Le béton est un mélange de plusieurs composants : ciment, eau, air, granulats et, le plus souvent, adjuvants qui doivent constituer un ensemble homogène. Les composants sont très différents : leurs masses volumiques vont, dans les bétons courants, de 1 (eau) à 3 (ciment) t/m³ ; les dimensions de leurs grains s’échelonnent de 0,5 µm (grains les plus fins du ciment) à 25 mm (gravillons).

Dans les bétons où une très grande compacité est recherchée (bétons HP par exemple), la dimension des éléments les plus fins peut descendre en dessous de 0,1 µm (fillers, fumée de silice).

De même les granulats très légers ont des masses volumiques inférieures à 100 kg/m³.

La pâte (ciment + eau), élément actif du béton enrobe les granulats. L’objectif est de remplir les vides existants entre les grains. La pâte joue le rôle de lubrifiant et de colle.

La confection d’un béton approprié à sa destination consiste, à partir d’études graphiques ou expérimentales, à déterminer la composition granulaire et le dosage des divers constituants.

■ Le ciment

Le choix du type de ciment et son dosage dépendent à la fois des performances recherchées (résistance mécanique, résistance aux agents agressifs, apparence) et de la nature des autres composants (granulométrie des granulats).

Dosage en ciment : les critères
Le dosage en ciment est un choix délicat qui dépend de plusieurs critères tels que le type de béton, la destination de l’ouvrage, la résistance requise, les granulats utilisés...
Le dosage n’est pas déterminé par un calcul théorique absolu, mais il résulte de l’application de règles dont la valeur a pu être appréciée à l’usage et vérifiée expérimentalement.

Dosage en ciment et résistances mécaniques
Le dosage en ciment a une influence directe sur les résistances mécaniques du béton. Toutes autres conditions égales par ailleurs, on peut dire que dans une certaine plage (150 à 400 kg/m3 de béton) la résistance est sensiblement proportionnelle au dosage en ciment C.

■ L’eau

Nécessaire à l’hydratation du ciment, elle facilite aussi la mise en œuvre du béton (effet lubrifiant) dans la mesure où on n’abuse pas de cette influence par un excès d’eau qui diminue les résistances et la durabilité du béton.
L’eau doit être propre et ne pas contenir d’impuretés nuisibles (matières organiques, alcalis). L’eau potable convient toujours. Le gâchage à l’eau de mer est à éviter, surtout pour le béton armé. La quantité d’eau varie avec un très grand nombre de facteurs (teneur en ciment, granulats, consistance recherchée du béton frais) ; elle est en général comprise entre 140 et 210 l/m³. Il convient de tenir compte de l’eau apportée par les granulats. Il est souvent utile de contrôler la plasticité à l’aide d’essais simples connus.
Le rapport E/C est un critère important des études de béton ; c’est un paramètre essentiel de l’ouvrabilité du béton et de sa qualité : résistance mécanique à la compression, durabilité.

■ Les granulats

On peut distinguer les granulats naturels (roulés ou concassés) et artificiels. La gamme des granulats s’est considérablement étendue ; à côté des granulats courants, des granulats spéciaux sont apparus pour des usages spécifiques :
• durs pour des bétons soumis à une forte usure : sols industriels, routes à grande circulation ;
• légers pour isolation thermique et allègement des structures ;
• réfractaires, à faible coefficient de dilatation thermique ;
• colorés pour les bétons apparents.
Les granulats doivent être des matériaux de qualité et satisfaire notamment deux exigences :
– la propreté, particulièrement importante pour les sables ; la teneur en fines argileuses doit être strictement limitée ;
– la granulométrie, propriété géométrique essentielle d’un granulat, dont le bon choix est déterminant dans la recherche d’un béton compact.
Les granulats utilisés pour réaliser un béton doivent permettre d’une part de remplir correctement et en totalité le moule ou le coffrage et, d’autre part, d’assurer un enrobage correct des armatures.
En outre, au voisinage des parois, les distances entre les plus gros grains laissent des vides plus importants que dans la masse du béton. Il est donc nécessaire de délimiter la taille maximale des grains en tenant compte de ce phénomène.
La satisfaction de ces exigences impose une limitation de dimension pour le plus gros granulat (D) en fonction de :
• la plus petite dimension de l’ouvrage «h» : D < 0,25 h
• l’espacement entre les deux armatures les plus rapprochées « e » : D < e – 0,5 (en cm) ;
• l’enrobage des armatures « d » : D < 0,65 d.

■ Les adjuvants

Les adjuvants sont de plus en plus utilisés. Ils modifient les propriétés des bétons – et des mortiers – auxquels ils sont ajoutés.
Par exemple, l’emploi des plastifiants-réducteurs d’eau et des superplastifiants facilite la mise en place du béton dans les pièces minces fortement armées, ainsi que la réalisation des bétons de hautes performances.
Les accélérateurs de prise facilitent le bétonnage par temps froid, tandis que les retardateurs de prise sont utiles pour le bétonnage par temps chaud.

à voir aussi dans le cours Matériaux de construction le béton armé :

• Qu'est-ce que le béton ?




• Propriétés des bétons et pourquoi armer le béton ?




• Les aciers d'armature




• La liaison béton-acier et les dispositions constructives d'armature