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MÉMOIRE DE FIN D’ÉTUDESSujet:Détermination des valeurs du module d’élasticité des bétons des granulats légers don’t f’c = 17-35 MPa
Professeur scientifique : THAI Khac ChienVérificateur : DANG Thuy Chi
Étudiant : MAI Van TrungClasse: Matériaux Avancés
Promotion : 52Code d’étudiant : 1122004
École Supérieure de Transport et de CommunicationCentre Internationale de l’éducationFilière: Matériaux Avancés
MAI Van Trung 1
Plan de l’exposition 1. Problématique et objectif
2. Généralité du béton de granulats légers 3. Conception et Calculation4. Les résultats et les analyses5. Conclusion
MAI Van Trung2
1.1. Problématique Les granulats légers usuels sont l’argile expansée d’une masse
volumique variable entre 400 et 800 kg/m3.Ils permettent de réaliser aussi bien des bétons de structure.Les bétons de granulats légers ont une masse volumique comprise
entre 650 et 2000 kg/m3.On n’utilise pas beaucoup au Viet Nam et il est encore un des
nouveaux matériaux.
MAI Van Trung
1. Problématique et objectif
3
1.2. Objectif1. Problématique et objectif
Obje
ctif:
1. Etudier la méthode de formation la composition du béton
2. Mesurer et déterminer les valeurs du module d’élasticité
MAI Van Trung 4
2.1. Introduction du béton de granulats légers (BGL)2.2. Avantages et désavantages du BGL2.3. Comportements mécaniques du BLG 2.3.1. La résistance à la compression 2.3.2. Le module d’élasticité
2. Généralité du béton de granulats légers
MAI Van Trung5
2.1. Le béton de granulats légers (BGL)Le béton est un matériau composite : ciment, eau, granulats
(sable, gravillon…), adjuvants.Le béton de granulats légers est concrète que lors de la
production, il est possible de remplacer des granulats naturels qui ont grands poids par des granulats légers tels que du gravier, du sable ou des cendres volantes, la polystyrol mousse ou des billes, ... pour le béton fini auront une masse volumique beaucoup plus petit que le béton classique.
MAI Van Trung
2. Généralité du béton de granulats légers
6
2.1. Le béton de granulats légers (BGL) Les bétons légers sont composés de granulats légers, à savoir de
l’argile expansé, de verre expansé ou de verre cellulaire. Pour ce projet, les granulats de l’argile expansé de la compagnie BEMES sont utilisé.
2. Généralité du béton de granulats légers
Fig 1.Granulats légers BEMES
Fig 2. Quelles tailles des grains de granulats légers
MAI Van Trung7
2.2.1. Avantages- Le béton est résistant au gel et dégel- Le béton est résistant au produit chimique - Il a une faible conductibilité thermique- Il est résistance à la compression- Sa masse volumique est relativement basse (650 à 2000 kg/m3)- Sa résistance aux feux est meilleure qu’un béton normal)
2. Généralité du béton de granulats légers 2.2. Avantages et désavantages du béton léger
MAI Van Trung8
2.2.2. Désavantages- Le prix est plus élevé à cause de l’unilisation de granulats légers,
malaxage du béton plus long- La mise en place est délicate car le béton est plus sensible- Il est difficile de le mettre en place avec une pompe à béton- Le module d’élasticité E est inférieur à celui du béton normal
2. Généralité du béton de granulats légers
MAI Van Trung
2.2. Avantages et désavantages du béton léger
9
2. Généralité du béton de granulats légers
2.3.1. La résistance à la compression
2.3. Comportements mécaniques du BLG
MAI Van Trung 10
Relation de contraite et déformation
2. Généralité du béton de granulats légers
2.3.1. La résistance à la compression
Facteurs influant sur la résistance à la compression
Caractéristiques des
granulats légers
La masse volumique
des granulats
La résistance des grains
La taille des grains
L’aborption des
granulats
Composition des bétons
Le rapport Eau/Ciment
Le rapport volumique
Granulat/BétonLa teneur en ciment
La résistance du ciment
2.3. Comportements mécaniques du BLG
Les facteurs influent sur la résistance à la compressionMAI Van Trung 11
Le rapport Eau/Cimen
t
Le rapport volumique
Granulat/Béton
Le module d’élasticité E est la rigidité d’un matériau définie à partir des courbes de contrainte en fonction de la déformation.
Le module d’élasticité E est la résultante de la combinaison des modules particuliers des constituants, de leur proportion et de leurs liaisons.
Le module d’élasticité d’un béton léger atteint la proportion de ½ à ¾ de celui d’un béton traditionnel de même résistance.
2. Généralité du béton de granulats légers
2.3.2. Le module d’élasticité statique 2.3. Comportements mécaniques du BLG
MAI Van Trung12
2. Généralité du béton de granulats légers
2.3.2. Le module d’élasticité statique 2.3. Comportements mécaniques du BLG
Facteurs influant sur le module d’élasticité
Le chargement et la teneur en humidité
Paramètres expérimentale
s
Le rapport Eau/Ciment
La matrice de la pâte de ciment
La porosité de la structure de la zone de
transition entre l’agrégat – la pâte de ciment
La zone de transition
Le module E
de granulat
La porosité
La fraction volumique
de granulat
Agrégats
MAI Van Trung13Les facteurs influent sur la résistance à la
compression
Le rapport Eau/Cimen
t
La fraction volumique
de granulat
2. Généralité du béton de granulats légers
2.3.2. Le module d’élasticité statique
2.3. Comportements mécaniques du BLG
Méthodes ASTM C469 – 94La formule à calculer le module d’élasticité : E = (S2 – S1) / (ε2 – 0,00005)D’où :E = Module d’élasticité statique, GPaS2 = Contrainte à 40 % de la charge ultime,S1 = Contrainte à une déformation longitudinale, de 5.10-3 ‰ε2 = Déformation longitudinale à la contrainte S2
Fig 3. Équipements pour tester le module
d’élasticité MAI Van Trung14
2. Généralité du béton de granulats légers
2.3.2. Le module d’élasticité statique 2.3. Comportements mécaniques du BLG
Méthodes de calculation ED’après ACI03 [4] : D’après l’Eurocode 2 (EN1992-1-1) :D’après ZHANG, GJORV [5] : D’après SLATE, NILSON, MARTINEZ [6]:
MAI Van Trung15
Les matériaux
utilisés
Ciment Porland But Son PC 40
Granulat léger Sable Eau La fumée
de Silice
SuperplastifiantSIKA
VISCOCRETE® 3000 – 20M
3. Conception et Calculation
La norme ACI 211.2-98 pour concevoir le BGL: “Standard Practice for Selecting Proportions for Structural Lightweight Concrete”
3.1. Choisir les matériaux utilisés
MAI Van Trung16
E/C = 0,3 CP1-0,3-SF.SP. 0,1
CP1-0,3-SF.SP. 0,1
CP1-0,3-SF.SP. 0,1
Vg/Vb 0,5 0,6 0,7
Matériaux sec
C= 510 510 510E= 170 170 170S= 876 727 578G= 347 416 485SF= 57 57 57SP 7,7 7,7 7,7
Total 1967 1887 1807
Matériaux humides
C= 510 510 510E= 174 174 173S= 880 731 581G= 386 463 540SF= 57 57 57SP 7,65 7,65 7,65
Total 2015 1941 1868
3. Conception et Calculation3.2. Les compositions des bétons
E/C= 0,26CP2-0,26-
SF.SP. 0,15
CP2-0,26-SF.SP. 0,15
CP2-0,26-SF.SP. 0,15
Vg/Vb 0,5 0,6 0,7
Matériaux sec
C= 523 523 523E= 160 160 160S= 848 699 550G= 347 416 485SF= 92 92 92SP= 7,85 7,85 7,85Total 1978 1898 1818
Matériaux humides
C= 523 523 523E= 164 164 163S= 852 702 552G= 388 466 543SF= 92 92 92SP= 7,85 7,85 7,85Total 2028 1955 1882
MAI Van Trung17
4.1. Les résultats
4.2. Le module d’élasticité
4.3. Influence de la fraction volumique des granulats légers sur le module d’élasticité des bétons de granulats légers 4.4. Influence de résistance en compression sur le module d’élasticité des bétons des granulats légers4.5. Influence de la fraction des granulats légers sur la résistance à la rupture des bétons des granulats légers 4.6. Influence de la masse volumique sur le module d’élasticité et la résistance en compression des bétons légers
4.7. Confrontation des résultats expérimentaux avec les formules empiriques
4. Résultats et Analyses
MAI Van Trung 18
4.1. Les résultatsCompositions
Noρ ρmoyen R Rmoyen E Emoyen
E/C Vg/Vb (kg/m3) (kg/m3) (Mpa) (Mpa) (Mpa) (Mpa)
0,26
0,7E1 1716
173431,1
31,220525
21496,7E2 1730 31,7 21760E3 1755 30,8 22205
0,6E1 1794
183132,6
3323358
24210,3E2 1840 32,9 23557E3 1858 33,6 25716
0,5E1 1966
200335,6
36,125054
25795,7E2 2010 36,5 25975E3 2033 36,2 26358
0,3
0,7E1 1770
175517
17,611860
11798E2 1754 18,2 12210E3 1741 17,7 11324
0,6E1 1812
179922,5
22,616372
15628,3E2 1805 23,7 15272E3 1781 21,5 15241
0,5E1 1934
194129,6
29,619285
19058,7E2 1955 30,1 19507E3 1935 29 18384
4. Résultats et Analyses
MAI Van Trung 19
0,26-0,5 0,26-0,6 0,26-0,7 0,3-0,5 0,3-0,6 0,3-0,70
5000
10000
15000
20000
25000
30000
E1 E2 E3Le type de béton
Mod
ule
d'él
astic
ité
(Mpa
)
0,26-0,5 0,26-0,6 0,26-0,7 0,3-0,5 0,3-0,6 0,3-0,75000
10000
15000
20000
25000
30000
25795.724210.3
21496.7
19058.7
15628.3
11798.0
Mod
ule
d'él
astic
ité
(Mpa
)
4.2. Le module d’élasticité
MAI Van Trung
4. Résultats et Analyses
20
4.3. Influence de la fraction volumique des granulats légers sur le module d’élasticité des bétons
0.5 0.6 0.75000
10000
15000
20000
25000
30000
2579524210
21497
19059
15728
12798
f(x) = − 2149.16666666665 x + 28132.3333333333R² = 0.977520212992279
f(x) = − 3130.33333333335 x + 22122.3333333334R² = 0.998641164048629
E/C=0,26
Linear (E/C=0,26)
E/C=0,3
Linear (E/C=0,3)La fraction volumique des granulats léger
Mod
ule
d'él
astic
itté
(M
Pa)
Compositions Emoyen
E/C Vg/Vb (Mpa)
E/C=0,26
0,7 21496,7
0,6 24210,3
0,5 25795,7
E/C =0,3
0,7 12798
0,6 15728
0,5 19058,7
MAI Van Trung
4. Résultats et Analyses
21
4.4. Influence de résistance en compression sur le module d’élasticité des bétons légers
Compositions Rmoyen Emoyen
E/C Vg/Vb (Mpa) (Mpa)
E/C=0,2
6
0,7 31,2 21497
0,6 33 24210
0,5 36,1 26662
E/C =0,3
0,7 17,6 11798
0,6 22,6 15628
0,5 29,6 19059
15 20 25 30 35 405000
10000
15000
20000
25000
30000
f(x) = 840.282192277478 x − 4268.54887505787
f(x) = 600.497198302502 x + 1530.1040439207
0,3-0,7
0,3-0,6
0,3-0,5
0,26-0,7
0,26-0,6
0,26-0,5
La résistance en compression (Mpa)
Le m
odul
e d'
élas
ticité
(M
pa)
MAI Van Trung
4. Résultats et Analyses
22
4.5. Influence de la fraction des granulats légers sur la résistance à la rupture des bétons
0.5 0.6 0.70
5
10
15
20
25
30
35
40
35.6
32.631.1
29.6
22.6
17.6
f(x) = − 2.25 x + 37.6R² = 0.964285714285714
f(x) = − 5.9666666666667 x + 35.188888888889R² = 0.990101355527173
E/C=0,26
Linear (E/C=0,26)
E/C=0,3
Linear (E/C=0,3)La fraction volumique des granulats légers
La
rési
stan
ce (
MPa
)
Compositions Rmoyen
E/C Vg/Vb (Mpa)
E/C=0,26
0,7 31,1
0,6 32,6
0,5 35,6
E/C =0,3
0,7 17,6
0,6 22,6
0,5 29,6
MAI Van Trung
4. Résultats et Analyses
23
4.6. Influence de la masse volumique sur le module d’élasticité des bétons légers et la résistance en compression
1716 1730 1755 1794 1840 1858 1966 2010 203310000
15000
20000
25000
30000
27
29
31
33
35
37
39
f(x) = 733.883333333333 x + 20164.8055555556R² = 0.945087704630196
E/C=0,26
Module d'élasticité Linear (Module d'élasticité)La résistance Linear (La résistance)
La masse volumique du béton
Mod
ule
d'él
astic
ité
(MPa
)
La r
ésis
tanc
e (
MPa
)
1741 1754 1770 1781 1805 1812 1934 1935 19555000
10000
15000
20000
5
10
15
20
25
30
35
f(x) = 1120.58333333333 x + 9892.08333333333R² = 0.929102305831893
E/C=0,3
Module d'élasticité Linear (Module d'élasticité)la résistance Linear (la résistance)
La masse volumique du béton léger
Mod
ule
d'él
astic
ité
(MPa
)
La r
ésis
tanc
e (
MPa
)
MAI Van Trung
4. Résultats et Analyses
24
4.6. Influence de la masse volumique sur le module d’élasticité des bétons légers et la résistance en compression
1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000 20505000
10000
15000
20000
25000
30000
E/C=0,26Polynomial (E/C=0,26)E/c=0,3Polynomial (E/c=0,3)
La masse volumique (kg/m3)
Mod
ule
d’él
astic
ité
(Mpa
)
Compositions ρ ρmoyen E Emoyen
E/C Vg/Vb (kg/m3) (kg/m3) (Mpa) (Mpa)
0,26
0,71716
173420525
21496,71730 217601755 22205
0,6
1.794
183123358
24210,31.840 235571858 25716
0,51966
200325054
25795,72010 259752033 26358
0,3
0,71770
175511860
117981754 122101741 11324
0,61812
179916372
15628,31805 152721.781 15241
0,51934
194119285
19058,71955 195071935 18384
MAI Van Trung
4. Résultats et Analyses
25
4.7. Confrontation des résultats expérimentaux avec les formules empiriques
Compostions ρmoyen Rmoyen EmoyenEcalcul moyen (MPa)
E/C Vg/Vb (kg/m3) (Mpa) (Mpa) ACI ZHA EN SLA
0,26
0,7 1734 31,221496,
717337,
816372,
019220,
116000,
3
0,6 1831 3324210,
319357,
918072,
021801,
317724,
6
0,5 2003 36,125795,
723160,
321241,
326803,
520955,
1
0,3
0,7 1755 17,611798,
013275,
514051,
516597,
113377,
5
0,6 1799 22,615628,
315590,
815707,
818786,
315092,
4
0,5 1941 29,619058,
719999,
519089,
623714,
718596,
7
Formule ACI ZHA EN SLA
Écart moye
n
E/C=0,26
16,5 % 22,2 % 8,1 % 23,7 %
E/C=0,3 7 % 7,8 % 28,5 % 6,6 %
MAI Van Trung
4. Résultats et Analyses
26
4.7. Confrontation des résultats expérimentaux avec les formules empiriques
15000 20000 25000 3000015000
20000
25000
30000 ACI
E_exp (MPa)
E_Ca
lcul
(M
Pa)
15000 20000 25000 3000015000
20000
25000
30000 ZHA
E_exp (MPa)
E_Ca
lcul
(M
Pa)
15000 20000 25000 3000015000
20000
25000
30000 EN
E_exp (Mpa)
E_Ca
lcul
(M
Pa)
15000 20000 25000 3000015000
20000
25000
30000 SLA
E_exp (MPa)
E_Ca
lcul
(M
Pa)
0.4 0.5 0.6 0.710000.0
15000.0
20000.0
25000.0
E/C=0,26
ACI ZHAEN SLAExpérimental Linear (Expérimental)
La fraction volumique de granulat Le m
odul
e d'
élas
ticité
(M
pa)
MAI Van Trung
4. Résultats et Analyses
27
4.7. Confrontation des résultats expérimentaux avec les formules empiriques
10000 15000 20000 2500010000
15000
20000
25000 ACI
E_exp (Mpa)
E_Ca
lcul
(M
Pa)
10000 15000 20000 2500010000
15000
20000
25000 ZHA
E_exp (Mpa)
E_Ca
lcul
(M
Pa)
10000 15000 20000 2500010000
15000
20000
25000 EN
E_exp (Mpa)
E_Ca
lcul
(M
Pa)
10000 15000 20000 2500010000
15000
20000
25000 SLA
E_exp (Mpa)
E_Ca
lcul
(M
Pa)
0.4 0.5 0.6 0.75000
10000
15000
20000
25000E/C=0,3
ACI ZHAEN SLAExpérimental Linear (Expérimental)
La fraction volumique de granulat
Le M
odul
e d'
élas
ticité
(M
pa)
MAI Van Trung
4. Résultats et Analyses
28
5. Conclusion
Pour le béton qui a le taux E/C=0,26, le module d’élasticité est de 21 à 26 GPa. Et il est de 11 à 19 GPa pour le béton qui a le taux E/C=0,3.
L’analyse du comportement mécanique des bétons des granulats légers montre que le module d’élasticité de ces bétons apparaît fortement lié au rapport eau sur ciment et au volume des granulats légers (argile expansé) utilisés dans la fabrication des bétons légers
La fraction volumique de granulats légers est inversement proportionnelle au module d’élasticité et la résistance en compression du béton.
Et quand la masse volumique des échantillons augmente, le module d’élasticité et la résistance en compression sont augmentés.
29
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