et la charge qu’il supporte.

Béton liquide ou béton sec ?

La fluidité du béton doit être bien maîtrisée pour s’assurer de la maniabilité du béton sans pour autant nuire à la résistance du matériau.

Quand le béton est très liquide, il est facile de le manipuler dans le coffrage et il s’auto-nivelle lui-même. L’inconvénient est qu’une fois durci, ce béton présente moins de résistance. De plus, la ségrégation du béton est favorisée par la liquidité ; les gravillons risquent de couler au fond et le ciment remonte à la surface.

Pour le béton sec, les caractéristiques mécaniques sont meilleures, par contre la mise en œuvre est plus difficile car le lissage va être fastidieux, des poches d’air peuvent se former à l’intérieur et à la surface du béton (face coffrage).

Un bon béton ne doit être ni trop liquide ni trop sec. Pour comprendre il faut faire l’expérimentation du cône d’Abrams (voir photo) nommé essai de consistance : vous devez pouvoir former une petite pyramide sans qu’elle se ratatine mais il doit être suffisamment plastique pour pouvoir être réparti et lissé convenablement.

Usiner le bois

• 1 : Défonceuse
• 2 : Sens de la défonceuse

Commencer par vérifier, ensuite régler la profondeur de fraisage de la défonceuse. Cette profondeur ne doit pas dépasser le tiers de l’épaisseur du bois à usiner. Effectuer maintenant le rainurage en y faisant quelques passes. Pour la finition, utiliser un papier abrasif pour lisser et aplanir le fond de la rainure.

A force d’expérience, l’amateur obtiendra rapidement une bonne plasticité.

L’emplacement pour faire votre béton

La préparation du béton demande une attention particulière pour ne pas faire d’erreur.
Le système de malaxage dépend du volume à faire : soit dans une cuve pour un volume modeste, une surface plane et grande pour un volume moyen, et pour une grande quantité directement dans une bétonnière.

Nous allons ultérieurement parler à part de la préparation à la bétonnière, mais on va d’abord s’intéresser à la préparation sur surface plane.

Que ce soit pour un petit, moyen ou grand volume de gâchage, une surface plane est toujours adaptée. Il faut :

• prévoir une surface grande et plane,
• balayer cette aire de gâchage pour la propreté de la surface et éventuellement enlever tous débris végétaux,
• préparer les outillages nécessaires, à savoir le seau, l’eau à proximité, la pelle, les matériaux.

Notez que le béton va s’imprégner au sol et va durablement le salir. Vous aurez, après la préparation, à démolir la dalle de gâchage ou bien opter pour un gâchage sur une bâche solide et étanche. Cette bâche sera bien évidemment sacrifiée.

Pour l’emplacement, optez pour un endroit le plus proche possible de la construction à construire pour éviter des aller-retour. Disposez les matériaux le plus proche possible.

La préparation à la bétonnière

La bétonnière est utilisée dans le cas d’une quantité de béton moyenne et élevée. Vous pouvez comme susmentionné l’acheter, la louer ou l’emprunter. Celle-ci vous donnera gain de cause par votre temps, vos efforts et votre dos.

Prenez la bétonnière dite "un sac" qui vous permettra de mélanger une composition avec un sac entier en une seule fois. Elle est de l’ordre de 120 L pour un sac de 35 kg et un dosage de 300 kg/m3.

Avant chaque utilisation, la cuve doit être propre et exempte de toutes poussières. Essayez d’enlever les agrégats résiduels sans pour autant massacrer la tôle de la cuve.

Voici donc les étapes de la mise en œuvre à la bétonnière :

• mettre la bétonnière en marche,
• ajoutez les 1/2 à 2/3 du volume d’eau nécessaire à la composition,
• versez le gravier,
• laissez 1 minute au mélange pour que l’eau mouille tous les graviers et que l’ensemble nettoie les reliquats de la précédente gâchée,
• ajoutez le ciment, il va se délayer dans l’eau et se répartir uniformément autour des grains de gravier, laissez donc quelques secondes,
• versez ensuite le sable, à la pelle ou au seau,
• ajoutez ensuite de l’eau en surveillant le mélange, sans excéder la quantité prévue,
• laissez tourner pendant environ 1 minute.

Attention
Il est à rappeler que :

• la quantité de chaque composante ne doit jamais dépasser les quantités calculées,
• le béton doit être onctueux et humide sur la surface. Si l’on en prend une poignée, celle-ci ne doit pas s’affaisser mais garder sa forme ; si l’on serre la main, le béton doit rester humide à la vue.

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