Le béton de A à Z

Depuis son invention vers 1950, le béton est devenu le matériau de construction le plus utilisé au monde. On estime sa production annuelle à environ une tonne par habitant de notre planète. Comment fabrique-t-on le béton ? Quels sont les différents types de béton ? Quel est l'avenir du béton ?

Histoire du béton

En considérant la définition la plus large du béton, mélange d’un liant et de granulats, sa première utilisation pourrait remonter à près de 3000 ans avant J.C. Le béton au sens où nous le définissons aujourd’hui, c’est-à-dire le “béton ciment”, mélange de ciment et de granulats, est apparu quant à lui dès la Rome antique.

Les premiers bétons

La première utilisation du béton (au sens large) remonterait aux premières cités de l’ancienne Mésopotamie (à partir de 3000 avant J.-C). Ce béton est composé essentiellement d’argile, de sable, de gravier et d’eau. Il est connu sous le nom de béton de terre (traditionnellement “pisé” ou “torchis”). Mais ce premier béton se dégrade plus rapidement que la pierre, c’est pourquoi les vestiges de cette époque sont rares.

Plus tard, durant l’antiquité égyptienne, des mortiers composés de chaux, d’argile, de sable et d’eau sont utilisés. Ils servent notamment à la conception de la pyramide d’Abou Rawash, construite vers 2600 avant J.-C.

Le XIXème siècle : la révolution industrielle du béton

Á l’aube du XIXème siècle, l’anglais James Parker découvre en 1796 un calcaire argileux qui une fois chauffé à 900°C offre un ciment naturel à prise rapide. Ce matériau est commercialisé sous la marque “Ciment romain”.

En 1818, le français Louis Vicat obtient une chaux artificielle supérieure en faisant calciner de la craie ou de la chaux pure avec de l’argile. La chaux hydraulique artificielle est née. Sous cette impulsion, l’usage du béton se généralise et de nombreuses avancées successives scellent son succès.

Entre 1867 et 1891, Joseph Monier dépose plusieurs brevets et invente le “ciment armé”, amenés à devenir le béton armé sous l’impulsion de François Hennebique ou encore de Auguste Perret au début du XXème siècle.

La Rome antique à l’origine du béton moderne

Aux alentours du Ier siècle après J.-C, les romains s’emparent de cette technique en l’améliorant. Ils ajoutent à la chaux de la pouzzolane ou des tuileaux concassés et obtiennent un béton extrêmement résistant.

Aujourd’hui encore, plusieurs vestiges de cette époque témoignent de cette avancée majeure, à l’image des Thermes de Caracalla érigées en 216 après J.-C.

Les bétons contemporains

En 1929, Eugène Freyssinet révolutionne le monde de la construction en inventant le béton précontraint. Il s’agit d’un béton composite dans lequel on introduit, avant sa mise en service, des câbles d’acier en tension. D’autres innovations sont également à noter, comme le béton allégé qui remplace les gravillons et le sable par des billes de polystyrène.

Enfin, à la fin des années 1980, les bétons hautes performances (BHP) font leur apparition. Ils sont suivis par de nouvelles grandes innovations avec notamment les bétons autoplaçants (BAP) et les bétons fibrés à ultra hautes performances.

Aujourd’hui, le béton de ciment est le matériau de construction le plus utilisé au monde.

Différence entre béton et ciment ?

Dès le XIXème siècle, Louis Vicat nomme “mortiers hydrauliques” les matériaux de construction qui peuvent être placées dans l’eau. Souhaitant également les nommer “bétons”, l’ingénieur français finit par s’y résoudre, préférant donner ce nom uniquement au mortier hydraulique dans lequel on a introduit des pierres concassées.

Le ciment

Le ciment se présente sous la forme d’une poudre minérale fine. Il est issu généralement d’un mélange de calcaire et d’argile cuits à très haute température. Lorsqu’il est incorporé à l’eau, le ciment (voir notre page complète sur la fabrication du ciment) se transforme en une pâte qui se fige et durcit. D’une manière plus large, il désigne aussi tout matériau interposé entre deux corps durs afin de les lier. Ce liant hydraulique permet d’agglomérer des substances variées appelées agrégats ou granulats pour constituer du béton.

Le béton

Le béton est un mélange de liant hydraulique (du ciment le plus souvent ou du plâtre ou de la chaux) et de granulats (sable et gravillons). Il est employé dans la plus grande partie des travaux de maçonnerie.

Placement d'une chape en béton construction en hauteur

Quel est la composition du béton ?

Le béton est un matériau de construction composite. Cela signifie qu’il est le résultat de différents composants mélangés dans des proportions pouvant varier. De manière générale, les principaux ingrédients employés dans sa composition sont les suivants :

  • L’eau douce. 
  • Le liant hydraulique qui durcit au contact de l’eau en immobilisant les matériaux qui peuvent être
    • la chaux hydraulique obtenue par cuisson de calcaire argileux qui mélangée avec du ciment, en améliore la plasticité et assainit les matériaux jointoyés ;
    • le Ciment Portland Artificiel qui est le résultat du broyage d’une roche naturelle argilo-calcaire, à laquelle on ajoute du gypse.
  • Les granulats qui sont les particules immobilisées entre elles par la prise du ciment :
    • Le sable de rivière (eau douce uniquement) à granulométrie contrôlée (0,6 mm) ;
    • Le gravier extrait du lit des rivières ou obtenu par concassage de la pierre. Le gravier est calibré selon une norme NF de 6,3 à 25 mm de diamètre.

En fonction de la quantité et de la nature de ces composants, le béton présentera un aspect et des caractéristiques différentes.

Dosage du béton

En 1906 une première réglementation encadre la formule officielle de composition du béton. Elle fixe pour 1 m3 de béton ordinaire les dosages suivants : 350 kg de ciment, 590 kg de sable, 1 180 kg de gravier et 210 litre d’eau douce. Cette réglementation sera remplacée par les règles BA et BAE puis EUROCODES qui constituent un ensemble de 58 normes européennes, harmonisant les méthodes de calcul utilisables dans le domaine de la construction.

Le dosage du béton doit être s’effectué en fonction des besoins liés à son utilisation. Voici six exemples de dosages pour autant d’applications différentes.

Produit à base de béton Volume de produit Kg de Ciment Kg de Sable Kg de Granulat Litres d’eau Adjuvants
Fondations en béton 1m³ 350 800 1050 175 0
Dallage en béton 1m³ 300 830 1100 155 0
Béton standard 1m³ 250 800 1200 125 0
Béton lourd 1m³ 250 0 Hématite 0/1 mm : 1000kg

Hématite 0/5mm : 900 kg
Hématite 8/25 mm : 1700 kg

120 2%
Béton armé 1m³ 400 720 980 195 0

Tableaux des dosages ciment pour faire du béton

Comment faire du béton ?

Selon votre ouvrage et la quantité de béton que vous souhaitez, il existe trois moyens différents pour s’en procurer.

  • Faire appel à une centrale à béton.

Pour les travaux qui nécessitent d’importantes quantités de béton : un plancher, une dalle ou des murs banchés, on fait en général appel à une centrale à béton. Livré en camion-toupie, ce béton vous permettra d’économiser du temps, de l’énergie et de l’argent. De plus, il est beaucoup plus homogène et respecte la norme NF EN 206-1.

  • Utiliser une bétonnière.

Pour des quantités moins élevées, il est préférable de réaliser soi-même son béton et ainsi faire l’économie de la location d’un camion-toupie. Pour cela, vous pouvez utiliser une bétonnière.

  • Le gâchage manuel.

Pour les petits volumes, vous pouvez procéder à un gâchage manuel. Sachez cependant que cette méthode est moins efficace que l’utilisation de la bétonnière et qu’elle peut s’avérer plus éprouvante.

Les types de béton dans le commerce

Le béton est généralement composé de ciment, de sable, de granulats et d’eau. Mais le dosage et la nature de ces ingrédients varient en fonction des objectifs liés à son application. C’est la raison pour laquelle plusieurs types de béton sont disponibles aujourd’hui dans le commerce.

Parmi les bétons les plus utilisés, on retrouve :

  • Le Béton Prêt à l’Emploi (BPE).

Produit industriellement dans les centrales à béton, il est livré frais dans un camion-toupie.

  • Le béton armé.

Allie les propriétés mécaniques du béton et celles de l’acier.

  • Le béton fibré.

Comme pour le béton armé, les fibres synthétiques ou métalliques incorporées renforcent le béton.

  • Le béton précontraint.

Cette technique consiste à mettre en tension les aciers qui constituent les armatures du béton. Une fois au repos, ce béton sera donc comprimé.

  • Les Bétons Hautes Performances (BHP).

Les BHP ont une plus faible porosité et une plus grande durabilité (notamment face à la corrosion et au cycle gel/dégel).

D’autres types de béton ont également le vent en poupe, comme le béton autoplaçant ou encore le béton écologique.

Le béton autoplaçant

Le béton autoplaçant est très fluide, homogène et stable. Il peut être versés dans un coffrage sans serrage et sans vibration.

Ce béton se distingue des bétons courants principalement par ses propriétés à l’état frais. Il est le compromis entre la fluidité (lorsqu’il est sous forme de pâte) et la résistance (lors de son durcissement).

Une fois à l’état solide, il présente des performances comparables à celles des bétons traditionnels mis en oeuvre par vibration.

Pour réaliser 1 m3 de béton autoplaçant, il faut compter, 350 kg de ciment, 800 kg de sable, 900 kg de granulat, 21 kg d’adjuvants et 200 L d’eau. Sachant que la quantité d’adjuvant peut varier selon les caractéristiques recherchées.

 

Le béton écologique

Le béton écologique est réalisé à partir de ciment issu des déchets produits par les hauts fourneaux de la métallurgie.

Ce composant innovant, sous la forme de laitier moulu est nommé Ecocem.

Il permet de remplacer l’utilisation du ciment Portland dans la production de béton, un ciment qui est responsable de la majeure partie de la consommation énergétique des cimenteries et de leur importante empreinte carbone (consommation de carbone fossile et émissions de gaz à effet de serre).

Le béton écologique réalisé avec de l’Ecocem permet d’obtenir de très bonnes performances tant techniques que environnementales.

En effet, ce « Bétons Bas Carbone » apporte notamment une excellente durabilité et une résistance à long terme élevée.

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