Calcul de l’affaissement du béton

Calcul de l’Affaissement du Béton (Slump Test)

Calcul de l’Affaissement du Béton (Slump Test)

Comprendre l'Affaissement du Béton

L'essai d'affaissement au cône d'Abrams (ou "Slump Test") est une méthode empirique largement utilisée pour mesurer la consistance et la maniabilité (ouvrabilité) du béton frais. Il consiste à remplir un moule tronconique normalisé avec du béton frais, puis à démouler et à mesurer la différence de hauteur entre le haut du moule et le haut du béton affaissé. Cette valeur, appelée "affaissement" ou "slump", donne une indication de la fluidité du béton. Un affaissement élevé indique un béton plus fluide, tandis qu'un affaissement faible caractérise un béton plus ferme. La valeur d'affaissement est utilisée pour classer le béton selon des classes de consistance (S1 à S5 selon la norme NF EN 206-1) et pour vérifier la conformité du béton livré sur chantier par rapport aux spécifications du projet.

Données de l'étude

Un essai d'affaissement au cône d'Abrams est réalisé sur un échantillon de béton frais prélevé sur chantier.

Résultats de l'essai et Normes :

  • Affaissement mesuré (\(S\)) : \(75 \, \text{mm}\)
  • Dimensions du cône d'Abrams (selon NF EN 12350-2) :
    • Hauteur du cône : \(300 \, \text{mm}\)
    • Diamètre de la base inférieure : \(200 \, \text{mm}\)
    • Diamètre de la base supérieure : \(100 \, \text{mm}\)
  • Classes de consistance par affaissement (selon NF EN 206-1) :
    Classe de 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
Schéma : Essai d'Affaissement au Cône d'Abrams
Haut du cône (initial) Béton affaissé Affaissement (S) Essai d'Affaissement (Slump Test)

Illustration du principe de mesure de l'affaissement du béton.


Questions à traiter

  1. Quelle est la valeur de l'affaissement mesuré pour cet échantillon de béton ?
  2. En utilisant le tableau des classes de consistance, déterminer la classe de consistance (S1, S2, S3, S4 ou S5) de ce béton.
  3. Décrire brièvement le type de maniabilité associé à cette classe de consistance.
  4. Si le rapport Eau/Ciment de ce béton était augmenté de manière significative, quel effet cela aurait-il typiquement sur la valeur de l'affaissement ? Expliquer pourquoi.
  5. Pour quel(s) type(s) d'ouvrages ou de mise en œuvre un béton de cette classe de consistance (déterminée à la question 2) serait-il généralement adapté ? Donner un ou deux exemples.

Correction : Calcul de l’Affaissement du Béton

Question 1 : Valeur de l'Affaissement Mesuré

Principe :

La valeur de l'affaissement est directement donnée dans l'énoncé de l'étude.

Données spécifiques :
  • Affaissement mesuré (\(S\)) : \(75 \, \text{mm}\)
Résultat Question 1 : L'affaissement mesuré pour cet échantillon de béton est de \(75 \, \text{mm}\).

Question 2 : Classe de Consistance du Béton

Principe :

On compare la valeur de l'affaissement mesuré aux plages définies pour chaque classe de consistance dans la norme NF EN 206-1.

Données spécifiques :
  • Affaissement mesuré (\(S\)) : \(75 \, \text{mm}\)
  • Classes de consistance (extrait de NF EN 206-1) :
    • S1 : 10 à 40 mm
    • S2 : 50 à 90 mm
    • S3 : 100 à 150 mm
    • S4 : 160 à 210 mm
    • S5 : ≥ 220 mm
Analyse :

L'affaissement mesuré est de \(75 \, \text{mm}\).

En comparant cette valeur aux plages :

  • S1 (10-40 mm) : \(75 \, \text{mm}\) n'est pas dans cette plage.
  • S2 (50-90 mm) : \(50 \le 75 \le 90\). La valeur de \(75 \, \text{mm}\) est dans cette plage.
  • S3 (100-150 mm) : \(75 \, \text{mm}\) n'est pas dans cette plage.
Résultat Question 2 : Le béton appartient à la classe de consistance S2 (Plastique).

Question 3 : Description de la Maniabilité Associée

Principe :

Chaque classe de consistance correspond à un niveau de maniabilité.

Analyse :

La classe S2 est qualifiée de "Plastique". Un béton de consistance plastique :

  • N'est ni trop ferme ni trop fluide.
  • Possède une bonne cohésion et ne présente généralement pas de ségrégation ou de ressuage excessif.
  • Est facile à mettre en œuvre pour de nombreuses applications courantes, notamment avec des moyens de vibration normaux.
  • Se compacte bien sous l'effet d'une vibration modérée.
Résultat Question 3 : Un béton de classe S2 a une maniabilité "plastique". Il est suffisamment cohésif, facile à mettre en place avec des moyens de compactage usuels, et convient à une large gamme d'applications.

Quiz Intermédiaire 1 : Un affaissement très faible (ex: classe S1) indique un béton :

Question 4 : Effet d'une Augmentation du Rapport E/C sur l'Affaissement

Explication :

Si le rapport Eau/Ciment (E/C) est augmenté de manière significative (c'est-à-dire si on ajoute plus d'eau pour la même quantité de ciment, ou si on réduit le ciment pour la même quantité d'eau), la fluidité du béton frais augmente.

L'eau agit comme un lubrifiant entre les particules de ciment et les granulats. Une plus grande quantité d'eau réduit les forces de frottement internes du mélange, le rendant moins visqueux et plus apte à s'écouler et à se déformer sous son propre poids.

Par conséquent, une augmentation du rapport E/C entraînerait typiquement une **augmentation de la valeur de l'affaissement**. Le béton s'étalerait davantage après le retrait du cône.

Résultat Question 4 : Une augmentation significative du rapport E/C augmenterait la fluidité du béton et donc la valeur de l'affaissement mesuré.

Question 5 : Applications pour un Béton de Classe S2

Analyse :

Un béton de classe de consistance S2 (affaissement de 50 à 90 mm), qualifié de "plastique", est polyvalent et couramment utilisé dans de nombreuses applications du bâtiment et du génie civil. Sa maniabilité permet une mise en œuvre relativement aisée avec des moyens de vibration standards.

Exemples d'applications typiques pour un béton S2 :

  • Ouvrages courants en béton armé : Fondations (semelles, radiers), poteaux, poutres, dalles, voiles de faible à moyenne densité de ferraillage.
  • Bétonnage à la benne ou à la pompe (sur courtes distances) : Sa consistance permet un bon remplissage des coffrages.
  • Petits ouvrages et éléments préfabriqués simples : Bordures, petits murs, etc.

Il offre un bon compromis entre facilité de mise en œuvre et maintien de la cohésion, limitant les risques de ségrégation par rapport à des bétons plus fluides (S3, S4, S5) si ceux-ci ne sont pas spécifiquement formulés (par exemple, avec des adjuvants).

Résultat Question 5 : Un béton de classe S2 est adapté pour des ouvrages courants en béton armé tels que fondations, poteaux, poutres, et dalles, où une mise en place avec vibration est possible.

Quiz Intermédiaire 2 : Pour couler du béton dans des coffrages très denses en ferraillage ou pour des éléments de faible épaisseur, on préférera généralement un béton de classe :


Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. Le test d'affaissement au cône d'Abrams est principalement utilisé pour évaluer :

2. Un affaissement de \(120 \, \text{mm}\) correspond à quelle classe de consistance selon NF EN 206-1 ?

3. Lequel des facteurs suivants a l'influence la plus directe et la plus significative sur l'augmentation de l'affaissement du béton (pour des granulats et un ciment donnés) ?


Glossaire

Affaissement (Slump)
Mesure de la consistance du béton frais, déterminée par l'essai au cône d'Abrams. C'est la différence de hauteur entre le haut du moule et le haut du béton affaissé après démoulage.
Cône d'Abrams
Moule tronconique normalisé utilisé pour réaliser l'essai d'affaissement du béton.
Maniabilité (Ouvrabilité)
Facilité avec laquelle un béton frais peut être mélangé, transporté, mis en place, compacté et fini sans ségrégation ni ressuage excessifs.
Consistance du Béton
Propriété du béton frais qui décrit sa fluidité ou sa rigidité. Elle est souvent caractérisée par l'affaissement.
NF EN 206-1
Norme européenne (reprise en France) qui spécifie les exigences, les performances, la production et la conformité du béton.
Classe de Consistance (S1-S5)
Classification du béton frais selon sa valeur d'affaissement, définie par la norme NF EN 206-1. S1 correspond à un béton ferme, S5 à un béton très fluide (voire auto-plaçant).
Calcul de l’Affaissement du Béton - Exercice d'Application

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