Le béton armé est un matériau de construction qui a révolutionné le monde de la construction. Il combine la robustesse de la pierre avec la flexibilité du bois, ce qui a permis à l’humanité de construire des structures plus hautes, plus grandes et plus audacieuses que jamais auparavant. Sur cette page, vous découvrirez la différence entre le béton et le béton armé, l’histoire du béton armé, ses propriétés, comment le fabriquer et ses utilisations. Nous espérons que ces informations vous aideront à mieux comprendre ce matériau essentiel dans la construction moderne. Bonne lecture !
Quelle est la différence entre le béton et le béton armé ?
Le béton est un matériau de construction composé d’un mélange de ciment, de granulats et d’eau. Il est largement utilisé en raison de sa résistance à la compression, de sa durabilité et de sa capacité à prendre presque n’importe quelle forme.
En revanche, la composition du béton armé est obtenue en incorporant des barres d’acier dans du béton, un processus connu sous le nom de ferraillage. Ces barres d’acier aident le béton à résister aux forces de traction, une tâche à laquelle le béton seul résiste mal. De plus, elles peuvent renforcer le béton pour résister aux forces de compression. Ainsi, grâce à cette composition, le béton armé possède des propriétés de résistance exceptionnelles.
Le processus de fabrication du béton armé implique le coulage du béton, à l'état pâteux, à l'intérieur d'un moule appelé coffrage. Ce moule peut être en bois ou métallique. Avant de couler le béton, on dispose des barres d'acier à l'intérieur du moule. Ces barres d'acier, une fois enrobées dans le béton, sont appelées armatures. Le processus d'intégration des armatures dans le béton est appelé ferraillage. C'est grâce à ce processus que le béton armé acquiert sa résistance exceptionnelle.
En résumé, la définition du béton armé est la suivante : c’est du béton renforcé avec de l’acier. L’acier augmente la résistance du béton à la traction, ce qui permet la construction de structures plus grandes et plus résistantes. C’est pourquoi le béton armé est idéal pour des structures nécessitant une résistance supplémentaire à la traction, comme les ponts, les gratte-ciel et les barrages.
L’histoire du béton armé est marquée par les contributions de plusieurs personnes. Les jardiniers français Joseph-Louis Lambot et Joseph Monier sont souvent cités parmi les premiers à avoir eu l’idée d’intégrer une armature métallique dans les mortiers. Ils ont utilisé cette technique dès 1848 pour la création de caisses à fleurs et d’ornements de jardin.
François Coignet a marqué un tournant en 1861 en produisant les premières poutres armées et en introduisant le concept de préfabrication. François Hennebique a ensuite mis en évidence l’importance des armatures transversales dans le béton armé en 1892.
En 1902, Charles Rabut a établi les premières règles de calcul pour le béton armé. Eugène Freyssinet a apporté une avancée significative en inventant la béton précontrainte et en utilisant pour la première fois la vibration lors de la pose du béton en 1917.
La réglementation du béton armé en France a connu plusieurs étapes clés :
Chaque étape de cette évolution a permis d’améliorer la sécurité et la durabilité des constructions en béton armé.
Le béton armé est un matériau de construction qui associe deux éléments clés : le béton et l’acier. Ils travaillent ensemble pour résister aux forces et aux charges que la structure doit supporter. L’adhérence entre l’acier et le béton est une propriété fondamentale de cette association. Des forces de liaison empêchent la barre d’acier de glisser à l’intérieur du béton qui l’entoure. Les forces de contact assurent la transmission des efforts de l’acier au béton et vice versa pour renforcer la structure.
Voici comment chacun de ces matériaux contribue à la résistance du béton armé :
Le béton : Il est très résistant à la compression, ce qui signifie qu’il peut supporter beaucoup de poids. Cependant, il n’est pas très bon pour résister à la traction. C’est pourquoi on utilise des armatures en acier dans les zones du béton qui sont soumises à la traction. La résistance du béton est définie par sa résistance à la compression (fc) et sa déformation en compression (Ec).
L’acier : Il est utilisé pour résister aux forces de traction. Dans certains cas, il peut également aider le béton à résister à la compression. Les aciers à béton utilisés aujourd’hui doivent être de type HA (haute adhérence) selon l’Eurocode. Ils sont généralement utilisés sous forme de barres cylindriques de diamètres normalisés, les plus courantes ayant une limite d’élasticité garantie de 500 MPa. Pour des éléments comme les dalles de plancher, on utilise des treillis soudés (TS), qui sont aujourd’hui principalement en panneaux et en fils haute adhérence.
Le béton aide à protéger l’acier contre la rouille en neutralisant l’acidité de l’air ou de l’eau. De plus, le béton et l’acier réagissent de la même manière aux changements de température : ils s’étirent ou se rétrécissent ensemble. Cela contribue à maintenir une bonne adhérence entre les deux matériaux et offre la possibilité de son utilisation dans la construction. Donc, sans cette adhérence et cette interaction entre le béton et l’acier, l’utilisation du béton armé dans la construction ne serait pas possible.
La résistance à la compression est une des caractéristiques clés du béton armé. Le béton est naturellement très fort quand il est comprimé, ce qui signifie qu’il peut supporter beaucoup de poids sans se déformer ou se casser. On mesure cette propriété en termes de résistance à la compression (fc), qui est la force maximale que le béton peut supporter avant de se déformer de façon permanente. Plusieurs facteurs peuvent influencer la résistance à la compression du béton, comme le type et la quantité de ciment utilisés, la qualité et la quantité des agrégats, et le rapport entre l’eau et le ciment.
D’après les règles de l’Eurocode, on mesure la résistance d’un béton de deux façons différentes : sur des échantillons cylindriques et sur des échantillons cubiques. Par exemple, “C20/25” signifie que le béton a une résistance de 20 MPa lorsqu’il est testé sur des cylindres et de 25 MPa lorsqu’il est testé sur des cubes. Dans tous les calculs relatifs au béton, seule la résistance mesurée sur les échantillons cylindriques est considérée.
Pour le dire simplement, la résistance d’un béton est la force qu’il peut supporter avant de se casser. Cette force est mesurée en mégapascals (MPa).
Il est aussi important de noter que le béton est beaucoup plus résistant à la compression (quand on le presse) qu’à la traction (quand on l’étire). En fait, sa résistance à la traction est environ dix fois plus faible que sa résistance à la compression.
Le béton, contrairement à l’acier, n’est pas très résistant à la traction. Cela signifie qu’il ne peut pas supporter beaucoup de force sans se fissurer ou se briser. C’est là que l’acier joue un rôle crucial dans le béton armé.
L’acier, qui est très résistant à la traction, est utilisé comme renfort dans le béton pour augmenter sa résistance à la traction. Les barres d’acier sont placées dans les parties du béton qui sont susceptibles d’être soumises à des forces de traction. Ainsi, lorsque le béton armé est soumis à une force de traction, l’acier absorbe cette force, empêchant le béton de se fissurer ou de se briser.
À l’inverse du béton, l’acier réagit de la même manière à la traction et à la compression. Cependant, si l’acier est soumis à une pression très forte, il peut se tordre ou se plier, un phénomène connu sous le nom de flambement. Il faut donc faire preuve de prudence lorsqu’on utilise l’acier pour résister à de fortes pressions.
Le béton armé, grâce à la combinaison de la résistance du béton et de l’acier, est reconnu pour sa durabilité exceptionnelle. Le béton protège aussi l’acier contre la corrosion, prolongeant ainsi la durée de vie de la structure. Cependant, plusieurs facteurs peuvent influencer la durabilité, tels que la qualité du matériau, les conditions environnementales, et la conception et la construction de la structure.
La durabilité, qui est la capacité du béton armé à résister à l’usure, à la dégradation et aux dommages au fil du temps, est une de ses propriétés clés.
Pour assurer cette durabilité, deux éléments sont essentiels : l’enrobage minimum et l’ouverture maximale des fissures, tous deux codifiés dans l’Eurocode 2.
L’enrobage minimum est la distance entre le bord du béton et la barre d’acier la plus proche, nécessaire pour protéger l’acier de la corrosion et d’autres dommages. Sa valeur dépend de la classe d’exposition, qui évalue le niveau de risque d’attaques comme la corrosion et le gel/dégel, et de la classe structurale, qui prend en compte la durée d’utilisation prévue, la résistance du béton et le type de liant utilisé.
L’ouverture maximale des fissures est la largeur maximale qu’une fissure dans le béton peut avoir. Cette valeur est déterminée en fonction des conditions environnementales, aussi définies par la classe d’exposition.
En résumé, pour assurer la durabilité du béton, il faut qu’il y ait assez de béton entre l’acier et la surface, et que les fissures ne soient pas trop larges.
Le béton armé est connu pour sa résistance aux intempéries, ce qui signifie qu’il peut résister aux effets néfastes des conditions météorologiques, comme la pluie, le vent, la chaleur et le froid. Le béton, un matériau poreux, peut absorber l’eau et sécher sans subir de dommages significatifs. De plus, l’acier à l’intérieur du béton est protégé de la corrosion par le béton environnant. Cependant, dans des conditions extrêmes, des précautions supplémentaires peuvent être nécessaires pour protéger le béton armé des intempéries.
Le béton armé doit également résister à différentes conditions environnementales, définies par l’Eurocode, un ensemble de règles de construction. L’Eurocode identifie six types de conditions environnementales :
Chacun de ces types d’environnements agressifs peut être divisé en sous-types pour décrire des conditions plus spécifiques. Cela aide à choisir le bon type de béton pour chaque situation.
Le béton armé est généralement reconnu comme un matériau de construction résistant au feu. En effet, à la différence d’autres matériaux comme le bois ou l’acier, le béton ne brûle pas et ne produit pas de fumée ou de gaz toxiques lorsqu’il est exposé à un incendie.
Cela signifie que le béton armé peut aider à protéger les structures contre la propagation du feu et à maintenir leur intégrité structurelle pendant une certaine durée en cas d’incendie. Cependant, il est important de noter que bien que le béton soit résistant au feu, il n’est pas totalement insensible aux effets des températures élevées. Lorsqu’il est exposé à un feu intense pendant une période prolongée, le béton peut subir une dégradation thermique qui peut réduire sa résistance et provoquer des fissures ou un éclatement. Pour cette raison, le béton armé utilisé dans les constructions doit souvent être protégé par des matériaux ou des revêtements résistants au feu pour améliorer sa résistance au feu.
La fabrication du béton armé est un processus complexe qui nécessite une attention particulière à de nombreux paramètres techniques. Cela commence par le calcul du ferraillage, qui peut être effectué par un bureau d’études ou pré-calculé sur notre site (avec une confirmation obligatoire par un bureau d’études). Ensuite, l’armature nécessaire est préparée ou fabriquée. Le choix du type de coffrage est également crucial, tout comme les méthodes et techniques de coulage du béton, les moyens de vibration et la protection contre la dessiccation. Une fois le béton sorti de la bétonnière ou du malaxeur, il passe par différentes phases : transport, coulage dans un coffrage ou un moule, vibration, maturation, démoulage, cure. Le choix de la technique de mise en œuvre dépend du type de structures, des rendements souhaités, de l’accessibilité au chantier et aux coffrages. Chaque étape est essentielle pour garantir la réussite et la durabilité de l’ouvrage.
Le choix des matériaux est une étape essentielle dans la fabrication du béton armé. Cela commence par le choix du béton, qui est déterminé en fonction du type et de la classe de beton nécessaires pour le projet. Ensuite, le calcul des armatures nécessaires est effectué, ce qui peut être réalisé par un bureau d’études spécialisé ou pré-calculé sur notre site. Ce calcul est accompagné de la création des plans de coffrage et de ferrailage. Chacun de ces aspects joue un rôle crucial dans l’assurance de la qualité et de la durabilité de la structure en béton armé.
La préparation des coffrages est une étape cruciale dans la fabrication du béton armé. Les coffrages doivent être suffisamment rigides et stables pour supporter la poussée du béton frais, en particulier pour les bétons autoplacants, sans se déformer, y compris pendant la vibration. Ils doivent être étanches pour éviter les fuites de laitance aux joints. De plus, ils doivent avoir un parement nettoyé et traité avec un agent de démoulage. Enfin, ils doivent être exempts de corps étrangers tels que les clous, les ligatures, les boulons, etc. Chacun de ces aspects est essentiel pour garantir la qualité et la durabilité de la structure en béton armé.
La préparation des armatures et le placement de l’acier sont des étapes essentielles dans la fabrication du béton armé. L’acier est généralement sous forme de barres, de cages préfabriquées ou de treillis. Ces éléments doivent être correctement calés et positionnés. De plus, l’enrobage des armatures doit être contrôlé pour assurer la qualité et la durabilité de la structure. Enfin, il est crucial de vérifier la conformité du ferrailage. Chacun de ces aspects joue un rôle important dans la garantie de la qualité et de la durabilité de la structure en béton armé.
La préparation du béton est une étape fondamentale dans la fabrication du béton armé. Le béton est préparé en mélangeant le ciment, le sable, le gravier et l’eau dans les bonnes proportions. Ce mélange doit être soigneusement contrôlé pour assurer la qualité et la durabilité du béton.
Le ciment agit comme un liant, unissant le sable et le gravier en une matrice solide. L’eau active le ciment, permettant la réaction chimique qui durcit le mélange en un matériau solide. Le sable et le gravier ajoutent de la résistance et de la structure au béton, tandis que l’eau assure la maniabilité du mélange pour qu’il puisse être coulé et formé.
Il est crucial de bien doser ces composants. Un excès d’eau peut affaiblir le béton, tandis qu’une quantité insuffisante peut le rendre difficile à travailler. De même, un équilibre approprié entre le ciment, le sable et le gravier est nécessaire pour obtenir la résistance et la durabilité souhaitées.
Le déversement du béton dans les coffrages est une étape délicate qui nécessite une attention particulière. Il est important de limiter la hauteur de chute libre du béton pour éviter la ségrégation. De plus, le ruissellement du béton sur les parois du coffrage ou le phénomène de cascade sur les armatures doit être évité. Il est recommandé de prévoir des couches horizontales successives n’excédant pas 60 à 80 cm de hauteur et de maintenir une vitesse de bétonnage constante. La mise en place du béton doit être évitée lors de fortes pluies.
Pour les dalles, les planches et les chaussées, le béton doit être déversé d’une hauteur inférieure à 0,8 m et réparti régulièrement. Ces précautions permettent d’assurer la qualité et la durabilité de la structure en béton armé.
La vibration du béton est indispensable (sauf dans le cas des bétons autoplacants) pour obtenir de bonnes caractéristiques mécaniques et physiques, une compacité maximale et des parements de qualité. Appliquée au béton frais, la fréquence et la durée de la vibration doivent être adaptées à la composition du béton et aux caractéristiques de l’ouvrage.
La vibration permet également d’évacuer une grande partie de l’air et d’améliorer la compacité du béton. Elle doit être appliquée à la totalité du volume du béton et de manière homogène. L’absence de vibration peut avoir des conséquences néfastes sur la résistance et l’esthétique de la structure.
En ce qui concerne les matériels de vibration, ils existent en deux catégories principales : les vibrateurs internes et externes. Les vibrateurs internes sont généralement utilisés pour les structures plus épaisses, tandis que les vibrateurs externes sont plus adaptés pour les structures plus fines ou délicates. Choisir le bon type de vibrateur est crucial pour assurer une vibration efficace et uniforme du béton. Chaque aspect de ce processus joue un rôle crucial dans la garantie de la qualité et de la durabilité de la structure en béton armé.
Les surfaces de reprise de bétonnage jouent un rôle important dans la construction en béton armé. Leur emplacement doit être prévu lors du calepinage, c’est-à-dire lors de la planification de la disposition des éléments de construction. Ces surfaces doivent être rugueuses pour faciliter l’adhérence du béton, ce qui est essentiel pour la solidité et la durabilité de la structure. En effet, une bonne adhérence entre les différentes couches de béton assure une répartition uniforme des charges et prévient la formation de fissures ou de décollements. Ainsi, chaque aspect de ce processus, de la planification à la préparation des surfaces, contribue à la qualité et à la durabilité de la structure en béton armé.
Le décoffrage est une étape cruciale dans la construction en béton armé. On ne procède au décoffrage que lorsque la résistance à la compression du béton atteint une valeur suffisante, d’au moins 5 MPa. Dans des conditions moyennes, on peut estimer que cette résistance est atteinte 12 à 14 heures après la fin du bétonnage. Cependant, de nombreux paramètres peuvent influencer le délai de décoffrage, tels que la température, l’humidité, la qualité du béton, et le type de coffrage utilisé. Il est donc essentiel de surveiller attentivement ces facteurs pour assurer un décoffrage sûr et efficace. Chaque aspect de ce processus, de la préparation du béton au décoffrage, joue un rôle crucial dans la garantie de la qualité et de la durabilité de la structure en béton armé.
La cure du béton est une étape essentielle qui doit être mise en œuvre le plus tôt possible après le bétonnage. Cette procédure permet de maintenir l’humidité nécessaire pour la réaction d’hydratation du ciment, ce qui est crucial pour la résistance et la durabilité du béton.
Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour la cure :
Maintenir le coffrage en place pour limiter l’évaporation de l’eau.
Pulvériser un produit de cure sur la surface du béton. Ce produit forme une membrane imperméable qui retient l’eau dans le béton.
Apporter de l’eau par arrosage permanent. Cette méthode est efficace mais nécessite une surveillance constante pour s’assurer que le béton reste humide.
Mettre en place des bâches étanches, des géotextiles humides ou du polyane. Ces matériaux retiennent l’humidité et protègent le béton des variations de température.
La cure est particulièrement nécessaire pour les dalles et les chaussées, où la surface exposée à l’air est importante.
En somme, chaque aspect de ce processus, de la préparation du béton à la cure, joue un rôle crucial dans la garantie de la qualité et de la durabilité de la structure en béton armé.
Le béton armé offre de nombreux avantages dans la construction. Sa résistance à la traction et à la compression lui permet de supporter des charges lourdes, ce qui est essentiel dans la construction de structures de grande hauteur ou de grandes envergures. De plus, le béton armé est résistant au feu, ce qui améliore la sécurité des bâtiments. Il est également résistant aux intempéries et à la corrosion, ce qui prolonge la durée de vie des structures. Enfin, le béton armé est un matériau économique et facilement disponible, ce qui en fait un choix populaire pour de nombreux projets de construction.
Le béton armé est largement utilisé dans la construction de bâtiments et de structures en raison de sa résistance et de sa durabilité. Il est couramment utilisé dans la construction de gratte-ciel, de ponts, de barrages, de tunnels et de fondations. Les bâtiments en béton armé peuvent résister à des charges importantes et offrent une excellente résistance aux incendies, aux tremblements de terre et aux intempéries.
Dans le domaine des infrastructures et des travaux publics, le béton armé est utilisé pour construire des routes, des autoroutes, des pistes d’aéroport, des voies ferrées, des ports, des canaux et des stations d’épuration. Sa résistance à la compression et sa durabilité en font un choix idéal pour ces types de projets qui nécessitent des matériaux capables de résister à des conditions difficiles et à une utilisation intensive. Chaque aspect de ce processus, de la préparation du béton à la cure, joue un rôle crucial dans la garantie de la qualité et de la durabilité de la structure en béton armé.
Nous espérons que cette exploration vous a été instructive et utile. En somme, le béton armé est un matériau de construction polyvalent et durable, jouant un rôle crucial dans la construction moderne. Sa résistance, sa durabilité et sa disponibilité en font un choix idéal pour une variété de projets, des bâtiments et structures aux infrastructures et travaux publics. Que vous soyez un professionnel de la construction, un étudiant en ingénierie ou simplement intéressé par le sujet, nous espérons que les informations présentées ici vous ont permis d’approfondir votre compréhension. Merci de nous avoir accompagnés dans cette exploration.
