2.3 Exigences normatives relatives au béton
2.3.1 Introduction
Les exigences normatives concernant le béton sont expo-sées dans la norme SN EN 206. Le béton peut être spéci-fié soit comme béton à propriétés spécifiées soit comme béton à composition prescrite. En fonction de la spécification, les responsabili-tés des parties impliquées diffèrent (tab. 2.3.1).
Dans le cas du béton à propriétés spécifiées, le producteur de béton se porte garant du respect des exigences de performance et fournit les preuves de conformité requises dans le cadre de son contrôle de la production (voir chapitre 2.2.2). Ces preuves de conformité couvrent la pro-duction de béton de la centrale, mais ne sont pas représentatives de la qualité du béton obtenue dans l’ouvrage. De ce fait, le plan de contrôle de l’entreprise de construction peut prévoir, sur la base du programme de contrôle de l’auteur du projet, d’autres contrôles du béton frais et durci sur des cubes d’essai ou des prélèvements sur l’ouvrage.
Dans le cas du béton à composition prescrite, il incombe à l’auteur du projet (planificateur ou entreprise de construction) de vérifier que la spécification répond aux exigences générales de la norme SN EN 206 et que la composition prescrite permet d’obtenir les performances recherchées. Les justificatifs s’y rapportant sont à la charge de l’auteur du projet. Pour le béton à composition prescrite, il n’est pas nécessaire que la centrale à béton procède à des essais initiaux. La preuve de la conformité porte uniquement sur le respect de la composition prescrite.
Tab. 2.3.1: Répartition des responsabilités pour le béton à propriétés spécifiées et le béton à composition prescrite.
2.3.2 Béton à propriétés spécifiées
Le béton peut être commandé auprès de la centrale à béton (le producteur) en prescrivant un certain nombre de performances et propriétés caractéristiques; il s’agit alors d'un béton à propriétés spécifiées. Dans la pratique, c’est le mode de prescription le plus courant (aussi recommandé dans les normes SN EN 206 et SIA 262).
La prescription d’un béton à propriétés spécifiées comprend toutes les exigences essentielles concernant le béton frais et le béton durci. Ainsi, l’auteur de la spécification définit:
- les exigences de base
- et, le cas échéant, les exigences complémentaires
Exigences de base
Les exigences de base selon la norme SN EN 206 comprennent la classe de résistance à la compression, la classe d’exposition, la dimension maximale du granulat, la classe de teneur en chlorures et la classe de consistance (fig. 2.3.1). Pour le béton léger, il faut en plus spécifier la classe de masse volumique ou une valeur cible de la masse volumique. Pour le béton lourd une valeur cible de la masse volumique doit être prescrite.
Fig. 2.3.1: Exigences de base de la prescription du béton à propriétés spécifiées.
Référence à la norme SN EN 206
La référence à la norme SN EN 206 garantit à l’utilisateur du béton que les exigences fondamentales concernant les propriétés, la production et la conformité sont respectées. Les éléments nationaux de la norme SN EN 206 impliquent des différences et des compléments par rapport aux réglementations dans les autres pays européens. En outre, les réglementations de la norme SN EN 206 peuvent diverger d’autres normes européennes et nationales (p. ex. éléments préfabriqués, béton projeté, revêtements routiers) de sorte qu’il peut s’avérer nécessaire de définir une hiérarchie pour les règlementations en contradictions.
Classe de résistance à la compression
Le béton est réparti en différentes classes de résistance à la compression en fonction de sa résistance caractéristique minimale (résistance à la compression). On distingue entre les classes de résistance à la compression, le béton normal et le béton lourd, d’une part, et le béton léger, d’autre part (tab. 2.3.2).
Afin de tenir compte des différentes méthodes d’essais pratiquées en Europe, la résistance caractéristique minimale est indiquée pour chaque classe de résistance à la compression sur cylindres et sur cubes. En Suisse, il est recommandé de déterminer la résistance à la compression caractéristique sur des cubes d’une arête de 150 mm. Pour d’autres dimensions de cube, par exemple en cas de bétons avec une dimension maximale du granulat > 32 mm, il faut convertir les valeurs de la résistance à la compression. Le mode de conversion doit être convenu.
Tab. 2.3.2: Classes de résistance à la compression pour le béton normal et lourd (à gauche) ainsi que léger (à droite) selon la norme SN EN 206.
Fig. 2.3.2: Classes d’exposition selon SN EN 206.
Classe d’exposition
Pour spécifier les exigences de durabilité on dispose, selon la norme SN EN 206, de cinq types de classes d’exposition qui sont à leur tour subdivisées en trois-quatre classes. La classe d’exposition définit le degré d’attaque d’origine environnementale auquel sont exposés le béton et les armatures sans tenir compte des effets de charges.
Selon la norme SIA 206-1, les désignations des classes d’exposition doivent être suivies d’une abréviation du pays, (p. ex. XC4(CH) pour la Suisse). Dans ce guide pratique du béton, on renonce à cette indication nationale pour une meilleure lisibilité.
Etant donné que la Suisse est un pays continental, les actions induites par les chlorures de l’eau de mer sont négligées et on n’utilise que les classes d’exposition suivantes:
Actions provoquant une corrosion de l’armature:
- Classe d’exposition XC1 à XC4 (C pour carbonation): carbonatation
- Classe d’exposition XD1 à XD3 (D pour deicing): chlorures provenant d’agents de déverglaçage
Actions provoquant une attaque du béton:
- Classe d’exposition XF1 à XF4 (F pour freezing): gel avec/sans agents de déverglaçage
- Classe d’exposition XA1 à XA3 (A pour chemical attack): attaque chimique
La classe d’exposition X0 (aucun risque d’attaque ou de corrosion) s’applique soit aux bétons sans armature ou pièces métalliques noyées qui ne sont ni exposés au gel ni à une attaque chimique, ou soit aux bétons armés dans des conditions très sèches à l’intérieur des bâtiments.
En Suisse, la classe d’exposition XD2 est divisée en deux sous-classes (a et b) en fonction de la teneur en chlorures, puisqu’il n’existe pas d’exemple d’application pratique pour cette classe. Les exigences de la classe d’exposition XD2a correspondent à celle de la classe d’exposition XD1 et celles de la classe d’exposition XD2b à celles de la classe d’exposition XD3.
- Classe d’exposition XD2a avec une teneur en chlorures ≤ 0.5 g/l («eau douce», p. ex. pour les piscines ordinaires)
- Classe d’exposition XD2b avec une teneur en chlorures > 0.5 g/l («eau salée», teneurs en chlorures élevées temporairement ou permanentes, p. ex. bains d’eau salée).
La classe d’exposition XM (M pour mechanical abrasion) pour la sollicitation par l’usure n’existe pas en Suisse, contrairement à l’Allemagne et à l’Autriche. Les exigences en matière d’usure sont à prescrire parmi les exigences complémentaires en tant que résistance à l’abrasion.
Les différentes classes d’exposition avec leurs différents degrés d’attaque sont présentées au tableau 2.3.3.
Toutes les classes d’exposition auxquelles un élément d’ouvrage est exposé doivent être spécifiées pour le béton. Les différentes faces d’un élément donné (p. ex. faces avant et arrière) peuvent être soumises à des attaques environnementales de nature différente. Souvent, un élément d’ouvrage relève de plusieurs classes d’exposition. L’auteur de la spécification devra définir une combinaison desdites classes. Pour un élément d’ouvrage, c’est toutefois le plus haut degré d’attaque au sein d’une classe d’exposition ou la classe d’exposition avec les plus hautes exigences relatives au béton qui est déterminant.
Tab. 2.3.3: Classes d’exposition avec leurs différents degrés d’attaque.
Fig. 2.3.3: Classes d’exposition à l’exemple d’un schéma de base pour le bâtiment.
Fig. 2.3.4: Classes d’exposition à l’exemple d’un schéma de base pour le génie civil.
Dimension maximale du granulat Dmax
Pour compléter la spécification du béton, il faut prescrire la dimension maximale du granulat. Elle doit être choisie en fonction de ce que la mise en oeuvre, l’armature et les dimensions de l’élément autorisent ou exigent. Il faut également prendre en compte les questions de sécurité structurale car la résistance à l’effort tranchant et au poinçonnement diminue avec la réduction de la dimension maximale du granulat. En général, la dimension maximale du granulat est de 32 mm. Il est possible de la limiter à 16 mm respectivement 8 mm dans des éléments à forte densité d’armature ou à petite section. La teneur minimale en ciment doit être adaptée à la dimension maximale du granulat (tab. 2.3.4).
Tab. 2.3.4: Dosages minimaux en ciment en fonction de la dimension maximale des granulats du béton selon la norme SN EN 206.
Classe de teneur en chlorures
La teneur en chlorures du béton doit être limitée, indépendamment d’un apport externe de chlorures pour des bétons armés ou précontraints à cause du risque de corrosion induite par les chlorures. Elle est calculée sur la base des teneurs en chlorures des constituants et rapportée à la masse du liant. À cet effet, on peut partir d’une teneur maximale autorisée ou d’une teneur indiquée par le producteur. Pour les granulats naturels d’origine suisse, on peut utiliser généralement une teneur en chlorures < 0.01 % en masse selon la norme SN EN 12620. En revanche, dans le cas de granulats recyclés, il faut analyser la teneur en chlorures. Pour les ciments, on peut tabler en règle générale sur une teneur en chlorures de 0.05 % en masse.
D’une manière générale, on peut partir du principe que pour les bétons suisses courants, la plus haute classe d’exigence, à savoir celle pour le béton précontraint, est déjà respectée.
Tab. 2.3.5: Classes de teneur en chlorures.
Classe de consistance
Le choix de la consistance appropriée est important pour la mise en oeuvre du béton. En fonction des méthodes de mesure de la consistance (étalement, indice de serrage d’après Walz, affaissement), les plages de mesure ont été divisées en classes de consistance (tab. 2.3.6). Les méthodes de mesure de la consistance habituellement pratiquées en Suisse sont détaillées ici: consistance
Les classes de consistance ne s’appliquent pas au béton à consistance terre humide, lequel est habituellement seulement damé. Dans certains cas particuliers, la consistance peut également être spécifiée par une valeur cible.
Fig. 2.3.5: Compactage du béton (consistance plastique-ferme) à l’aide d’une aiguille vibrante.
Tab. 2.3.6: Classes de consistance selon SN EN 206 et qualification de la consistance par Holcim.
Classes de masse volumique
En fonction de sa masse volumique après séchage à l’étuve, le béton est classé en béton normal, béton léger ou béton lourd:
- béton léger: 800 kg/m3 ≤ masse volumique ≤ 2000 kg/m3
- béton normal: 2000 kg/m3 < masse volumique ≤ 2600 kg/m3
- béton lourd: masse volumique: > 2600 kg/m3
Le béton léger est habituellement réparti en classes de masse volumique (tab. 2.3.7), mais la masse volumique du béton léger ou lourd peut être également spécifiée par une valeur cible.
Tab. 2.3.7: Classification du béton léger selon la masse volumique (séché à l’étuve).
Exigences complémentaires
Le prescripteur est en droit de spécifier d’autres exigences allant au-delà des exigences de base. Pour chaque propriété, il faut cependant indiquer les essais s’y rapportant (méthode d’essai, type des échantillons et nombre d’essais) avec leurs valeurs limites respectives:
- types ou classes particulières de ciment
- type ou catégories particulières de granulats
- résistance au gel/dégel en présence ou en l'absence de sels de déverglaçage
- température du béton frais
- évolution de la résistance
- dégagement de chaleur au cours de l’hydratation
- retardement de la prise
- résistance à la pénétration de fluides et de substances nocives
- résistance à une attaque chimique dissolvante
- résistance à la pénétration d’eau sous pression
- résistance à l’abrasion
- résistance à la traction par fendage
- type, fonction et teneur minimale en fibres
- résistance à la RAG selon le CT SIA 2042
- autres aspects, p. ex. texture de la surface ou procédé de mise en oeuvre
Pour déterminer les exigences, les méthodes d’essai, les critères d’évaluation, etc., il faut cas échéant recourir à un spécialiste.
Sortes de béton.
Afin de permettre une application pratique de la norme SN EN 206, les sortes de béton couramment utilisées pour le bâtiment et le génie civil ainsi que les pieux forés et parois moulées ont été prédéfinies (tab. 2.3.8): les différentes sortes sont désignées par 0 et A à C pour les bétons du bâtiment et par D à G pour les bétons du génie civil, abrégés T1 à T4. Pour les bétons des pieux forés et des parois moulées, on dispose de 4 classes, désignées par P1 à P4. A ces sortes de béton correspondent les bétons standardisés du catalogue d’articles normalisés (CAN).
Pour ces sortes de béton, les exigences de base sont déjà définies, mais le prescripteur peut les adapter en fonction de l’emploi du béton en ce qui concerne la dimension maximale des granulats, la consistance et la classe de résistance à la compression. La classe de teneur en chlorures correspond aux exigences relatives au béton armé et précontraint. Pour ces sortes de béton, les exigences complémentaires sont spécifiées pour quelques propriétés choisies, telles que la résistance à la RAG, la résistance aux sulfates et la résistance au gel en présence de sels de déverglaçage. Les exigences relatives à la composition du béton sont définies par des valeurs limites du rapport E/C maximal, de la teneur minimale en ciment et en farines.
Tab. 2.3.8: Exigences de base et complémentaires concernant les sortes de béton courantes du bâtiment, du génie civil ainsi que des pieux forés et parois moulées avec une dimension maximale des granulats de 32 mm.
Essais de durabilité suisses
Depuis l’introduction de la norme SN EN 206, la durabilité a acquis une importance particulière. Pour cette raison, les essais de durabilité pour les bétons du bâtiment et du génie civil sont définis en Suisse comme essais normalisés. Ces essais de durabilité sont décrits dans la norme SIA 262/1:
- perméabilité à l’eau (P)
- résistance à la carbonatation (RCarb)
- résistance aux chlorures (RCl−)
- résistance au gel/dégel en présence de sels de déverglaçage (GDS)
Fig. 2.3.6: le béton transporté par camion benne est protégé de la dessiccation par une bâche.
Tab. 2.3.9: Essais de durabilité et types de ciment admis pour les bétons du bâtiment et du génie civil.
Contrôles et critères de conformité
Propriétés du béton frais
Toutes les propriétés du béton frais peuvent être contrôlées à la centrale à béton. Il faut veiller à ce qu’elles ne changent pas de manière significative durant le transport de la centrale au chantier.
Consistance
La consistance doit être contrôlée à chaque livraison de béton prêt à l’emploi au moins visuellement, également dans le cas du béton produit sur le chantier. Si cela n’est pas possible, la consistance peut être surveillée à l’aide de la valeur wattmétrique du malaxeur. La mesure physique de la consistance doit être réalisée au moment de l’utilisation du béton. Cela signifie pour le béton prêt à l’emploi lors du déchargement. L’application des différentes méthodes d’essai est recommandée pour les plages de consistances suivantes:
- affaissement ≥ 0 mm et 210 mm
- indice de serrage ≥ 1.04 et < 1.46
- étalement > 340 mm et ≤ 620 mm
Au cas où une valeur cible de la consistance a été convenue au lieu d’une classe de consistance, les tolérances indiquées au tableau 2.3.10 s’appliquent.
Il est possible d’utiliser pour le contrôle de la conformité des écarts maximum admissibles plus grands, lorsque l’essai porte sur le premier déversement après 0.3 m3 jusqu’au maximum 1.0 m3 de béton frais déchargé (tab. 2.3.11). L’assurance qualité sur le chantier est décrite ici: assurance de la qualité
Tab. 2.3.10: Tolérances relatives aux valeurs cibles de consistance.
Tab. 2.3.11: Critères de conformité relatives à la consistance.
Autres propriétés du béton frais
Les contrôles et critères de conformité des autres propriétés du béton frais sont résumés dans le tableau 2.3.12.
Rapport eau/ciment
Les critères de conformité s’appliquent au rapport E/C, qui est calculé sur la base du dosage en ciment (indiqué sur le protocole de charge ou selon la recette) et la teneur en eau efficace. Les adjuvants liquides doivent être pris en compte à partir d’une quantité supérieure à 3 l/m3.
Les additions sont prises en compte selon le concept du coefficient k. Aucune valeur du rapport E/C ne peut dépasser la valeur limite de + 0.02 (voir tab. 2.3.12).
Teneur en air
La teneur en air entrainé nécessaire pour obtenir une résistance moyenne ou élevée au gel en présence de sels de déverglaçage est définie par le producteur du béton. La plage de production conforme se situe entre cette valeur minimale plus 4 % de volume, couvrant avec les écarts maximum admissibles une marge totale de 5.5 % en volume.
Tab. 2.3.12: Fréquence d’essais et critères de conformité pour les propriétés de béton frais.
Propriétés du béton durci
Le contrôle et les critères de conformité concernant les propriétés de béton durci figurent dans les tableaux 2.3.13 et 2.3.14. Outre les exigences relatives à la résistance à la traction par fendage, lesquelles sont analogues à celles de la résistance à la compression, il existe également des exigences quant aux résistances aux sulfates (béton résistant) et à la RAG.
Tab. 2.3.13: Fréquence d’essais et exigences pour la résistance à la compression.
Tab. 2.3.14: Fréquence d’essais et exigences de conformité pour les essais sur béton durci, à l’exception de la résistance à la compression.
2.3.3 Béton à composition prescrite
Lors de projets de construction présentant des exigences particulières quant aux propriétés du béton ou en cas d’utilisation de constituants particuliers (p. ex. granulats prescrits), il est également possible et judicieux de commander un béton à composition prescrite. Dans ce cas, la responsabilité concernant l’obtention des propriétés visées incombe à l’auteur de la formulation. Ce dernier peut être aussi bien l’entrepreneur que l’auteur du projet, respectivement le maître d’ouvrage.
L’auteur de la formulation du béton peut, pour cela, s’appuyer sur des expériences à long terme, des essais initiaux ou d’autres données disponibles provenant de bétons comparables. Il incombe au prescripteur de fournir les justificatifs requis comme base de la formulation et de procéder à la vérification des propriétés obtenues du béton frais et du béton durci.
Le producteur doit prouver la conformité de chaque gâchée, mais celle-ci se limite au respect de la composition du béton prescrite selon les exigences de la norme SN EN 206 relatives au contrôle de la production, en particulier l’exactitude des dosages. La preuve de conformité concernant la quantité, le type et l’origine des constituants du béton se base sur les bons de livraison respectifs et les protocoles de charge (ou recettes). Les mêmes critères de conformité relatifs à la consistance du béton à propriétés spécifiées sont valables.
Lors de la commande, il faut fournir des indications complètes portant sur la composition du béton:
- référence à la norme SN EN 206
- teneur en ciment, type de ciment et classe de résistance, origine
- rapport E/C ou classe de consistance
- type, catégorie et teneur en chlorures maximale des granulats
- masse volumique minimale respectivement maximale des granulats pour le béton léger ou lourd
- dimension maximale des granulats et restriction en termes de granularité
- type et teneur des adjuvants et additions, éventuellement origine.
De plus, les exigences complémentaires suivantes peuvent être spécifiées:
- origine de tous les constituants du béton
- exigences particulières relatives aux granulats (p. ex. couleur, forme, PSV, etc.)
- température du béton frais
- autres exigences techniques