A d j u v a n t s d u b é t o n : C ’ e s t t o u t e l a d i f f é r e n c e

1. A d j u v a n t sd u b é t o n : C ’ e s t t o u t el a d i f f é r e n c e Le SYNAD est affilié à la Fédération européenne des Adjuvants www.synad.fr

2. GÉNÉRALITÉS SUR LE BÉTON LE CIMENT LES GRANULATS L’EAU LES ADJUVANTSPlastifiants – Superplastifiants - Accélérateurs de prise – Accélérateurs de durcissement – Retardateurs de prise – Hydrofuges de masse – Entraîneurs d’air UTILISATIONSBAP/BAN – BHP – BUHP – Béton Fibré – Bétonnage par temps chaud – Bétonnage par temps froid – Béton Lourd – Béton Léger – Béton Hydrofugé – Béton Immergé – Béton de remblais – Béton Coloré

3. Généralités sur le béton

4. Le béton est le matériau composite le plus utilisé dans le monde ! Façonnable à volonté Façonnable à température ambiante Ne nécessite pas de cuisson Accessible à tous Il peut être : Coulé sur place ou Préfaçonné (préfabrication d’éléments) Généralités sur le béton

5. Granulats 60 à 70% du volume + Eau14 à 22% du volume + Adjuvantinférieur à 2% du volume + Air 1 à 6% du volume + Généralités sur le béton Les 5 constituants du Béton Ciment 7 à 14% du volume

6. L’adjuvant est un composant à part entière du Béton Généralités sur le béton

7. Généralités sur le béton Formulation du Béton Principe fondamental • Formuler un béton consiste à intégrer des paramètres essentiels tels que : • la qualité des matériaux disponibles, • la nature du projet à réaliser, • les moyens de mise en œuvre disponibles sur le site, • la qualité de l’environnement dans lequel va “vivre” l’ouvrage à réaliser, • les conditions de mise en œuvre (besoins d’ouvrabilité, résistance aux jeunes âges, …), • les délais de réalisation. • En vue de satisfaire aux objectifs : • de durabilité, • d’esthétique, • de résistance mécanique, • d’étanchéité, • …

8. Le Ciment

9. CALCAIRE 75% MÉLANGE ETHOMOGÉNEISATION STOCKAGE BROYAGE ARGILE 25% FOUR1450°C CLINKER BROYAGE CIMENT Le Ciment Fabrication REFROIDISSEMENT Ajouts éventuels de constituants tels que :• fillers• cendres volantes • laitiers • pouzzolanes • fumées de silice Ajout du régulateur de prise (Gypse)

10. Le Ciment Fabrication

11. Le Ciment Fabrication

12. Famille de ciments Il existe : CEM I : ciment Portland CEM II : ciment Portland composé CEM III : ciment de haut fourneau CEM IV : ciment pouzzolanique CEM V : ciment au laitier et aux cendres Noms des constituants principaux S : laitier granulé de hauts fourneaux V : cendres volantes siliceuses W : cendres volantes calciques L ou LL : calcaire (en fonction du taux de carbone organique) D : fumée de silice P ou Q : matériaux pouzzolaniques T : Schiste calciné Quantité de constituants principaux autres que le clinker (en % d’ajout) A : de 6 à 20% B : de 21 à 35 % C : de 36 à 65 % (laitier pour les CEM III) Classes de résistance (résistance caractéristique minimum à 28 jours exprimée en MPa) : 32,5 ou 42,5 ou 52,5 Sous-classes de résistance (résistance caractéristique minimum à 2 jours exprimée en MPa). N : Normal R : Rapide Ciment avec au moins 2 constituants principaux autres que le clinker Caractéristiques complémentaires PM : ciment pour travaux à la mer ES : ciment pour travaux en eau à haute teneur en sulfates CP : ciment à faible chaleur d’hydratation initiale et à teneur en sulfures limitée Le Ciment Exemple de dénomination CEM II / B - M (S-V) 42,5N PM-ES-CP2* * Voir la norme française du ciment NF EN 197-1

13. Le Ciment Désignation des constituants De 1994 à 2001 NF P 15-301 Depuis 2001 NF EN 197-1 Ciment Portland CPA - CEM I Ciment Portland CEM I Ciment Portland CEM II / A ou B-S au laitier Ciment Portland CEM II / A-D à la fumée de silice Ciment Portland CEM II / A ou B-P à la pouzzolane CEM II / A ou B-Q Ciment Portland CEM II / A ou B-V aux cendres volantes CEM II / A ou B-W Ciment Portland CPJ - CEM II/AouB composé Ciment Portland CEM II / A ou B-T au schiste calciné Ciment Portland CEM II / A ou B-L au calcaire CEM II / A ou B-LL (*) Les constituants autres que le clinker, sont identifiés par leur symbole entre parenthèses. Exemple : (S-V-L). Ciment Portland CEM II / A ou B-M(*) composé

14. Le Ciment Désignation des constituants (suite) De 1994 à 2001 NF P 15-301 Depuis 2001 NF EN 197-1 Ciment de haut fourneau CHF-CEM III/A ou B CLK-CEM III/C Ciment de haut fourneau CEM III / A,B ou C Ciment pouzzolanique CPZ-CEM IV/A ou B Ciment pouzzolanique CEM III / A ou B (*) Ciment au laitier CLC-CEM V/A ou B et aux cendres Ciment composé CEM V / A ou B (*) Ciments blancs : Ce sont des ciments courants qui bénéficient d’une garantie de blancheur de la part du fabricant. (*) Les constituants autres que le clinker, sont identifiés par leur symbole entre parenthèses. Exemple : (S-V-L).

15. Le Ciment Catégories et Classes CIMENT Nouvelle norme NF EN 197-1 (2001) des ciments courants TYPES CLASSES DE RÉSISTANCE Ciments les plus couramment utilisés en France CEM I : CEM II / A : CEM II / B : CEM III / A : CEM III / B : CEM III / C : 32,5 N ou R (normal ou rapide) 42,5 N ou R (normal ou rapide) 52,5 N ou R (normal ou rapide) ≥ 95% de clinker + constituants de 80 à 95% de clinker + constituants de 65 à 79% de clinker + constituants de 35 à 64% de clinker + constituants de 20 à 34% de clinker + constituants de 5 à 19% de clinker + constituants

16. Le Ciment Utilisations CIMENT Usages • CEM IBéton armé en général coulé sur place ou préfabriqué. • Béton précontraint. Décoffrage rapide, mise en service rapide • Bétonnage jusqu’à une température extérieure entre 5 et 10° C. • Béton étuvé ou auto-étuvé. • CEM II / A ou B Ces ciments sont les plus couramment utilisés • CEM II/A ou B classe R : travaux nécessitant une résistance initiale élevée (décoffrage rapide par exemple). • Béton en élévation, armé ou non, d’ouvrages courants. • Fondations ou travaux souterrains en milieux non agressifs. • Dallages, sols industriels. • Maçonneries. • Stabilisation des sols. (de préférence classe R).

17. Le Ciment Utilisations CIMENT Usages • CEM III / A,B ou CTravaux souterrains en milieux agressifs (terrains gypseux, eaux • CEM V / A ou B d’égouts, eaux industrielles…). • Ouvrages en milieux sulfatés : les ciments utilisés sont tous ES, ciments pour travaux en eaux à haute teneur en sulfates, en conformité à la norme NF P 15-319. • Travaux à la mer : les ciments utilisés sont tous PM, ciments pour travaux à la mer, en conformité à la norme NF P 15-317. • Bétons de masse. • Travaux en béton armé ou non, hydrauliques et souterrains (fondations). • Travaux nécessitant une faible chaleur d’hydratation. • Stabilisation des sols.

18. Le Ciment Autres Ciments Ciment prompt (NF P15-314) résistance aux eaux séléniteuses et eaux acides Ciment alumineux fondu (NF P15-315) par temps froid jusqu’à -10°C pour les bétons réfractaires jusqu’à 1300°C Ciment à maçonner (NF P15-307) Les ciments pour : Travaux à la mer PM (NF P15-317) Travaux en eaux à haute teneur en sulfates ES (NF P15-319) Le béton précontraint CP (NF P15-318)

19. Les Granulats

20. Les Granulats Définition On appelle granulats les matériaux d’origine minérale, gravillons, sables, sablons et fillers qui entrent dans la composition des bétons. Ils sont spécifiés dans la norme XP P 18-540 «granulats»

21. Les Granulats Nature - Roches meubles Silices Mixte : silico-calcaires Les plus utilisés - Calcaires massifs - Eruptives Basaltes Granits Porphyres Diorites - Métamorphiques Quartzites Schistes Marbres et Gneiss La masse volumique réelle de ces granulats est comprise entre 2,5 et 2,9 g/cm3.

22. Les Granulats Catégories Granulats Obtenus par A partir de Roulés CriblageLavage Matériaux alluvionnaires Concassés Concassage Roches éruptives Criblage Sédimentaires Métamorphiques Lavage

23. Les Granulats Autres Granulats - Légers : Argile expansée, pouzzolane, billes de verre. - Lourds : Barytes, hématites, laitiers. - Matériaux de recyclage : Granulats à base de matériaux recyclés (bétons, briques, …). Autres Constituants Polystyrène, copeaux de bois ...

24. Les Granulats Catégories Fillers D < 2 mm avec plus de 70% ≤ 0,063 mm Sablons D ≤ 1 mm avec moins de 70% ≤ 0,063 mm Sables 1 mm < D ≤ 6,3 mm Gravillons (d,D) d ≥ 1 mm et D ≤ 125 mm

25. SABLES FINS MOYENS GROS 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Les Granulats Module de finesse d’un sable Le module de finesse d’un sable est égal au 1/100 de la somme des refus cumulés, exprimés en pourcentage sur les tamis suivants : 0.16 - 0.315 - 0.63 - 1.25 - 2.5 - 5 Exemple : Sable Fin : MF = 1.8 Sable Normal : MF = 2.5 Sable Grossier : MF = 3.2 A= préférentielMod. finesse 2,20 à 2,80 B= trop fin Mod. finesse 1,80 à 2,20 (augmentation dosage en eau) B TAMISATS en % A C C = trop grossierMod. finesse 2,80 à 3,20 (manque ouvrabilité)

26. Les Granulats Influence du rapport G/S (dans la formulation des bétons courants) (G = % de gravillons > 5mm et S = % de sable passant à 5mm). Le G/S influe sur : Compacité : légèrement plus élevée pour G/S supérieur à 1,2. Résistance à la compression : meilleure pour G/S supérieur à 1,2. Ouvrabilité : un peu moins bonne pour G/S supérieur à 1,2. Pour les bétons courants il convient de ne pas dépasser un G/S supérieur à 1,2. La coupure entre le sable et le gravillon se fait à 5 mm.

27. L’Eau

28. L’ Eau Définition NORME NF P18-303 Seule l’eau potable peut être reconnue pour la fabrication du béton. L’eau de mer est interdite pour les bétons armés et précontraints. Toutes les eaux usées, de rejets industriels, de ruissellements doivent faire l’objet d’un contrôle selon la norme NF. La teneur en chlorure dans l’eau ne doit jamais excéder 500 mg/litre. HYDRATATION : L’hydratation s’accompagne d’un dégagement de chaleur. POUR HYDRATER 100 KG DE CIMENT SEULEMENT 25 L D’EAU SONT NÉCESSAIRES.

29. L’ Eau Son Rôle Permettre l’hydratation de la pâte de ciment. Mouiller la surface des granulats pour que la pâte de ciment puisse y adhérer. Favoriser la maniabilité du béton (essai slump-test, par exemple).

30. Eau Ciment Influe sur Exemples : = 0,3  bétons BUHP ou BHP = 0,5  bétons courants > 0,6  à éviter EC EC EC L’ Eau Un rapport important dans la formulation Résistance mécanique Porosité Retrait

31. 100% -10 -20 -30 -40 RESISTANCE % -50 -60 -70 -80 -90 AJOUT D’EAU -100 +20% +33% +60% +100% quantité optimale L’ Eau Illustration de l’incidence du dosage en eau Une modification du dosage en eau par rapport à la quantité optimale entraîne une incidence importante sur les résistances mécaniques

32. L’ Eau Phénomène de fissuration du béton due à l’excès d’eau

33. L’ Eau Phénomène de fissuration du béton due à l’évaporation de l’eau (importance de la cure)

34. Les Adjuvantsdu Béton Les Adjuvantsdu Béton Les Adjuvantsdu Béton

35. Adjuvants Définition NORME NF EN 934-2 (avril 1998) L’adjuvant est un produit incorporé au moment du malaxage du béton à un dosage inférieur ou égal à 5 % en masse du poids de ciment du béton, pour modifier les propriétés du mélange à l’état frais et / ou à l’état durci. Chaque adjuvant est défini par une fonction principale et une seule. Un adjuvant peut présenter une ou plusieurs fonctions secondaires.

36. Adjuvants Historique Vers 1850 Découverte des ciments PORTLAND. 1910-1920Apparition des HYDROFUGES et ACCÉLÉRATEURS à base de chlorure de calcium. 1930 Naissance des ENTRAÎNEURS D’AIR - ANTIGELS - PRODUITS DE CURE. 1932-1934Apparition des PLASTIFIANTS à base de lignosulfonates (sous produits de la fabrication de la pâte à papier). Naissance des FLUIDIFIANTS à base de naphtalène (brevetés aux USA en 1932) et du premier FLUIDIFIANT (breveté en 1934) à base d’acide polyhydroxycarboxylique. 1950 Apparition des RÉDUCTEURS D’EAU à base de mélamines. 1964 Création de la COPLA en France (COmmission Permanente des Liants hydrauliques et des Adjuvants pour bétons). 1968 Création du SYNAD (SYndicat National des ADjuvants pour bétons et mortiers). 1972-1984 Mise en place d’une certification par la marque NF, la liste est publiée par l’AFNOR. 1989 Apparition des SUPERPLASTIFIANTS de nouvelle génération à base de polyvinyl-sulfonates. 1998 Naissance des superplastifiants à base de polyacrylates et ceux à base de polycarboxylates.

37. Adjuvants Catégories Norme NF EN 934-2 Adjuvants modificateurs de la rhéologie du béton • Plastifiants - Réducteurs d’eau • Superplastifiants - Haut réducteurs d’eau Adjuvants modificateurs de prise et de durcissement du béton • Accélérateurs de prise • Accélérateurs de durcissement • Retardateurs de prise Autres catégories normalisées d’adjuvants • Hydrofuges de masse • Entraîneurs d’air • Rétenteurs d’eau

38. Arch. : Camelot - Jean de Mailly - Zehrfus Plastifiants Réducteurs d’eau Adjuvants Définition Adjuvants qui, sans modifier la consistance, permettent de réduire la teneur en eau du béton donné, ou qui, sans modifier la teneur en eau, en augmentent l’affaissement / l’étalement, ou qui produisent les deux effets à la fois.

39. ! Respecter les dosages indiqués sur les fiches techniques des produits utilisés. Respecter les paramètres de formulation. Adjuvants Plastifiants Réducteurs d’eau Mode d’emploi Produits introduits dans l’eau de gâchage. • Dosage indicatif : 0,15 à 0,4% selon le but recherché. 0,6 à 1,2% pour les «multi-dosages» selon les effets secondaires. Effets secondaires : dosage > à 0,4% : retard et/ou air entraîné.

40. Ciment Eau Etat dispersé du ciment + = Ajout de plastifiant Grumeaux Surface Hydratée Grain de ciment Meilleure hydratation Adjuvants Plastifiants Réducteurs d’eau Mode d’action

41. Adjuvants Plastifiants Réducteurs d’eau Mode d’action Suspension d’eau et de grains de ciment Même suspension après ajout de 0,5 % d’adjuvant

42. Adjuvants Effetssur le béton frais Plastifiants Réducteurs d’eau • Amélioration de l’ouvrabilité. • Maintien dans le temps. • Diminution du ressuage. • Diminution de la ségrégation. • Amélioration de la pompabilité des bétons. • Réduction du retrait hydraulique.

43. Adjuvants Effetssur le béton durci Plastifiants Réducteurs d’eau • Amélioration des performances mécaniques à court et à long terme. • Diminution de la porosité. • Augmentation de la durabilité. • Amélioration de la cohésion ciment/granulats. • Amélioration de l’adhérence acier/béton.

44. Adjuvants Domainesd’applications Plastifiants Réducteurs d’eau • Tous les bétons courants jusqu’à 30 MPa (gris, blancs, colorés). • Le béton prêt à l’emploi. • Le béton de préfabrication légère (blocs, pavés, dalles, …). • Les bétons d’ouvrages d’art. • Les bétons de voiries. • Les bétons routiers. • Les bétons de Génie Civil. • Les bétons agricoles.

45. Adjuvants Superplastifiants Haut réducteurs d’eau Définition(ancienne appellation : fluidifiants) Adjuvants qui, sans modifier la consistance, permettent de réduire fortement la teneur en eau du béton donné, ou qui, sans modifier la teneur en eau, en augmentent considérablement l’affaissement / l’étalement, ou qui produisent les deux effets à la fois.

46. ! Respecter les dosages indiqués sur les fiches techniques des produits utilisés. Respecter les paramètres de formulation. Adjuvants Superplastifiants Haut réducteurs d’eau Mode d’emploi Produits introduits soit dans l’eau de gâchage, soit en cours de malaxage. • Dosage indicatif : 0,6 à 5 % selon le but recherché.

47. Ciment Eau Etat dispersé du ciment = Ajout de superplastifiant Grumeaux Surface Hydratée Grain de ciment Meilleure hydratation Adjuvants Superplastifiants Haut réducteurs d’eau Mode d’action +

48. Adjuvants Superplastifiants Haut réducteurs d’eau Effetssur le béton frais • Diminution de la teneur en eau. • Amélioration de l’ouvrabilité. • Maintien de l’ouvrabilité dans le temps (jusqu’à 2h30 – 3h00 à 20°C). • Diminution du ressuage. • Diminution de la ségrégation. • Amélioration de la pompabilité des bétons. • Réduction du retrait hydraulique.

49. Adjuvants Superplastifiants Haut réducteurs d’eau Effetssur le béton durci • Amélioration des résistances mécaniques à court et long terme. • Diminution du retrait (due à la réduction du rapport E/C et à l’augmentation du rapport Granulat/Ciment). • Amélioration de la compacité. • Amélioration de la liaison béton / acier. • Réduction de la porosité capillaire de la pâte de ciment. • Diminution du coefficient de la perméabilité.

50. Adjuvants Domainesd’applications Superplastifiants Haut réducteurs d’eau • Les bétons de préfabrication. • Les bétons prêts à l'emploi. • Les bétons lourds et légers. • Les bétons d'ouvrages d'art. • Les bétons de dallages industriels. • Les bétons de bâtiment. • Les bétons précontraints. • Les bétons pompés. • Les bétons pour fondations profondes. • Les bétons pour ouvrages fortement ferraillés. • Les bétons soumis à des milieux agressifs. • Les BHP, BTHP et BUHP. • Les bétons autonivelants - bétons autoplaçants. • Les bétons architectoniques.