Calcul de l’affaissement du béton
Contexte : Le béton fraisLe béton avant sa prise, à l'état plastique, qui peut être mis en œuvre et compacté..
Cet exercice vous place dans une situation courante sur un chantier : la réception d'une livraison de béton prêt à l'emploi. Vous devrez réaliser un contrôle de conformité en utilisant le test d'affaissement, aussi appelé "slump test", pour vous assurer que le béton livré possède bien la consistance requise par les plans d'exécution avant de l'autoriser pour le coulage.
Remarque Pédagogique : Cet exercice est essentiel pour comprendre l'un des contrôles qualité les plus fondamentaux et les plus fréquents réalisés sur les chantiers de génie civil. Il vous apprendra à interpréter un essai simple mais crucial et à prendre une décision technique basée sur des normes.
Objectifs Pédagogiques
- Comprendre le concept de maniabilité et d'affaissement du béton.
- Savoir interpréter les résultats d'un essai au cône d'Abrams.
- Calculer une valeur d'affaissement.
- Déterminer une classe d'affaissement selon la norme NF EN 206-1.
- Valider la conformité d'une gâchée de béton.
Données de l'étude
Fiche Technique
| Caractéristique | Valeur |
|---|---|
| Type de béton | C25/30 |
| Classe d'exposition | XC1 |
| Classe d'affaissement visée | S3 (Très plastique) |
Schéma de l'Essai d'Affaissement (Slump Test)
| Paramètre de l'essai | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Hauteur du cône d'Abrams | \(H_1\) | 300 | mm |
| Hauteur du béton après affaissement | \(H_2\) | 190 | mm |
Questions à traiter
- Quelle est la classe d'affaissement requise par le cahier des charges ?
- Calculez la valeur de l'affaissement (A) du béton en millimètres.
- À partir de la valeur calculée, déterminez la classe d'affaissement du béton livré.
- Le béton est-il conforme pour être coulé dans les poteaux ? Justifiez votre décision.
Les bases sur la Maniabilité du Béton
La maniabilité est l'aptitude d'un béton à être mis en œuvre facilement, à remplir les coffrages et à enrober les armatures sans ségrégation. Elle dépend de nombreux facteurs comme le dosage en eau, la forme des granulats et l'utilisation d'adjuvants. L'essai d'affaissement est la méthode la plus courante pour la quantifier sur chantier.
1. L'essai d'affaissement au Cône d'Abrams
Cet essai normalisé consiste à remplir un moule en forme de cône tronqué avec le béton frais en trois couches successives, chaque couche étant piquée 25 fois avec une tige standard. Une fois rempli et arasé, le cône est soulevé verticalement. Le béton s'affaisse sous son propre poids. La mesure de cet affaissement, notée A, est la différence entre la hauteur du moule (300 mm) et la hauteur du béton après tassement.
2. Les Classes d'Affaissement (Norme NF EN 206-1)
La norme européenne définit cinq classes d'affaissement principales qui permettent de spécifier la consistance du béton requise pour un ouvrage donné.
| Classe | Consistance | Affaissement (mm) |
|---|---|---|
| S1 | Ferme | 10 à 40 |
| S2 | Plastique | 50 à 90 |
| S3 | Très plastique | 100 à 150 |
| S4 | Fluide | 160 à 210 |
| S5 | Très fluide | ≥ 220 |
Correction : Calcul de l’affaissement du béton
Question 1 : Quelle est la classe d'affaissement requise ?
Principe
La première étape de tout contrôle est de bien identifier la spécification requise. Il s'agit simplement de lire attentivement les données de l'énoncé pour trouver la valeur de référence demandée par le bureau d'études.
Remarque Pédagogique
Prenez toujours le temps de bien lire l'énoncé pour identifier les données clés. En situation réelle, cela correspond à consulter les plans d'exécution. Une erreur de lecture à cette étape invaliderait tout le contrôle.
Donnée(s)
La "Fiche Technique" de l'énoncé résume les caractéristiques attendues du béton. La ligne qui nous intéresse est la suivante :
| Classe d'affaissement visée | S3 (Très plastique) |
Réflexions
La lecture du tableau nous indique que la classe d'affaissement S3 est spécifiée. Cette consistance "très plastique" est souvent choisie pour des éléments comme les poteaux, car elle assure un bon remplissage du coffrage et un bon enrobage des armatures.
Points de vigilance
Ne confondez pas la classe d'affaissement (ex: S3) avec la classe de résistance (ex: C25/30) ou la classe d'exposition (ex: XC1). Ce sont trois paramètres différents et indépendants.
Résultat Final
Question 2 : Calculez la valeur de l'affaissement (A).
Principe
L'affaissement, ou slump, est simplement la différence de hauteur du béton avant et après le retrait du cône. C'est une mesure directe du tassement vertical du matériau sous son propre poids.
Mini-Cours
L'essai compare l'état initial (béton dans le moule de hauteur \(H_1\)) à l'état final (béton affaissé de hauteur \(H_2\)). La différence représente la perte de hauteur, qui est directement liée à la fluidité du béton.
Remarque Pédagogique
C'est un calcul de soustraction simple, mais l'important est de comprendre ce que chaque terme représente physiquement. \(H_1\) est une constante (la hauteur du moule), tandis que \(H_2\) est la variable que l'on mesure sur le chantier.
Normes
La méthode de mesure est décrite dans la norme NF EN 12350-2 : "Essais pour béton frais - Partie 2 : Essai d'affaissement".
Formule(s)
Formule de l'affaissement
Hypothèses
On suppose que l'essai a été réalisé correctement : le cône a été bien rempli, le béton a été piqué réglementairement, et le démoulage a été fait sans à-coups.
Donnée(s)
Nous utilisons les valeurs fournies dans le tableau des résultats de l'essai.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Hauteur du cône | \(H_1\) | 300 | mm |
| Hauteur du béton affaissé | \(H_2\) | 190 | mm |
Astuces
Pour mesurer l'affaissement, on pose le cône retourné à côté du béton affaissé. On place la tige de piquage horizontalement sur le sommet du cône, et on mesure la distance verticale entre le bas de la tige et le haut du béton affaissé. C'est ça, l'affaissement A.
Schéma (Avant les calculs)
Visualisation de la mesure à effectuer
Calcul(s)
Calcul de l'affaissement A
Schéma (Après les calculs)
Résultat de la Mesure de l'Affaissement
Réflexions
Un affaissement de 110 mm indique que le béton a perdu 11 cm de hauteur. C'est une valeur significative qui suggère une bonne fluidité, sans être excessive.
Points de vigilance
Assurez-vous que les deux hauteurs sont dans la même unité (ici, en millimètres) avant de faire la soustraction. Une erreur de conversion est impossible ici, mais c'est un réflexe à avoir.
Points à retenir
- L'affaissement se calcule toujours par rapport à la hauteur du moule, 300 mm.
- Plus l'affaissement A est grand, plus le béton est fluide.
Le saviez-vous ?
Il existe d'autres types d'affaissement anormaux : l'affaissement par cisaillement (une partie du cône glisse latéralement) ou l'effondrement (le béton s'étale complètement). Si cela se produit, l'essai n'est pas valide et doit être refait.
FAQ
Il est normal d'avoir des questions.
Résultat Final
A vous de jouer
Un collègue mesure une hauteur de béton affaissé de 22 cm. Quel est l'affaissement en mm ?
Question 3 : Déterminez la classe d'affaissement du béton livré.
Principe
Pour déterminer la classe, il faut comparer la valeur d'affaissement mesurée (110 mm) aux intervalles de valeurs définis par la norme NF EN 206-1 pour chaque classe.
Normes
La classification est définie dans la norme NF EN 206-1. Voici le tableau de référence :
| Classe | Consistance | Affaissement (mm) |
|---|---|---|
| S1 | Ferme | 10 à 40 |
| S2 | Plastique | 50 à 90 |
| S3 | Très plastique | 100 à 150 |
| S4 | Fluide | 160 à 210 |
| S5 | Très fluide | ≥ 220 |
Donnée(s)
La seule donnée d'entrée nécessaire est la valeur de l'affaissement précédemment calculée.
| Affaissement calculé (A) | 110 | mm |
Réflexions
La valeur calculée est A = 110 mm. En consultant le tableau de la norme, nous cherchons dans quel intervalle se situe cette valeur. On constate qu'elle est comprise entre 100 mm et 150 mm, ce qui correspond à l'intervalle de la classe S3.
Schéma (Après les calculs)
Classification Confirmée
Points de vigilance
Attention aux bornes ! Si vous aviez mesuré 95 mm, le béton serait de classe S2. Si vous aviez mesuré 155 mm, il serait de classe S4. Les valeurs limites sont cruciales.
Résultat Final
A vous de jouer
Un affaissement de 170 mm correspond à quelle classe ?
Question 4 : Le béton est-il conforme ?
Principe
La conformité est établie en comparant directement la caractéristique mesurée (classe d'affaissement du béton livré) à la caractéristique exigée par le projet (classe d'affaissement spécifiée). Si elles sont identiques, le produit est conforme.
Remarque Pédagogique
C'est l'étape finale et la plus importante pour un technicien sur chantier. C'est le moment de prendre une décision qui a des conséquences techniques et financières. Une bonne justification est alors primordiale.
Donnée(s)
Nous rassemblons les résultats des étapes précédentes pour la comparaison.
| Classe d'affaissement requise (CCTP) | S3 |
| Classe d'affaissement mesurée (Essai) | S3 |
Réflexions
La comparaison est directe : la classe mesurée sur la gâchée de béton est S3, ce qui est exactement la classe spécifiée dans le cahier des charges. Il n'y a donc pas d'écart entre l'attendu et le mesuré. Le béton présente la maniabilité demandée et peut être utilisé pour l'ouvrage prévu.
Schéma (Après les calculs)
Verdict : Conforme
Points de vigilance
Attention : Même si la classe correspond, la norme (NF EN 206-1) autorise certaines tolérances. Pour une classe S3, une mesure individuelle peut parfois être de +/- 10 mm en dehors de la classe cible. Ici, la mesure est parfaitement dans la cible, donc la question ne se pose pas, mais il est bon de le savoir.
Résultat Final
A vous de jouer
Si la classe requise était S2 et que vous mesuriez 110 mm (S3), le béton serait-il conforme ?
Outil Interactif : Simulateur d'Affaissement
Utilisez le curseur pour faire varier la hauteur du béton affaissé (\(H_2\)) et observez en temps réel l'impact sur la valeur de l'affaissement et sa classe de consistance.
Paramètres d'Entrée
Résultats Clés
Quiz Final : Testez vos connaissances
1. Que mesure principalement l'essai d'affaissement au cône d'Abrams ?
2. Quelle est la hauteur normalisée du cône d'Abrams ?
3. Un affaissement mesuré de 85 mm correspond à quelle classe de consistance ?
4. Un affaissement beaucoup plus élevé que prévu peut indiquer...
5. Selon la norme NF EN 206-1, la classe S4 correspond à un béton...
- Affaissement (Slump)
- Mesure de la consistance d'un béton frais. C'est la différence de hauteur entre le cône d'Abrams (300mm) et le sommet du béton après démoulage du cône.
- Maniabilité (Workability)
- Capacité du béton frais à être mis en œuvre, transporté, et compacté avec un minimum d'effort et sans ségrégation.
- Cône d'Abrams
- Moule tronconique normalisé (hauteur 300 mm, diamètres 100 mm et 200 mm) utilisé pour réaliser l'essai d'affaissement.
- Ségrégation
- Tendance des différents constituants du béton (granulats, sable, pâte de ciment) à se séparer, souvent due à un excès d'eau ou une mauvaise vibration.
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