PROCÉDURE DE CONTRÔLE DES BÉTONS SUR CHANTIER
Y. BENNACentre National d‘Etudes et de Recherches
Intégrées du Bâtiment (CNERIB), Souidania, [email protected]
Ministère de l’Habitat et de l’UrbanismeMinistère de l’Habitat et de l’UrbanismeCentre National d’Études et de Recherches Intégrées du BâtimentCentre National d’Études et de Recherches Intégrées du Bâtiment
INTRODUCTION
Béton matériau destiné à réaliser des ouvrages dans le domaines des BTPH.
Sa fabrication sur chantier nécessite des moyens de mise en œuvre appropriés pour s’assurer qu’il possède les performances nécessaires : Contrôle continu du béton
Quelle est la procédure de contrôle et quelles sont les exigences demandées?
Procédure de contrôle
• Phase avant fabrication • Phase en cours de fabrication• Phase en cours de mise en œuvre
Procédure de contrôle
• Phase avant fabrication
– Essai d’ étude de composition – Essais de convenance– Essais de contrôle
Dossier d’étude
• Essai réalisé en laboratoire avec constituants utilisés sur le chantier
• Définit la formulation du béton appropriée en tenant compte à la fois des caractéristiques demandées et des conditions de mise en œuvre.
• Permet de déterminer d’après la formulation appliquée le dosage précis de chaque constituant entrant dans la composition du béton envisagée.
• Les dosages établis sur des matériaux à l’état sec.
Dossier d’étude
• Principaux facteurs à prendre en compte:
– nature de l’ouvrage (massif, élancé et de faible épaisseur, etc.)– Classe d’exposition ( choix des constituants)– Résistance caractéristique– Dimension maximale des granulats – Densité du ferraillage – Mode de mise en place (béton pompé ou coulé en place.). – Durée du transport – Consistance du béton
Épreuve de convenance
• Essai ayant pour but de vérifier qu’avec les moyens du chantier, on peut réaliser la composition de béton réalisée lors de l’essai d’étude.
• Il a également pour but de vérifier que
les quantités des constituants prévues correspondent bien à un mètre cube de béton mis en oeuvre.
Essai de contrôle
• Vérifier la régularité de la fabrication et si les caractéristiques exigées sont bien respectées sur le chantier.
• Afin de parvenir à assurer un contrôle efficace, il est recommandé de mettre en place une procédure de contrôle qui s’avère très pratique sur le chantier notamment lorsque les quantités de bétons fabriquées sont importantes en volume.
Phase en cours de fabrication
• Vérification des constituants• Contrôle du béton frais • Contrôle du béton durci • Vérification des équipements
Vérification des constituants
• Ciment : NA 442• Eau : NA 1966• Granulats : NA 5113• Adjuvant : NA 774• Additions : NA 16002
Contrôle du béton frais et durci
• Consistance• Résistance• Masse volumique
Phase en cours de mise en œuvre
• Contrôle de la résistance en compression et critère de conformité
• Contrôle de production
Contrôle de la résistance à la compression selon NA 16002
• Repose sur une analyse statistique des résultats • Rc jugée par rapport aux critères de conformité.
Critères de conformité pour les résultats d’essai de résistance à la compression
Production continue
Critère 1 Critère 2Moyenne de n résultats
(fcm) [MPa]Chaque résultat individuel
d’essai (fci) [MPa]Au moins
15 résultats fcm ≥ fck + 1,48 σ fci≥ fck – 4
Contrôle de la résistance à la compression selon NA 16002
Nombre de résultats d’essai de résistance pour
un béton produit
Critère 3Moyenne des résultats d’essais
bruts (fcmi) pour un béton produit [MPa]
2 fcmi ≥ fck-1,03 fcmi ≥ fck+1,04 fcmi ≥ fck+2,05 fcmi ≥ fck+2,56 fcmi ≥ fck+3,0
Contrôle de la résistance à la compression selon NA 16002
• fcm : moyenne des résistances en compression de l'ensemble des échantillons ;
• σ : écart type généralement pris égal à 3 MPa;• fcmi : moyenne des résistances en compression de trois
éprouvettes ;• fci : valeur individuelle de la résistance à la compression ;• fck : résistance caractéristique spécifiée du béton
Contrôle de la résistance à la compression selon NA 16001
Constance de la qualité
0,63 * σ < s15 < 1,37 *σ
σ est estimée à 3 MPa et l’écart-type s est calculé sur les quinze derniers résultats. La conformité est établie si la relation ci-dessus est vérifiée
Exemple: cas d’un chantier
nb d'éch Classe fck fci28(MPa) fci28>fck-4 f cmoy fci28>fck+k
1,00 C25/30 25 22,50 ok
21.83fci28>fck+1
262,00 C25/30 25 23,00 ok
3,00 C25/30 25 20,00 non
1,00 C25/30 25 28,00 ok
28.1fci28>fck+3
28
2,00 C25/30 25 32,00 ok
3,00 C25/30 25 26,00 ok
4,00 C25/30 25 26,00 ok
5,00 C25/30 25 28,50 ok
1,00 C25/30 25 36,50 ok
37.62fci28>fck+1
262,00 C25/30 25 41,35 ok
3,00 C25/30 25 35,00 ok
1,00 C25/30 25 25,00 ok
30.15fci28>fck+1
262,00 C25/30 25 34,10 ok
3,00 C25/30 25 26,50 ok
4,00 C25/30 25 35,00 ok
ExempleLes deux relations suivantes sont à vérifier :
fcm ≥ fck + 1,48 σ
0,63 σ < s15 < 1,37 σ
σ = 3 MPa
fcm ciblée =25 +1,48 *3 = 29,44 MPa
fcm obtenue = 29.43 MPa
Ecart type « s15 » = 5.20 MPa
il faut que fcm obtenue fcm ciblée.
3.23 < s15 < 4.11
CONTRÔLE DE PRODUCTION
1.Contrôle : matériaux / équipements / procédés de production et propriétés du
béton
2. Contrôle béton
Essais de contrôle du béton
• Essais destructifs • Essais non destructifs
Normes d’essais et norme d’évaluation des résistances mécaniques
Essais destructifs • RESISTANCE A LA COMPRESSION(NA 5075 Essai sur béton durci — Résistance à la compression des
éprouvettes.)
• Corps d’épreuve– Cylindre – Cube – Carotte (remis par le client)
Essais destructifs
• La résistance à la compression du béton est déterminée à 28 jours d’âge
• La résistance obtenue est désignée par fc28 = F/A
AFfc AFfc
Essais destructifs
Relation entre fckcyl et fckcub (NA 16002)
Classe C16/20 C20/25 C25/30 C30/37 C35/40 C40/45
fck cyl. (MPa) 16 20 25 30 35 40 fck cube (MPa) 20 25 30 37 45 50
Essais destructifs
Moules pour éprouvettes de béton
Essais destructifs
CAROTTAGE :
• Prélèvement d’éprouvettes de béton sur l’ouvrage (NA 5071: Essais pour béton dans les structures — Carottes — Prélèvement, examen et essais en compression.)
• Choix de l’emplacement • Zone sans armatures
Essais destructifs
CAROTTAGE : paramètres influents
• Dimensions de l’éprouvette• Diamètre maximal des granulats• Élancement (rapport L/D)• Conditions de conservation
Essais destructifs
CAROTTAGE : Exigences sur dimensions
• Diamètre Dcar > 3 Dmax (granulat)• Rapport L/D = 2 si comparaison cylindre• Rapport L/D = 1 si comparaison cube
Rapport L/D Facteur de correction de la résistance
1.75 1.50 1.25 1.00
0.98 0.96 0.93 0.87
Correction sur élancement
Essais destructifsCAROTTAGE :
Résistance à la compression fc = F/A
Facteur de correction– si D > 95 mm pas de correction– si D< 95 mm appliquer un facteur de correction
Interprétation (NA 17004)• Fmoy 85 % fck
Essais non destructifs
Méthode aux ultrasons Méthode par le scléromètre
Méthode aux ultrasonsNA 5027 Essais pour béton dans les structures —Détermination de la vitesse de propagation du son.
• Permet de déterminer la vitesse de propagation d’ondes longitudinales à travers un élément en béton.
N.B : • Utilisé pour évaluer l'homogénéité du béton in situ, pour délimiter des zones
ou surfaces de faible qualité ou des détériorations de la structure du béton.
• Ne peut pas se substituer aux essais pour la détermination de la résistance du béton à la compression ;
Méthode par le scléromètre
NA 2786 : Essais pour béton dans les structures — Essais non destructifs — Détermination de l'indice de rebondissement.
Spécifie une méthode permettant de déterminer l'indice de rebondissement d'une surface de béton durci, à l'aide d'un marteau en acier projeté par ressort.
• N.B : • Utilisé pour évaluer l'homogénéité du béton in situ, pour délimiter des zones ou
surfaces de faible qualité ou des détériorations de la structure du béton.
• Ne peut pas se substituer aux essais pour la détermination de la résistance du béton à la compression ;
Évaluation de la résistance à la compression sur site des structures en béton(NA 17004)
Lorsqu'une structure existante doit être modifiée ou redimensionnée ;
• En cas de doute du fait d’une mauvaise exécution ou de la dégradation du béton
• En cas de non conformité de la résistance à la compression obtenue sur des éprouvettes normalisées ;
Essai réalisé sur carotteEssai combiné
Exigences relatives à la résistance caractéristique minimale à la compression sur site par rapport aux classes de résistance
conformes à la NA 16002
Évaluation de la résistance à la compression sur site des structures en béton(NA 17004)
Évaluation de la résistance caractéristique à la compression sur site par l'essai sur carottes
Évaluation de la résistance caractéristique à la compression sur site par des méthodes indirectes
Évaluation dans le cas où la conformité du béton fondée sur des essais normalisés est remise en question
Évaluation de la résistance à la compression sur site des structures en béton(NA 17004)
• Évaluation de la résistance caractéristique à la compression sur site par l'essai sur carottes
• Approche A (15 carottes)
Valeur la plus faible entre :
f ckis = f m(n) is - 1,48 x sou
f ck is = fis faible + 4
• f m(n) is : moyenne des résistances en compression de l'ensemble des échantillons ;• s : écart type de l'ensemble ou pris égal à 2 MPa;• fis faible : valeur faible de la résistance à la compression ;• fck is : résistance caractéristique spécifiée du béton in situ.
Exemple : Approche A (15 carottes)
17,919,623,923,628
23,217,721,925
22,424,424,622,822,725,4
Moy = 22,87 S = 2,68
f ck is = 22.87 - 3.96 = 18.91MPaouf ck is = 17.7 + 4 = 21.7 MPa
f ck is ≥ 21 MPa
Évaluation de la résistance à la compression sur site des structures en béton(NA 17004)
• Évaluation de la résistance caractéristique à la compression sur site par l'essai sur carottes
• Approche B ( 3 à 14 carottes)Valeur la plus faible entre :
f ck is = f m(n) is - kOu
f ck is = fis faible + 4
• f m(n) is : moyenne des résistances en compression de l'ensemble des échantillons ;
• fis faible : valeur faible de la résistance à la compression ;• fck is : résistance caractéristique spécifiée du béton
Exemple : Approche B ( 3 à 14 carottes)
21,27
13,89
22,29
14,64
22,27
19,36
20,57
15,61
21,21
17,28
25,27
f m(n) is = 19,42 MPa
k = 5 MPa
f ck is = 19.42 - 5 = 14.42 MPa
Ou
f ck is = 13.89 + 4 = 17.89 MPa
f ck is ≥ 21 MPa
Évaluation de la résistance à la compression sur site des structures en béton(NA 17004)
Évaluation de la résistance caractéristique à la compression sur site par des méthodes indirectes
Variante 1 — Corrélation directe avec des carottes
Variante 2 — Étalonnage avec des carottes pour un intervalle de résistance limité en utilisant une relation établie
Évaluation de la résistance à la compression sur site des structures en béton(NA 17004)
Évaluation de la résistance caractéristique à la compression sur site par des méthodes indirectes
Variante 1 — 18 couples de résultats (18 résultats d’essais sur carotte et 18 résultats d’essais indirects).
Tracer sur un graphique la courbe fcarotte = f (indirect) et Établir la courbe de tendance
Évaluation de la résistance à la compression sur site des structures en béton(NA 17004)
f ckis = f m(n) is - 1,48 x sou
f ck is = fis faible + 4
s : écart type de l'ensemble ou pris égal à 3 MPa;
À comparer au tableau 1
l’évaluation pour chaque zone d’essai doit être fondée sur au moins 15 aires d’essai
14
16
18
20
22
24
26
28
30
3400 3600 3800 4000 4200 4400
Évaluation de la résistance à la compression sur site
Évaluation de la résistance à la compression sur site des structures en béton(NA 17004)
Variante 2 — au moins 09 couples de résultats
a) Choisir une zone d’essai comportant au moins neuf aires d’essai.
b) À chaque aire d’essai, obtenir un résultat d’essai de scléromètre ou de vitesse de propagation du son selon le cas (R ou V).et déterminer fR sur sur la courbe de base
c) A chaque aire d’essai, prélever et soumettre à l’essai une carotte (fis).e) Pour chaque aire d’essai, déterminer la différence de la résistance sur site entre
la valeur mesurée sur la carotte et la valeur donnée par la courbe de base,
ris fff
Courbe de base pour l’essai au scléromètre
R Indice de rebondissement déterminé selon NA 2786
Évaluation de la résistance à la compression sur site des structures en béton (NA 17004)
Variante 2 — au moins 09 couples de résultats
Calculer : moyenne des ‘n’ résultats s, écart type
Calculer la valeur, Δf, selon laquelle la courbe de base doit être décalée, à partir de :
ris fff
)n(mf
s x kff )n(m
Principe servant à l’obtention de la relation entre la résistance à la compression sur site et les données d’essais indirects
1 : Courbe de basef : Différence entre la résistance individuelle des carottes et la valeur de résistance selon la relation de base 2 : Δf Valeur du décalage de la courbe de base3 : Relation entre la méthode d’essai indirecte et la résistance à la compression
sur site pour le béton particulier étudié
R fr fis f = fis - fr35 25 28 330 18 23,2 5,226 10 17,7 7,729 18 21,9 3,932 20 25 530 18 22,4 4,432 20 24,4 4,432 20 24,6 4,630 18 22,8 4,8
fm(n) 4,78s 1,28
f = fm(n) - 1,67 x 1,28 = 2,64
Évaluation de la résistance à la compression sur site des structures en béton (NA 17004)
Variante 2 — Estimation de la résistance à la compression sur site (comme variante 1)
l’évaluation pour chaque zone d’essai doit être fondée sur au moins 15 aires d’essai
f ckis = f m(n) is - 1,48 x sou
f ck is = fis faible + 4
s : écart type de l'ensemble ou pris égal à 3 MPa;
À comparer au tableau 1
Évaluation de la résistance à la compression sur site des structures en béton(NA 17004)
Évaluation dans le cas où la conformité du béton fondée sur des essais normalisés est remise en question
• au moins 15 résultats d’essais sur carottes
f m(n) is ≥ 0.85 (f ck + 1,48 x s)Et
fis faible ≥ 0.85 (f ck – 4)
Exemple :
17,919,623,923,628
23,217,721,925
22,424,424,622,822,725,4
Moy = 22,87
s = 2,68
22.87 ≥ 0.85 (25+ 3.96)= 24.6
Et
17.7 ≥ 0.85 (25– 4)= 18.85
CONCLUSION
• Le contrôle est un moyen pour vérifier le niveau de performance, puis le niveau de qualité, requis pour les bétons.
• Le contrôle étant un moyen pour réguler la qualité d’une production.
• La rigueur du contrôle dépend, d’une part, de la qualité de prestation des entreprises (contrôle interne), et d’autre part, de l’importance du projet.
• Le niveau de contrôle est exprimé par le type d’essai à réaliser, la taille des prélèvements, la fréquence des prélèvements et les critères de conformité.