Dossier Technique : Bétons et Mortiers

DOMAINE D’APPLICATION

Dans les jardins privés, dans les espaces verts publics, des constructions de maçonnerie paysagère sont parfois prévues ; scellement de bordures, de poteaux d’une clôture, fondation d’un dallage à vocation carrossable, radier et parois d’un bassin ou d’une piscine maçonnée,  fondation d’un mur important, construction d’un mur en béton banché, paillasse et les points d’ancrage d’un escalier, coulage des piliers d’un portail, scellement de tous les matériaux naturels et préfabriqués, etc… Certaines d’entre elles nécessitent l’usage de liants tels que les mortiers et les bétons.

LES BETONS

1 – DEFINITION

Mélange homogène de sable, de graviers, de ciment et d’eau.

2 – CARACTERISTIQUES DES DIFFERENTS CONSTITUANTS

2.1 – LES GRANULATS : LE GRAVIER ET LE SABLE

Afin d’obtenir un mélange d’une bonne compacité, le volume de graviers sera deux fois supérieur au volume de sable ; soit pour 1 m³ de béton à préparer :

• 400 litres de sable
• 800 litres de graviers

Le sable permet de combler les vides entre les graviers. Utilisez toujours du sable de rivière ou de carrière de granulométrie 0/4, jamais de sable de dune ou de mer qui contiennent des sels néfastes à tous les types de scellements et en particulier pour les ouvrages en béton armé. Les sels sont corrosifs. Les graviers employés pour préparer un béton peuvent être de deux types : Roulé ou Anguleux.

Graviers et sables doivent être exempts de toutes impuretés pour ne pas réduire la capacité de résistance.

Remarques : il est possible de commander chez les fournisseurs de matériaux des mélanges sable/graviers prêts à l’emploi. Les graviers roulés de granulométrie 5/15 sont le plus souvent employés.

2.2 – LES LIANTS : LE CIMENT

Il en existe différents types dans le commerce. Parmi les plus utilisés, on trouve les ciments :

• C.P.A : Ciment Portland Artificiel 35, 45 et 55
• C.P.J : Ciment Portland Composé 35 et 45

Remarque : les chiffres qui accompagnent les deux catégories de ciments ci-dessus correspondent à la norme de résistance. Ainsi un béton dosé à 300 kg/m³ préparé avec un ciment C.P.A ou C.P.J de la classe 45, aura une résistance moyenne d’environ 450 kg/cm2 au bout d’environ un mois (28 jours).

2.3 – L’EAU

Elle est nécessaire à l’hydratation du ciment et facilite la mise en œuvre des bétons et mortiers. En excès, elle réduit la résistance du béton. Elle doit être propre, non salée. Pour 1 m³ de béton à préparer, on considère qu’il faut environ 140 à 150 litres d’eau. Cette quantité doit être modulée en fonction de l’état du sable qui peut être plus ou moins mouillé au départ.

PREPARATION DU BETON

1 – PRECAUTIONS A PRENDRE

• Le béton doit toujours être mis en place avant le début de la prise.
• Le délai de mise en œuvre des bétons courants est de l’ordre de 1 heure à une température de 20° C. La température ambiante a une grande influence sur temps de prise ; plus il fait chaud, plus le temps de prise diminue et vice versa.
• Le béton ne prend pas par temps froid (au-dessous de 0° C). Un antigel peut être ajouté au moment de sa préparation. Il est conseillé d’éviter les périodes de fortes gelées.
• Pour obtenir des ouvrages solides et éviter les fissures, il faut empêcher les risques de dessèchement du béton ; ne pas hésiter à le ré-humidifier voire même le bâcher si nécessaire. Un retardateur de prise pourra être ajouté au moment de la préparation afin d’avoir un tirage progressif.
• La phase de durcissement durant laquelle le béton acquiert ses qualités de résistance, doit s’effectuer dans les meilleures conditions. Pour les ouvrages porteurs, observez un délai d’environ un mois avant de procéder au décoffrage. Pour les ouvrages non porteurs, le décoffrage peut avoir lieu 48 à 72 heures après le coulage de la construction.

2 – LA PREPARATION

En fonction du travail à faire et des quantités nécessaires, il pourra être préparé de plusieurs manières

2.1 – Manuellement

Dans une brouette, sur une aire plane et dure ou mieux encore sur une plaque de préparation pour éviter le gaspillage et le brassage avec des impuretés et notamment la terre.

Remarque : pour avoir un ordre d’idée 1 m³ = environ 15 brouettes. 1 brouette = 65 litres ou 15 pelles. Pour préparer un béton dosé à 250 kg, il faudra un peu plus de 7 sacs de 35 kg de ciments, 6 brouettes de sable 0/4, 12 brouettes de gravier.

2.2 – A la bétonnière

Gâcher un mortier à la bétonnière:

• Verser dans la bétonnière en mouvement les deux tiers de l’eau nécessaire. Ajouter le sable et le ciment. Ajouter le reste de l’eau et laisser tourner quelques minutes.

Gâcher un béton à la bétonnière :

• Après avoir versé les deux tiers de l’eau, ajouter le gravier et le sable puis le ciment.
• Ajouter le reste de l’eau et laisser tourner quelques minutes. – une fois prête, placer la brouette à l’aplomb de la cuve et faire pivoter la gâchée dans cette dernière. – toutes les fournitures doivent se trouver à proximité afin d’optimiser l’organisation du travail.

Remarque : mortiers et bétons doivent être préparés à proximité de leur mise en œuvre car les trajets trop longs font remonter la ‘’laitance’’ à la surface et les assèchent. Pour nettoyer proprement la cuve de la bétonnière, placez quelques galets dans cette dernière et laisser tourner quelques minutes.

2.3 – Livré sur chantier

Commandé à la centrale à béton, il sera acheminé sur le chantier au moyen d’une toupie. Les toupies les plus courantes ont une capacité de l’ordre de 6 à 7 m³. Une goulotte située à l’arrière du camion permet de répartir le béton en fonction de l’accessibilité du chantier.

Les bétons commercialisés par les centrales, sont normalisés. Ainsi un béton 350 kg 5/15 est un mélange qui contient :

• 350 kg de ciment par m³ donc 10 sacs de ciment de 35 kg.

• du gravier de granulométrie 5/15 mm.

Remarques : cette solution est d’un point de vue économique souvent plus avantageuse dans les situations de chantier où il faut couler des quantités importantes à condition que l’accessibilité de ce dernier s’y prête. Demandez toujours un béton mouillé modérément pour faciliter sa mise en œuvre. Avant de s’atteler au coulage, il faut que l’implantation (points de niveaux), les terrassements, les éléments de ferraillage et les coffrages le cas échéant soient prêts.

3 – DOSAGE ET USAGE

Remarques : dans les ouvrages en béton armé, on peut incorporer du fer à béton de 6 ou 8 mm de diamètre, du treillis soudé et des éléments de chaînage. Ces derniers doivent être parfaitement noyés dans l’épaisseur de béton. Depuis quelques années, certains sols sont réalisés en béton désactivé. Cette technique consiste à faire apparaître les granulats à la surface du béton, ce qui permet de réaliser une grande gamme de bétons aux aspects et coloris divers plus esthétiques et mieux adaptés à l’environnement. Ils sont principalement utilisés pour traiter certaines surfaces de voirie. Après pulvérisation à la surface d’un ‘’désactivant’’ (1 litre pour 4 m²), le béton est lavé à l’eau sous pression dans un  délai de moins de 24 heures pour éliminer la laitance et le mortier qui n’a pas durci. On épand ensuite un produit permettant d’éviter une évaporation trop rapide de l’eau et qui rendra le béton moins vulnérable à l’usure et aux intempéries. Pour mettre en œuvre des bétons désactivés, il faut des températures comprises entre 5° et 25° C et une hygrométrie de l’air d’au moins 50%.

Les treillis soudés : ce sont des éléments pré-assemblés en acier formant des mailles carrées ou rectangulaires. Ils sont employés pour les dalles en béton, la construction de piscine maçonnée, les radiers des bassins et les paillasses d’escaliers maçonnés. Ils existent dans différentes dimensions. Ils sont livrés en plaques ou enroulés pour les modèles dont le fil de chaîne et le fil de trame est de faible diamètre. Ils peuvent être coupés à la pince monseigneur.

Les éléments de chaînage : il s’agit d’éléments en acier pré-assemblés qui sont constitués de 4 barres de 6 mètres (les filants) soudées tous les 25 cm sur des étriers de 5 à 6 mm de diamètre. Ils sont employés pour la construction des piliers et le coulage des linteaux. Ils sont fournis dans les dimensions suivantes : 10 X 10, 10 X 15, 10 X 20, 15 X 20. Ces dimensions correspondent en fait à celles des étriers.

LES MORTIERS

1 – DEFINITION/ROLES

Mélange homogène de sable, de ciment et d’eau permettant :

• D’assurer la cohésion entre les matériaux naturels ou préfabriqués.
• De protéger les constructions contre les infiltrations et donc d’assurer leur étanchéité.

2 – CLASSIFICATION DES DIFFERENTS CIMENTS

3 – DIFFERENTS MORTIERS ET UTILISATIONS

Le klinker (scorie en français) est une poudre de calcaire et d’argile ayant subi une cuisson à haute température. Il existe aussi des ciments blancs (Ciment Portland artificiel blanc CPA 55 et 55 R)  pour tous les travaux nécessitant une teinte claire.

3.1 – LES MORTIERS DE CHAUX

La chaux permet l’obtention de mortier gras et plastique. Ces mortiers sont perméables à la vapeur d’eau. La chaux laisse ainsi ‘’respirer’’ les murs. Ce type de mortier a un durcissement très lent et reste sensible au froid. On les utilise en enduit ou pour tous les scellements ne devant pas supporter des charges importantes.

3.2 – LES MORTIERS DE CIMENT

Très résistants, ils durcissent rapidement et sont plus ou moins perméables en fonction de la part de ciment employée. Il s’agit d’un mortier constitué en grande partie de ciment. De couleur sombre, ils ont l’inconvénient d’être difficiles à mettre en œuvre.

3.3 – LES MORTIERS BATARDS

Ils sont constitués de ciment, de sable, de chaux et d’eau. Ils ont une couleur plus claire  et sont utilisés pour la réfection des joints des murs anciens en pierres naturelles ainsi que pour les travaux de finition.

3.4 – LES MORTIERS SPECIAUX

• Les mortiers de ciment blanc : ils sont employés lorsque l’on recherche une finition claire. Exemple : dallage en Opus incertum en ardoise de couleur noire avec des joints blanchâtres.

• Les mortiers à prise rapide : on les emploie pour tous les scellements nécessitant une prise rapide. On utilise pour les préparer du ciment prompt qui a une prise d’autant plus rapide que le dosage est important. La prise est de l’ordre de quelques minutes ce qui implique la préparation de petites gâchées.

• Les mortiers réfractaires : ils sont constitués de ciment alumineux fondu et offrent une résistance à de très hautes températures, en général au-delà de 1000° C. On les emploie notamment pour l’assemblage des briques réfractaires d’un barbecue de plein air.

4 – DOSAGE DES MORTIERS

Tout comme les bétons, trois niveaux de consistance peuvent être recherchés :

• Les mortiers maigres : 1 part de ciment pour 3 parts de sable 0/4. On les utilisera pour le scellement des agglomérés ou pour des fondations ne devant pas supporter de grandes charges.

• Les mortiers moyens : 1 part de ciment pour 2 parts de sable 0/4. On les utilisera pour tirer des chapes ainsi que pour réaliser les joints des murs et des dallages.

• Les mortiers gras : 1 part de ciment pour 1 part de sable 0/4. Il sera utilisé pour réaliser des chapes étanches.

5 – PREPARATION OU GACHAGE D’UN MORTIER

A l’exception des grandes quantités qui seront préparées à la bétonnière ou livrées sur le chantier, les quantités plus modestes seront préparées sur une plaque de préparation, dans une brouette ou même dans une gamate.

A l’issue du brassage à sec, aucune nuance de couleur ne doit apparaître entre le sable et le ciment. – ouvrir ensuite un trou au centre du tas puis versez l’eau. Eviter de créer des débordements pour ne pas lessiver le mélange (perte de ciment) qui réduirait la résistance du mortier. Ensuite mouiller le mélange progressivement en l’aspergeant.

Dans la plupart des cas, rechercher un mortier ni trop sec ni trop liquide. – dans certains cas on peut préparer un mortier très liquide appelé ‘’barbotine’’. On l’emploie pour réaliser les joints d’un dallage en pierres naturelles.

6 – LES ADDITIFS

Ce sont des produits rajoutés en faible quantité aux bétons ou aux mortiers qui modifient les propriétés initiales de ces derniers. Parmi les additifs, on trouve :

• Les accélérateurs de prise : ils  écourtent le temps de prise afin que bétons et mortiers ne subissent pas les effets pervers du gel.
• Les antigels : ils protègent bétons et mortiers jusqu’à des températures de –10° C et évitent ainsi leur désagrégation.
• Les hydrofuges : ils permettent d’assurer l’étanchéité des mortiers et des bétons. On les emploiera pour la réalisation de chapes étanches ou pour l’étanchéité des bassins et piscines maçonnés.
• Les retardateurs de prise : ils permettent une plus grande souplesse d’utilisation des bétons et mortiers car le tirage est moins rapide. On les emploiera par temps chaud et venté.
• Les résines d’accrochage : il s’agit de résines synthétiques augmentant la plasticité des bétons et des mortiers ce qui permet d’éviter des problèmes de faïençage. Elles permettent de recharger un support existant et d’assurer l’étanchéité de ce dernier. Des produits tels que les plastifiants assurent la même fonction.
• Les colorants : dans certains cas, il peut être intéressant de teindre un mortier. Le colorant sera alors incorporé à un ciment blanc ou très clair.