HomeGuide pratique du béton2.2 Production de béton

2.2 Production de béton

 
2.2.1 Introduction


Les bétons peuvent être classés selon le lieu de production et le lieu d’utilisation. Le béton prêt à l’emploi est un béton à l’état frais, livré par un fournisseur autre que l’entreprise. Le béton prêt à l’emploi est soit un béton confectionné hors du chantier par l’utilisateur, soit un béton confectionné sur le chantier par quelqu'un d'autre que l’utilisateur. Il est fabriqué dans une centrale à béton, transporté sur le chantier dans des véhicules appropriés où il est livré prêt à l’emploi. En Suisse, le béton prêt à l’emploi représente plus de 80 % du volume de béton produit par an.
La figure 2.2.1 présente de façon schématique la confection du béton dans une centrale à béton. Les granulats arrivent à la centrale à bétons par train, poids lourd ou bateau et sont stockés, séparément par classes granulaires, en plein air ou dans des silos. Les ciments ainsi que les additions sont stockés en silos et les adjuvants liquides dans des cuves. L’eau est prise sur le réseau public d’eau potable et peut être complétée avec de l’eau recyclée. Les différents constituants sont dosés à l’aide d’un dispositif de pesée avant d’être versés dans le malaxeur. Un ordinateur pilote le processus de dosage permettant de mélanger les différents constituants conformément à la formulation. La capacité du malaxeur peut atteindre jusqu’à 3 m3. Après un malaxage minutieux respectant les temps prescrits pour le malaxage à sec et le malaxage humide, le béton frais est versé directement dans le véhicule de transport et acheminé vers le lieu d’utilisation.


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Fig. 2.2.1: Représentation schématique de la confection du béton dans une centrale à béton.



Les avantages du béton prêt à l’emploi sont les suivants:
  • il n’est pas nécessaire d’installer une centrale à béton sur le chantier
  • une qualité de béton élevée et constante
  • un réseau dense de centrales à béton permet d’éviter aux camions-malaxeurs de longs trajets, et donc de livrer d’importantes quantités de béton
  • le surplus de béton non utilisé sur le chantier est récupéré dans des installations de recyclage de béton frais et réintroduit dans le flux des matières.
Le béton de chantier est un béton qui est confectionné directement sur le chantier dans une installation mobile certifiée. En Suisse, ce n’est le cas que pour les chantiers ayant une demande importante en béton ou lorsque le trajet plus proche centrale la plus proche est trop long. Une installation de chantier demande beaucoup de place pour les silos et le malaxeur, mais permet une production flexible en fonction de la demande et une réduction des coûts de transport .
Les centrales à béton utilisant régulièrement les mêmes formulations de béton frais consignent celles-ci, en général, dans une liste de sortes de béton.


2.2.2 Assurance de la qualité

L’assurance de la qualité du béton dans une centrale à béton comprend les éléments essentiels suivants:
  • contrôle de la production par le producteur (autocontrôle)
  • surveillance du contrôle de la production par un organisme d’inspection approuvé (contrôle externe)
  • certification de la conformité par un organisme de certification notifié

Contrôle de la production par le producteur

Les exigences en matière de contrôle de la production sont décrites dans la norme SN EN 206. Le producteur doit constituer un manuel de contrôle de la production dont il vérifie l’efficacité tous les deux ans. Le contrôle de la conformité fait partie du contrôle de la production par le producteur. Dans le cadre du contrôle de la conformité, il est vérifié si le béton correspond aux exigences de la norme SN EN 206. Le contrôle de conformité se déroule selon un plan déterminé d’échantillonnages et d’essais. La norme SN EN 206 définit les méthodes d’essais et fréquences de contrôles ainsi que les critères d’évaluation. Les producteurs de béton qui ne sont pas certifiés selon l’annexe C de la norme SN EN 206 n’ont pas le droit de livrer du béton selon cette norme. Le contrôle de conformité couvre les paramètres suivants:
  • constituants du béton
  • équipements de production
  • propriétés du béton frais: consistance, masse volumique, rapport E/C, teneur en air, teneur en ciment, teneur en chlorures
  • propriétés du béton durci: résistance à la compression, perméabilité à l’eau, résistance à la carbonatation, résistance aux chlorures, résistance au gel et aux sels de déverglaçage

Le contrôle doit couvrir la production, le transport ainsi que le lieu de livraison et la livraison elle-même. La conformité ou la non-conformité est évaluée sur la base de critères précis. La non-conformité peut entraîner des mesures à la centrale ou sur le chantier.

Essais initiaux

Les essais initiaux doivent être effectués avant l’utilisation d’un béton ou d’une famille de bétons et ont pour but de vérifier si la formulation permet d’obtenir les propriétés visées de béton frais et durci. En cas de modifications majeures des constituants ou des exigences, il faut procéder à nouveau à des essais initiaux. Dans le cas où l’on dispose d’une expérience à long terme ou d’autres valeurs empiriques et résultats d’essais, il est possible de renoncer aux essais initiaux. Dans ces cas-là, la norme SN EN 206 exige une des preuves suivantes, sur la base de:
  1. bétons ou familles de bétons similaires, produits depuis au moins 3 ans ou d’un volume de production de ≥ 3000 m3. La similitude doit être prouvée et documentée.
  2. interpolations de compositions de béton déjà produites avec un ciment et des additions identiques
  3. extrapolations de la résistance à la compression n’excédant pas 5 N/mm2.
  4. essais initiaux d’autres bétons qui couvrent toute la plage de variation du nouveau béton, mais qui ne doit pas dépasser les limites suivantes: ciment: ±15 kg/m3, additions cendres volantes et Hydrolith F200: ±15 kg/m3, adjuvants: entre 0 et dosage le maximal admis

En cas de justifications selon 2 ou 3, les propriétés de durabilité des sortes de béton C–G sont à contrôler ponctuellement. Lors de la réalisation des essais initiaux, les conditions suivantes sont à respecter:
  • une température du béton frais entre 15–22° C
  • au moins trois gâchées différentes pour une sorte de béton individuelle, dont on prélève à chaque fois trois éprouvettes
  • au moins trois éprouvettes par autant de gâchées nécessaires pour couvrir la gamme de composition d’une famille de bétons.
  • résultat de la résistance à la compression d’un essai initial: valeur moyenne de toutes les valeurs moyennes des trois éprouvettes de toutes les gâchées.
  • la marge recommandée pour la résistance à la compression correspond au double de l’écart-type attendu, c.-à-d. environ 6–12 N/mm2.
  • La manière de procéder et la marge appropriée lors des essais initiaux des autres propriétés du béton sont à fixer par le producteur.

Familles de bétons

Afin d’alléger les contrôles, il est permis de regrouper les différentes sortes de bétons en familles de bétons (SN EN 206). Le producteur doit faire la preuve des relations établies par les propriétés entre les différentes sortes de bétons. Le producteur doit répartir l’échantillonnage sur tous les bétons appartenant à une même famille de telle manière à ce que chaque sorte de béton soit contrôlée au moins une fois par période d’évaluation. Le béton produit le plus souvent ou un béton choisi au milieu de la gamme des bétons de la famille est considéré comme béton de référence. En ce qui concerne la résistance à la compression, afin de prouver qu’une sorte de béton appartient à une famille de bétons, les résultats d’essai de la résistance à la compression des différentes sortes de bétons sont transposés et comparés à la résistance à la compression caractéristique du béton de référence. La transposition se base sur les écarts des résultats d’essais individuels avec la valeur cible de résistance à la compression d’une sorte de béton, dédinie par le producteur. Cette transposition se fait pour un rapport E/C aussi défini. En ce qui concerne les propriétés de durabilité, le producteur peut se référer pour la constitution des familles de béton aux conditions définies par la norme SN EN 206 (tab. 2.2.1). De cette manière, les bétons de différentes classes de résistance à la compression peuvent être réunis dans une famille de bétons, p. ex. C20/25, C25/30, C30/37. Les sortes de bétons des familles FB 1 à FB 3 peuvent être combinées avec celles des familles FB 4 ou FB 5, à condition que tous les bétons d’une combinaison aient le même rapport E/C.



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Tab. 2.2.1: Exigences pour la constitution des familles de bétons selon la norme SN EN 206 (tab. NA15).

Systèmes d’évaluation de conformité statistique

Un des contrôles de conformité concerne la résistance
à la compression. On admet que l’écart-type lors de la phase de production est constant et qu’il peut constituer la base d’évaluation des résultats d’essais ponctuels. La fré-quence des essais est plus grande durant une première phase (production initiale) que durant la phase suivante (production continue). Cette dernière est atteinte dès que 35 résultats d’essai sont obtenus et l’écart-type cal-culé sur les 15 derniers résultats d’essai ne dépasse pas 1.37 fois l’écart-type de l’ensemble des 35 résultats d’essais. L’écart-type applicable doit être estimé pour chacune des périodes d’évaluation suivantes de la production continue. Pour les autres propriétés du béton, le contrôle de conformité se base sur une autre méthode statistique (par attribut). Une sorte de béton remplit les exigences, si les résultats d’essai se situent au sein des tolérances applicables à une valeur cible ou des valeurs limites d’une classe spécifiée (fig. 2.2.2). Un certain nombre de résultats d’essai peut se situer en dehors de ces limites, mais doivent toujours rester à l’intérieur de ce qu’on appelle les écarts maximum admissibles (tolérance). Le nombre acceptable de résultats déviants augmente avec le nombre d’essais et est défini par la norme SN EN 206. Pour les mesures de consistance, les nombres acceptables diffèrent de ceux valables pour les autres propriétés du béton frais et durci. Pour ces derniers, un seul résultat d’essai peut tomber dans le domaine des écarts maximum admissibles à partir de 13 résultats. Par contre, pour les mesures de consistance, un résultat au sein des écarts maximum admissibles est déjà permis à partir de 3 essais.
Les résultats d’essais en dehors des écarts maximum admissibles sont considérés comme non-conformes. Dans ce cas, la sorte de béton ne satisfait pas les exigences de la norme (fig. 2.2.2). Par exemple, parmi cinq contrôles de la classe de consistance C2, deux résultats d’essai peuvent se trouver entre 1.25 et 1.28, respectivement 1.06 et 1.11. Les valeurs de mesure supérieures à 1.28 et inférieures à 1.06 ne sont pas conformes. Concernant la résistance aux chlorures, à partir de 20 essais, seulement deux résultats d’essais peuvent dépasser la valeur limite de 10 · 10−12 m2/s, mais ils doivent demeurer en-dessous de 13 · 10−12m2/s pour que la sorte de béton soit conforme.
Mesures en cas de non-conformité

Le producteur doit contrôler chaque résultat d’essai en dehors des écarts maximum admissibles ou dépassant le nombre acceptable de résultats d’essai au sein des écarts maximum admissibles. S’il est confirmé qu’un béton non conforme a été livré par erreur, le producteur doit entreprendre toutes les mesures appropriés à la centrale à béton et en avertir l’entrepreneur et l’auteur du projet. Selon la situation, des contrôles utilisant de carottes prélevées sur l’ouvrage sont nécessaires pour permettre une évaluation de l’étendue de la non-conformité.




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Fig. 2.2.2: Evaluation de la conformité selon la méthode par attribut pour toutes les propriétés de béton sauf la résistance à la compression et la résistance à la traction par fendage.





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