Béton

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Icône de paronymie Cet article possède des paronymes ; voir : Beton et Betton.

Le béton est un assemblage de matériaux de nature généralement minérale. Il met en présence des matières inertes appelées granulats ou agrégats (gravillons, sables , etc.), un liant (ciment, bitume, argile), c'est-à-dire une matière susceptible d'en agglomérer d'autres ainsi que des adjuvants qui modifient les propriétés physiques et chimiques du mélange. Mêlés à de l'eau, on obtient une pâte, à l'homogénéité variable, qui peut selon le matériau, être moulée en atelier (pierre artificielle), ou coulée sur chantier. Le béton fait alors « prise », c'est à dire qu'il se solidifie.

  • Lorsque l'argile est employée on parle de « béton de terre[1] », probablement le plus ancien de tous les bétons.
  • Lorsque le ciment est employé comme liant on obtient un « béton de ciment ». Lorsque les granulats utilisés avec le liant hydraulique se réduisent à des sables, on parle alors de mortier. On peut largement optimiser la courbe granulaire du sable, auquel cas on parlera de « béton de sable ».
  • Un liant hydrocarboné (bitume) peut également être utilisé, ce qui conduit à la fabrication du « béton bitumineux ».
  • etc.

Le béton de ciment associé à de l'acier permet d'obtenir le béton armé, un matériau de construction courant. Le béton associé à des fibres permet d'obtenir du béton fibré.

Le béton de ciment est, à l'heure actuelle, l'un des matériaux de construction le plus utilisé au monde (Deux tiers des habitations dans le monde[2]. C'est aussi le deuxième matériau minéral le plus utilisé par l'homme après l'eau potable  : 1 m3 par an et par habitant[3].). Matériaux énergivore, son utilisation est source de multiples dégradations de l'environnement: La production du clinker entrant dans la composition des liants est responsable d’approximativement 5% des émissions de gaz à effet de serre (GES) anthropiques[4], principal responsable du réchauffement climatique. De plus la quête perpétuelle d’agrégats adaptés dont le sable, à conduit à la surexploitation 75 % des plages de la planète, détruisant nombre d'écosystèmes littoraux[2].

La réflexion qui entoure l'utilisation du béton de terre, matériaux qui a mal survécu à la révolution industrielle, est économique (Matériau gratuit disponible à même le sol), écologique (ne nécessitant pas de processus chimiques de transformation énergivore ou polluant et ne générant pas de déchets indésirables) et politique: N'intéressant pas l'industrie, car pas de processus de transformation complexe, ni le commerce, à cause de sa disponibilité immédiate, il n'entre pas dans le jeu de lobbies et est une option notamment pour les pays du Tiers-monde, soucieux d'indépendance, d'autonomie et d'auto-suffisance[1].

Histoire[modifier | modifier le code]

L'argile[modifier | modifier le code]

Vestige de la dynastie Han, Dunhuang, Province Gansu (206 av. J.-C. à 220 ap. J.-C.). Pisé

Le béton de terre, appelé aussi béton naturel (Torchis, bauge, pisé et assimilés, sont des bétons naturels.), est un matériau à base de terre crue argileuse est le premier de tous les bétons[5].

Il est souvent présent à même le sol et peut être facilement mis en œuvre par moulage dans des techniques de brique de terre crue ou de banchage.

Les premières cités découvertes dans l'ancienne Mésopotamie étaient construites en terre crue, avant même l'invention de l'écriture. Malheureusement ce matériau se dégrade plus rapidement que la pierre, et il existe donc peu de vestiges aussi marquants que les pyramides d'Égypte. Ainsi le Moyen-Orient et l'Asie centrale comptent de nombreux sites exceptionnels tels que Tchoga Zanbil (Iran), Mari (Syrie), Shibam (Yémen) ou Merv (Turkménistan).

La chaux[modifier | modifier le code]

On voit par la suite la chaux associée à d'autre matériaux. La première utilisation du ciment remonte au temps des égyptiens. En effet, un des mortiers les plus anciens, composé de chaux, d’argile, de sable et d’eau, fut utilisé dans la conception de la pyramide d’Abou Rawash, érigée aux alentours de - 2600 avant J-C, sous la IVème dynastie, mais également pour d’autres ouvrages.

La Rome antique et l'Opus caementicium[modifier | modifier le code]

Vers le Ier siècle après J-C, la Rome antique reprend cette technique en l’améliorant avec l’incorporation de sable volcanique de Pouzzoles ou de tuiles broyées. La pouzzolane comme on l’appelle est associée à la chaux et mélangée à des matériaux tout venant, les caementa et forme un béton extrêmement résistant puisque beaucoup de vestiges construits dans ce matériau sont encore bien debout.

Cette forme de béton est employé dans l'Opus caementicium. Ce conglomérat est, coulé dans un coffrage en bois ou entre deux parois de petit appareil. Il permettra de réaliser les volumes considérables de maçonneries des aqueducs, ponts, basiliques, etc.. Un système constructif performant, économique, rapide ne nécessitant aucune qualification de la main-d'œuvre, une bonne partie des matériaux étant employés sans préparation préalable[6]. Ce matériau utilisé par les romains a notamment permis la construction du Colisée de Rome.

Comme le dit Vitruve dans son De architectura (Livre II, Chapitre 6), le mortier peut résister à l'eau et même de faire prise en milieu très humide. Cette vertu est due à la présence d'une grande quantité de silicate d'alumine. En ajoutant à la chaux aérienne de la pouzzolane, on la transforme artificiellement en chaux hydraulique. Ce n'est qu'en 1818 que Louis Vicat expliquera les principes de cette réaction, dans sa théorie de l'hydraulicité[7].

En souvenir de l'usage qu'on fit de la pouzzolane, les cendres volantes silico-alumineuses issues de la combustion des charbons schisteux brûlés en centrale thermique, employées dans la confection des ciments contemporains, sont appelées également « pouzzolane »[8], de même que tous les matériaux et roches aux vertus pouzzolaniques.

La révolution industrielle et le ciment portland[modifier | modifier le code]

Article connexe : Histoire du béton de ciment.
Le pont du Jardin des plantes de Grenoble, premier ouvrage au monde en béton de ciment coulé, construit en 1855 par Joseph et Louis Vicat.

Il faut attendre la seconde moitié du XVIIIe siècle, avec les études de l’anglais John Smeaton, pour voir apparaitre les premières réflexions sur l’élaboration des mortiers. Mais ce n’est pourtant qu’en 1818 que Louis Vicat, ingénieur de l’École Nationale des Ponts et Chaussées, créée le ciment tel qu’on le connait aujourd’hui, avec la première fabrication de manière artificielle et contrôlée des chaux hydrauliques. Et c’est en octobre 1824 que le brevet du ciment est déposé par Joseph Aspdin, suivi par la création de la marque « ciment de Portland ».

Concernant l’histoire des utilisations du béton, c’est dans les années 1830 que l’on voit apparaitre les premiers développements de ce matériau avec notamment la construction d’une maison de trois étages en béton à Montauban, par l’architecte François-Martin Lebrun, qui fut le tout premier à utiliser le béton comme matériau principal d’un bâtiment. C’est ensuite en 1852 que fut construit le premier immeuble en béton coulé avec fers profilés enrobés, par l’industriel français François Coignet. Sans être totalement du béton armé, c’est la première fois que l’association béton – acier fut utilisée, ce qui constitue le point de départ d’une grande avancée dans l’industrie du béton.

En 1929, c’est Eugène Freyssinet, ingénieur français, qui va révolutionner le monde de la construction en inventant le béton précontraint.

À la fin des années 1980, on voit apparaitre les bétons hautes performances et par la suite, de nouvelles grandes innovations vont voir le jour avec notamment les bétons autoplaçants (BAP) et les bétons fibrés à ultra hautes performances (BFUP).

Le béton de ciment est, à l'heure actuelle, le matériau de construction le plus utilisé au monde.

Les bétons[modifier | modifier le code]

Béton de terre[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Béton de terre.

Les matériaux de base d'un béton de terre sont : l'argile (la plus pure est le kaolin), sable, gravier, eau. Grâce à sa cohésion interne, l'argile joue le rôle de liant, le gravier et le sable sont le squelette interne, l'eau est le lubrifiant. Le béton de terre n'a cependant pas de résistance mécanique suffisante pour autoriser des applications structurales.

L'argile, qui est susceptible de présenter des variations de volume en cas de modification de la teneur en eau, peut être stabilisée par adjonction de ciment Portland, chaux, d'armatures végétales (paille sèche coupée, chanvre, sisal, fibres de feuilles de palmier, copeaux de bois, écorcesetc.), par adjonction d'asphalte, d'huile de coco, etc., pour assurer l'imperméabilisation, par traitement chimique (chaux, urine de bestiaux, etc.), géopolymérisationetc.[1]

Le béton de terre est mis en œuvre dans les techniques de torchis (sur pan de bois et clayonnage ou dans la technique du pisé), de bauge, de brique de terre crue (ou adobe) ou dans les briques moulées mécaniquement[1]etc.

Béton de chaux[modifier | modifier le code]

Article connexe : Dalle en béton de chaux.

Béton de ciment[modifier | modifier le code]

Le Béton de ciment couramment appelé béton, est un mélange de ciment, de granulats, d'eau et d'adjuvants.

Article détaillé : Béton de ciment.

Béton bitumineux[modifier | modifier le code]

Article détaillé : enrobé bitumineux.

Le béton bitumineux (aussi appelé enrobé bitumineux) est composé de différentes fractions de gravillons, de sable, de filler et utilise le bitume comme liant. Il constitue généralement la couche supérieure des chaussées (couche de roulement). L'enrobé est fabriqué dans des usines appelées « centrales à enrobés », fixes ou mobiles, utilisant un procédé de fabrication continu ou par gâchées. Il est mis en œuvre à chaud (150 °C environ) à l'aide de machines appelées « finisseurs » qui permettent de le répandre en couches d'épaisseur désirée. L'effet de « prise » apparaît dès le refroidissement (< 90 °C), aussi est-il nécessaire de compacter le béton bitumineux avant refroidissement en le soumettant au passage répété des « rouleaux compacteurs ». Contrairement au béton de ciment, il est utilisable presque immédiatement après sa mise en œuvre.

Le bitume étant un dérivé pétrolier, le béton bitumineux est sensible aux hydrocarbures perdus par les automobiles. Dans les lieux exposés (stations services) on remplace le bitume par du goudron. Le tarmacadam des aérodromes est l'appellation commerciale d'un tel béton de goudron (rien à voir avec le macadam, dépourvu de liant).

Béton armé[modifier | modifier le code]

Le béton armé est un matériau composite, composé d'une structure en acier recouverte de béton.

Article détaillé : Béton armé.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c et d René Vittone, Bâtir : manuel de la construction, PPUR Presses polytechniques, 10 juin 2010 (ISBN 978-2880748357), consulter en ligne.
  2. a et b Nos plages à court de sable sur future.arte.tv
  3. Amaury Cudeville, « Recycler le béton », Pour la Science, octobre 2011, p. 17-18.
  4. Émissions du ciment quelles perspectives sur le site www.construction-carbone.fr
  5. Le bois, le feuillage et les peaux d'animaux furent les premiers constituants de l'architecture naissante des pays tempérés. Pour les régions du globe où la végétation est rare, ainsi pour la plupart des rivages méditerranéens, ce fut l'argile qui fut le matériau le plus utilisé. Il est intéressant de retrouver ensuite l'argile et le bois associés, dans une architecture plus mûre, constituant les structures dites à maison à pans de bois[Jean-Pierre Adam]]. La Construction romaine. Matériaux et techniques. Sixième édition. Grands manuels picards. 2011
  6. Stefano Camporeale, Hélène Dessales, Antonio Pizzo. Arqueología de la construcción. CSIC, 2008 Consulter en ligne
  7. Louis Joseph Vicat. Traité pratique et théorique de la composition des mortiers, ciments et gangues a pouzzolanes et de leur emploi dans toutes sortes de travaux. Consulter en ligne
  8. Fond de formation professionnel de la construction. Bruxelles. 1992

Annexes[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]