La densité du béton, définie comme le rapport de la masse au volume, est l’un des plus importants indicateurs physiques qui détermine en grande partie la résistance d’une structure de construction et joue un rôle clé sur le choix des matériaux en fonction du type de travaux à réaliser.
La densité, qui est un ratio sans unité, permet de calculer la masse volumique du béton, qui se mesure en kilogrammes par mètre cube (kg/m³). Ces deux caractéristiques sont déterminantes non seulement pour évaluer la résistance du béton, mais aussi pour juger de la qualité finale de la construction.
Sur cette page, vous trouverez des informations détaillées sur comment calculer la densité du béton, y compris des exemples de calculs et comment la masse volumique du béton est déterminée en fonction de la densité.
La densité a un impact direct sur la porosité et la résistance de la structure finie. Par exemple, un béton moins dense est idéal pour l’isolation thermique des bâtiments, tandis qu’un béton plus dense est privilégié pour la construction de structures à haute résistance. Plus la densité est élevée, plus la structure de construction est durable et résistante aux charges et à l’usure.
Dans le contenu suivant, vous découvrirez les facteurs qui influencent la densité du béton, tels que le type de granulat utilisé, la densité apparente, réelle, absolue du granulat et les proportions des différents composants du béton.
Enfin, la densité détermine la facilité de coulée du béton, la capacité des composants à se mélanger jusqu’à obtenir une homogénéité maximale, et la capacité de la structure à maintenir sa résistance sur de longues périodes.
Dans les sections suivantes, nous aborderons les différentes classes de bétons selon leur masse volumique, y compris le béton léger, le béton normal et le béton lourd. Chaque classe a ses propres caractéristiques, utilisations, avantages et inconvénients.
La densité est un ratio sans unité qui compare la masse d’un objet à sa taille. Dans le contexte du béton, cela impliquerait de comparer la masse volumique du béton à celle d’une référence, comme l’eau. Donc, pour obtenir la densité du béton, vous pourriez utiliser la formule suivante :
Densité relative = Masse volumique du béton / Masse volumique de l’eau ;
Dans ce cas, la densité relative serait sans unité, car les unités de masse volumique se compensent dans le ratio.
Voici comment vous pouvez procéder pour calculer la densité du béton :
La densité du béton est une mesure sans unité qui établit une comparaison entre la masse d’un objet et son volume.. Cependant, dans le contexte du béton et d’autres matériaux de construction, le terme “densité” est souvent utilisé pour désigner ce que l’on appelle techniquement la “masse volumique”, qui est la masse par unité de volume et se mesure en kg/m³.
Si vous avez calculé la densité du béton par rapport à une référence (comme l’eau) et que vous souhaitez convertir cette densité en masse volumique, vous pouvez utiliser la formule suivante :
Masse volumique du béton = Densité du béton * Masse volumique de l’eau
Par exemple, si la densité du béton est de 2.4 (ce qui signifie que le béton est 2.4 fois aussi dense que l’eau), et que la masse volumique de l’eau est de 1000 kg/m³, alors la masse volumique du béton serait de 2.4 * 1000 kg/m³ = 2400 kg/m³.
Cette méthode vous permet de calculer la masse volumique du béton à partir de sa densité relative.
Plusieurs facteurs peuvent influencer la densité du béton, notamment le type de granulat utilisé, la densité du granulat et les proportions des différents composants du béton. Le type de granulat a un impact direct sur la densité du béton car différents granulats ont des densités différentes. Par exemple, un granulat plus lourd comme le granit augmentera la densité du béton par rapport à un granulat plus léger comme le calcaire. De plus, les proportions des différents composants du béton, tels que le ciment, l’eau et les granulats, peuvent également affecter la densité du béton. Une plus grande proportion de ciment ou de granulat par rapport à l’eau peut augmenter la densité du béton.
Le type de granulat a une influence significative sur la masse volumique du béton. La densité d’un granulat dépend de plusieurs facteurs, notamment la nature du matériau, sa forme, sa granularité, son taux d’humidité et son taux de compactage.
Les granulats denses comme le gravier, le sable ou la pierre concassée augmentent la densité du béton. À l’inverse, l’utilisation de granulats légers comme la perlite, l’argile expansée ou le polystyrène expansé peut réduire considérablement la densité du béton, ce qui est bénéfique pour les applications nécessitant un poids réduit.
Un granulat anguleux ou fin aura tendance à avoir une densité plus élevée en raison de sa capacité à être compacté plus étroitement. De même, un granulat humide sera plus dense qu’un granulat sec car l’eau augmente la masse du granulat sans augmenter significativement son volume.
Enfin, un granulat fortement compacté aura une densité plus élevée car le compactage réduit le volume des vides entre les particules.
Chacun de ces facteurs doit être soigneusement pris en compte lors du choix du granulat pour obtenir la densité de béton souhaitée.
Voici quelques exemples, qui peuvent aider à choisir le type de granulat le plus approprié en fonction de l’application spécifique du béton.
Les bétons traditionnels pour chantiers ou usines de préfabrication, qui ont une densité de 2.2 à 2.4, utilisent généralement tous types de granulats, roulés ou concassés, avec une préférence pour les matériaux siliceux, calcaires ou silico-calcaires.
Les bétons apparents ou architecturaux, qui ont aussi une densité de 2.2 à 2.4, intègrent les mêmes granulats que les bétons traditionnels, mais sont enrichis de porphyres, basaltes, granites, diorites pour une grande variété d’aspects et de teintes.
Pour les applications routières, des granulats de toutes origines, roulés ou concassés, sont employés pour obtenir une densité de 2.2 à 2.3.
Les bétons légers pour structure sont fabriqués à partir d’argile ou de schiste expansé, ou de laitier expansé, pour obtenir une densité de 1.5 à 1.8.
Les bétons légers semi-isolants ou semi-porteurs sont constitués d’argile expansée, de pouzzolane, ou de ponce, pour obtenir une densité de 1.0 à 1.5.
Les bétons légers isolants sont composés de vermiculite, de liège, de bois, de polystyrène expansé, ou de verre expansé, pour obtenir une densité de 0.3 à 0.8.
Les bétons lourds sont élaborés à partir de corindon, de barytine, ou de magnétite, pour obtenir une densité de 3.0 à 5.0.
Les bétons réfractaires sont constitués de corindon, de déchets de produits réfractaires, ou de granulats spéciaux, pour obtenir une densité de 2.2 à 2.5.
Les bétons ou chapes pour dallages industriels, soumis à une usure significative, sont fabriqués à partir de corindon, de carborundum, ou de granulats métalliques, pour obtenir une densité de 2.4 à 3.0.
La densité d’un granulat peut être déterminée de plusieurs façons, chacune fournissant des informations utiles sur les caractéristiques du matériau. Ces mesures sont essentielles pour sélectionner le granulat approprié pour chaque utilisation spécifique du béton.
La masse volumique absolue, aussi appelée masse spécifique, est définie comme la masse du matériau sec qui occupe un volume unitaire, sans tenir compte des vides entre les particules. C’est une mesure fondamentale pour comprendre la composition et la qualité du granulat.
La masse volumique en vrac, ou masse apparente, est la masse du matériau sec qui occupe un volume unitaire, y compris les vides entre les particules. Elle est influencée par la compaction des grains, c’est-à-dire la façon dont les grains se distribuent et s’emboîtent les uns dans les autres. Pour les granulats roulés silico-calcaires, elle se situe généralement entre 1400 kg/m³ et 1600 kg/m³.
La masse volumique réelle du granulat est la masse du granulat qui occupe un volume unitaire, mais cette fois, les vides entre les grains sont exclus. En d’autres termes, c’est la masse du volume réellement occupé par les grains de granulat. Elle est nettement plus élevée que la masse volumique apparente, et peut varier de 2500 à 2600 kg/m³.
Les proportions des différents composants du béton, y compris le ciment, les granulats et l’eau, jouent également un rôle important dans la détermination de la densité du béton. Un mélange de béton avec une proportion plus élevée de ciment ou de granulats aura généralement une densité plus élevée. Inversement, l’augmentation de la proportion d’eau peut réduire la densité du béton, car l’eau a une densité inférieure à celle du ciment et des granulats. Cependant, il est important de noter que l’augmentation de la teneur en eau peut également réduire la résistance du béton, il est donc essentiel de trouver un équilibre approprié.
Selon la norme NF EN 206/CN, les bétons, utilisés dans les structures ou les composants structurels de bâtiments et de projets d’ingénierie civile, sont classés en trois catégories en fonction de leur masse volumique en kg/m³ : normale (entre 2 000 et 2600), lourds (supérieure à 2 600), et légèrs (entre 800 et 2 000).
De plus, cette norme, en se basant sur la masse volumique du béton, définit deux catégories de niveaux de résistance que le béton devrait atteindre après un délai de 28 jours. Ces catégories sont applicables à la fois aux bétons de masse volumique normale et lourds, et aux bétons légers.
Cette classification est essentielle pour déterminer l’utilisation appropriée du béton dans diverses applications de construction.
Tableau de résistance à la compression des bétons normales et lourds en PDF.
Tableau de résistance à la compression des bétons légers en PDF.
Le béton léger est un matériau de construction qui se distingue par sa masse volumique réduite, généralement comprise entre 800 et 2 000 kg/m³.
Il peut être réalisé en utilisant des granulats légers, tels que l’argile expansée, la perlite, le verre expansé ou la vermiculite, qui remplacent les granulats traditionnels, comme le gravier. Une autre méthode consiste à éliminer une grande quantité de sable parmi les granulats, ce qui crée de nombreux vides dans le béton. Enfin, le béton léger peut également être obtenu en incorporant une grande quantité d’air dans la pâte de ciment à l’aide d’adjuvants spécifiques.
Le résultat est un béton moins dense mais toujours résistant, qui peut être utilisé dans une variété d’applications de construction.
Il existe deux types principaux de bétons légers :
Bétons légers non structurels : Ces bétons sont souvent utilisés pour des applications spécifiques qui ne nécessitent pas une grande résistance structurelle. Par exemple, ils peuvent être utilisés pour le remplissage de tranchées, le calage, la propreté, ou encore pour réaliser des bétons caverneux avec des granulats non minéraux, aérés. Leur légèreté les rend faciles à manipuler et à mettre en œuvre.
Bétons légers structurels : Ces bétons sont conformes à la norme béton NF EN 206/CN et possèdent une bonne résistance mécanique malgré leur faible masse volumique. Ils sont donc parfaitement adaptés pour la création de chapes légères, la mise à niveau des dalles, l’isolation thermique et la protection acoustique des surfaces, la fabrication de structures porteuses telles que les linteaux ou les poutres allégées, la consolidation des fondations et le comblement des vides dans la structure.
L’utilisation du béton léger offre de nombreux avantages. Grâce à sa masse volumique réduite, le béton léger contribue à alléger les structures, ce qui est un atout majeur pour les constructions en hauteur ou sur des terrains à capacité portante limitée. En outre, il offre une isolation thermique et sonore de qualité supérieure.
Toutefois, l’emploi du béton léger comporte aussi certains inconvénients. Sa faible masse volumique peut entraîner une résistance mécanique plus faible par rapport aux bétons traditionnels, ce qui peut limiter son utilisation dans certaines applications structurelles. De plus, le coût des matériaux légers peut être plus élevé que celui des granulats traditionnels. Enfin, le béton léger peut nécessiter des techniques de mise en œuvre spécifiques pour garantir sa durabilité et sa performance.
Le béton de masse volumique normale, généralement compris entre 2200 et 2500 kg/m³, est aussi appelé béton standard. Il est produit en mélangeant des granulats traditionnels, tels que le gravier et le sable, avec du ciment et de l’eau.
Pour préparer 1 m³ de béton standard de masse volumique 2400 kg/m³, on utilise généralement les quantités suivantes :
Cependant, ces quantités peuvent varier en fonction des spécificités de votre projet. Pour obtenir la densité précise souhaitée du béton, nous vous recommandons d’utiliser notre outil de calcul dosage du béton. Cet outil vous permettra de déterminer les quantités exactes de chaque composant nécessaires pour obtenir la quantité de béton souhaitée.
Il existe deux types principaux de bétons de masse volumique normale :
Béton armé : Il s’agit de béton dans lequel sont incorporées des barres d’acier pour augmenter sa résistance à la traction. Il est utilisé dans les structures soumises à des charges importantes.
Béton non armé : Ce type de béton est utilisé dans les applications qui ne nécessitent pas une grande résistance à la traction, comme les trottoirs ou les allées.
Le béton normale, avec sa grande résistance, durabilité, économie et facilité de production en grandes quantités, est un choix privilégié pour de nombreux projets de construction.
Le béton standard est utilisé dans une grande variété d’applications de construction :
Fondations et structures porteuses : Grâce à sa grande résistance, il est souvent utilisé pour la construction de fondations et de structures porteuses, telles que les piliers, les poutres et les dalles.
Planchers et dalles : Il est également utilisé pour la construction de planchers et de dalles, offrant une surface solide et durable.
Murs et cloisons : En raison de sa résistance aux intempéries et à l’usure, le béton normale est souvent utilisé pour la construction de murs et de cloisons.
Le béton lourd est un matériau de construction qui se distingue par sa masse volumique élevée, généralement supérieure à 2600 kg/m³.
Il est produit en utilisant des granulats lourds, tels que la barytine, la magnétite, l’hématite ou le plomb, qui remplacent les granulats traditionnels, comme le gravier. Ces matériaux donnent au béton lourd sa densité caractéristique, ce qui le rend idéal pour des applications spécifiques où une masse volumique élevée est nécessaire.
Le béton lourd est utilisé dans une variété d’applications de construction, notamment :
Protection contre les radiations : En raison de sa haute densité, le béton lourd est souvent utilisé dans les constructions nécessitant une protection contre les radiations, comme les hôpitaux, les laboratoires de recherche et les centrales nucléaires.
Construction de barrages : Le béton lourd est également utilisé dans la construction de barrages, où sa densité élevée aide à résister à la pression de l’eau.
Fondations profondes : Dans les constructions de grande hauteur, le béton lourd peut être utilisé pour les fondations profondes, offrant une base solide et stable.
L’utilisation du béton lourd offre de nombreux avantages. Sa haute masse volumique permet d’augmenter la stabilité des structures, ce qui peut être particulièrement bénéfique dans les constructions de grande hauteur. De plus, il possède d’excellentes propriétés de protection contre les radiations. Sa densité élevée permet également de réduire les vibrations, ce qui peut être utile dans les environnements sensibles au bruit.
Cependant, l’utilisation de ce type de béton présente également certains inconvénients. Sa haute masse volumique peut rendre le transport et la manipulation du matériau plus difficiles et plus coûteux. De plus, en raison de sa densité, il peut nécessiter des fondations plus solides pour supporter son poids. Enfin, bien qu’il soit résistant, ce matériau peut être plus susceptible à certaines formes de dégradation, comme la corrosion des armatures en acier, surtout s’il n’est pas correctement entretenu.
