Quelle est la composition du béton ?
Le béton est l’un des matériaux utilisés dans de nombreux domaines. Que ce soit dans le secteur de la construction ou de l’art, il est très apprécié grâce à ses caractéristiques : le béton est en effet économique, maniable, résistant et durable. Ses propriétés sont dues à celles de ses composants. Découvrez dans cet article les différentes matières premières composant le béton.
Le saviez-vous ?
Une dalle de béton est constituée de 46% de granulat, 13% de ciment, 6% d’eau et 35% de sable.
Une fondation en béton est constituée de 44% de granulat, 15% de ciment, 7% d’eau et 34% de sable.
LE CIMENT
Le ciment est le premier élément de la composition du béton. Découvrez les éléments à connaître concernant ce matériau incontournable dans le secteur de la construction.
Définition du ciment
Le ciment est le composant principal du béton. Il s’agit d’une poudre de couleur grise généralement, et fabriquée à partir de calcaire brûlé et d’argile. En effet, lorsqu’il est mélangé avec de l’eau, il se produit une réaction chimique : le mélange durcit. C’est un liant hydraulique qui est extrêmement indispensable dans la construction de maisons, d’édifices et même de grandes structures.
Fabrication du ciment
La fabrication du ciment s’effectue en 3 étapes :
1️⃣ Tout d’abord, on mélange et on cuit ensemble du calcaire, de l’argile et du sable finement pulvérisé et bien dosé dans un four rotatif
2️⃣ Ensuite, le four est chauffé à des températures pouvant atteindre 1450° pour obtenir du clinker
3️⃣ Le clinker est par la suite refroidi et broyé afin d’avoir de la poudre qu’on appelle ciment.
⚠️ Il faut savoir que la préparation de ciment pollue l’environnement et participe à l’effet de serre.
Les combustibles brûlés utilisés produisent environ 40% des émissions de CO2 quand le calcaire est chauffé dans le four.
Par ailleurs, pour participer à la protection de l’écologie, les entreprises de production de ciment utilisent des produits de recyclage :
✅ Le laitier
✅ Les déchets qui ne dégagent pas de fumées toxiques
✅ Les farines animales
Composition chimique du ciment
En général, le ciment est constitué principalement de mélange d’aluminates et de silicates de calcium, obtenu grâce à l’association de la chaux (CaO), de la silice (SIO2), de l’alumine (AI2O3) et de l’oxyde de fer (Fe2O3).
La composition chimique du ciment est une garantie à terme de ses qualités, c’est-à-dire, depuis sa préparation, au cours des mois, ou encore des années après sa commercialisation. Ainsi, des analyses sont réalisées lors de prélèvement régulier d’échantillons pendant le processus de préparation.
Notez que les matières premières et les combustibles sont analysés afin de déterminer leur teneur en différents constituants et de pouvoir effectuer de bons dosages.
Différents types de ciment
Vous pouvez voir dans les commerces spécialisés 5 types de ciment au choix. Chacun possède des propriétés particulières pouvant produire du béton avec une rapidité de prise, une grande résistance aux agressions chimiques, ou bien du béton avec une teinte plus ou moins foncée :
🟧 Le ciment Portland ou CEM I : il s’agit d’un ciment offrant une grande résistance, et est idéal pour la production de béton armé ou précontraint.
🟧 Le ciment Portland composé ou CEM II/A ou B : Particulièrement maniable, il est adapté pour la réalisation de travaux d’usage courant comme les enduits simples ou les chapes traditionnelles.
🟧 Le ciment de haut-fourneau ou CEM III /A, B, ou C : Utilisé pour des ouvrages complexes, ce type de ciment est très durable.
🟧 Le ciment de type pouzzolanique ou CEM IV/ A ou B : Adapté à la construction ou à la réparation des structures hydrauliques.
🟧 Le ciment composé ou CEM V/ A ou B : Ayant des propriétés physiques semblables à celles du ciment de haut-fourneau, cette dernière catégorie de ciment ne présente pas les mêmes constituants.
Par ailleurs, il existe d’autres variantes de ciments qui sont destinées à des travaux spécifiques :
- le ciment blanc
- le ciment prompt naturel
- le ciment à maçonner
- le ciment alumineux fondu
- le ciment pour des travaux à la mer (PM ou prise mer)
- le ciment pour des travaux à haute teneur en sulfates (ES)
LES GRANULATS
Les granulats constituent le second composant d’un béton de qualité. Selon le type de granulats choisi, vous obtiendrez du béton de résistance variable.
Qu’est-ce que les granulats ?
Il s’agit d’un ensemble de grains minéraux avec des dimensions variées entre 0 et 125 mm. Notez que la dimension d’un granulat est selon la longueur du côté de la maille carrée du tamis au travers laquelle le grain peut passer.
A quoi servent les granulats ?
Les granulats transmettent certaines propriétés esthétiques et techniques au béton. Ils le rendent, par exemple, résistant et durable.
⚠️ Cependant, afin de ne pas compromettre la durabilité et la solidité du béton, il est primordial que les granulats soient propres, et enlevés de leurs impuretés.
La combinaison de la nature des granulats et de la pâte de ciment a une influence sur la résistance du béton.
Types de granulats
On distingue deux catégories de granulats pour béton :
🟧 Les granulats naturels : ce sont des minéraux provenant de roches meubles ou massives et n’ont subi qu’un traitement mécanique
🟧 Les granulats artificiels : ce sont des minéraux issus de la transformation thermique ou mécanique de minerais ou de roches.
Vous avez le choix entre différents granulats, à savoir :
- les fillers
- les sables
- les gravillons
- les graves
- les ballasts
Ces granulats sont également classés en fonction de leurs dimensions exprimées par la formule d/D, dont « d » pour le diamètre le plus petit du granulat, et « D » pour le diamètre le plus grand.
L’EAU
L’eau est également un élément essentiel et important pour la confection du béton. L’eau de gâchage devra être propre et son dosage bien étudié !
Si vous mettez trop d’eau dans le béton, cela provoquera des fissures et rendra le béton moins résistant pendant le séchage.
Rôle de l’eau pour le béton
L’eau tient deux rôles dans la fabrication du béton.
✔️ L’eau dans le béton agit pour l’hydratation du ciment conduisant à la prise et au durcissement du béton.
✔️ Elle assure la manipulation du béton frais afin de faciliter sa mise en place.
Quels types d’eau peut-on utiliser pour le béton ?
On distingue 5 types d’eaux utilisés pour le béton :
1️⃣ EAU EFFICACE : Correspondant à la différence entre la quantité d’eau contenue dans le béton frais et la quantité absorbée par les granulats. En gros, il s’agit de l’eau servant à humecter le ciment.
2️⃣ EAU HUMIDITÉ DES GRANULATS :
Provenant des eaux pluviales auxquelles les granulats ont été exposés lors de leur stockage ou bien de l’eau de lavage.
3️⃣ EAU ABSORBABLE PAR LES GRANULATS : Correspondant à l’eau pouvant être absorbée par les granulats grâce à leur porosité.
4️⃣ EAU D’APPORT OU EAU D’AJOUT :
Il s’agit de l’eau à introduire dans le malaxeur séparément de l’eau introduite par les autres constituants du béton.
5️⃣ EAU TOTALE :
C’est toute l’eau que contient le béton. Autrement dit, c’est la somme de l’eau d’apport, de l’eau contenue à la surface ou dans les granulats, l’eau apportée par les adjuvants, et éventuellement les ajouts introduits sous forme liquide.
LES ADJUVANTS
Les adjuvants sont quelquefois ajoutés pendant la préparation du béton. Ils permettent d’éliminer l’excédent d’eau, d’emprisonner de l’air, de modifier la viscosité du béton, ou encore de changer d’autres propriétés de performance.
Qu’est-ce que les adjuvants ?
Les adjuvants sont des produits chimiques qui sont introduits aux autres constituants du béton pendant le malaxage. Ils sont dosés faiblement pendant la confection du béton. Leur quantité doit être bien dosée en fonction de l’usage prévu du béton, que ce soit pour construire une sculpture, des murs, pour faire une chape ou encore un sol en béton ciré. En effet, il faut ajouter environ 2 à 10 kg d’adjuvants pour 1 mètre cube de béton.
Par ailleurs, ces produits permettent d’améliorer certaines caractéristiques du béton comme son étanchéité ainsi que son temps de prise.
Types d’adjuvants pour les bétons
Sur le marché, vous pouvez choisir entre différents types d’adjuvant béton ayant chacun leurs rôles :
🟧 Les plastifiants ou superplastifiants réducteurs d’eau rendent le béton plus fluide, mais en gardant ou en boostant ses performances mécaniques
🟧 Les entraîneurs d’air qui donnent la capacité au béton de résister au gel pendant les basses températures
🟧 Les retardateurs qui servent à prolonger la durée d’utilisation du béton
🟧 Les accélérateurs de prise qui permettent de décoffrer très vite
C’est quoi le béton ?
Quels sont les composants du béton ?
Ciment, eau, granulats, adjuvants sont les constituants les plus fréquents des bétons mais d’autres constituants peuvent être introduits à la place ou en complément des constituants de base.
Quelle est la matière première du béton ?
Les matériaux de base d’un béton de terre sont : l’argile (la plus pure est le kaolin), sable, gravier, eau. Grâce à sa cohésion interne, l’argile joue le rôle de liant, le gravier et le sable sont le squelette interne, l’eau est le lubrifiant.
Quelle est l’origine du béton ?
Si l’on s’en tient à la définition du béton, mélange d’un liant et de granulats, son usage remonte à la haute Antiquité (3 000 à 700 avant J. -C.), avec les mélanges à base d’argile en Mésopotamie notamment. Mais ce matériau se dégradant rapidement, peu de vestiges attestent son utilisation.
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