Écostructures en béton
Comment diminuer l'empreinte carbone des structures en béton

Sommaire et contenu du livre "Écostructures en béton - Comment diminuer l'empreinte carbone des structures en béton"

Table des matières

CHAPITRE 1. Soutenabilité .
1.1
Introduction ..
1.2
Étapes vers la soutenabilité 5

1.2.1
Fabrication plus efficace du ciment Portland 5

1.2.2
Utilisation de combustibles alternatifs 5

1.2.3
Utilisation d'ajouts cimentaires 6

1.2.4
FiIlers................................................................. 7

1.2.5
Les poussières de four 7

1.2.6
Fabrication de béton plus durable 8

1.2.7
Utilisation de bétons à haute performance 8

1.2.8
Granulats recyclés 8

1.2.9
Séquestration (captage et stockage) des émissions de COz 8

1.2.10
Utilisation de moins d'eau 9

1.2.11
Amélioration des méthodes de calcul et des codes de construction 9

CHAPITRE 2. Terminologie et définitions Il
2.1
Introduction Il
2.2
Ciment, ajout cimentaire, ciment composé, filler, ajout et liant 12

2.3
Ciments ou liants binaires, ternaires et quaternaires 13

2.4
Contenu en ajouts cimentaires 13

2.5
Surface spécifique 13

2.6
Alite et bélite 13

2.7
Semihydrate 14

2.8
Rapports eau-ciment, eau-ajouts cimentaires et eau-liant 14

2.8.1
Rapport eau-ciment 14

2.8.2
Rapports eau-ajouts cimentaires et eau-liant 14

2.9
Granulat saturé surface sèche (SSS) 14

2.10
Teneur en eau, absorption et humidité d'un granulat 15

2.11
Eau de malaxage et eau de gâchage 15

2.12
Densité 15

2.13
Dosage en superplastifiant 16

CHAPITRE 3. Les rapports eau-ciment et eau-liant 17

3.1
Introduction.................... 17

3.2
Rappel historique 18

3.3
Le rapport eau-ciment: le cheminement personnel de P.e. Aïtcin.. 18

3.4
L'industrie du béton et le rapport E/C 20

3.5
Rapport eau-ciment ou eau-liant 21

3.6
Comment transformer le rapport E/L en MPa 22

3.7
La soutenabilité des bétons de faible rapport E/L 23

3.8
Conclusion 25

CHAPITRE 4. Durabilité, soutenabilité et profitabilité 27

4.1
Introduction........... 27

4.2
Durabilité: le leitmotiv de l'industrie

de la construction au XXle siècle 29

4.2.1
Durabilité et pro6tabilité 29

4.2.2
Durabilité et soutenabilité 30

4.3
Soutenabilité 31

4.3.1
Comment fabriquer plus de c1inker avec moins de calcaire et
moins de combustible? 32

4.3.2
Plus de ciment avec moins de c1inker 35

4.3.3
Comment faire plus de béton avec moins de ciment 37

4.3.4
Comment supporter des charges plus importantes avec moins
de ciment et de granulats 39

4.3.5
Comment construire des structures plus durables avec une plus grande
durée de vie utile? 39

4.4
Et la profitabilité? 40

4.5
Conclusion 41

CHAPITRE 5. Les liants modernes 43

5.1
Introduction 43

5.2
Production des ciments Portland et des liants 46

5.2.1
Amérique du Nord 47

5.2.2
Europe 48

5.3
Fabrication des liants modernes dans une perspective de
développement durable 49

5.3.1
Fabrication du c1inker de ciment Portland 49

5.3.2
Ajouts cimentaires 60

5.3.3
Fillers 76

5.4
Liants sans c1inker 77

5.5
Essais sur les ciments et les liants 77

5.5.1
Priorisation de la résistance sur la rhéologie 78

5.5.2
Priorisation de la rhéologie 79

5.5.3
Suivi de la rhéologie jusqu'à la prise initiale 81

5.5.4
Suivi de la perte d'affaissement 82

5.5.5
Autres considérations 82

5.6
Introduction des ajouts cimentaires et des fillers 83

5.6.1
Inttoduction à la centrale à béton 83

5.6.2
Introduction à la cimenterie 83

5.7
Bétonnage avec des ciments composés 84

5.7.1
Cas où les ajours cimentaires sont introduits à la cimenterie 84

5.7.2
Cas où les ajouts cimentaires SOnt introduits dans la centrale
à béton 84

5.7.3
Propriétés du béton frais 85

5.7.4
Mûrissement 85

5.7.5
Propriétés du béton durci 85

5.7.6
Augmentation de la résistance en compression 86

5.7.7
Durabilité 87

5.8
Comment mesurer les caractéristiques des bétons contenant
des ajouts cimentaires 88

5.9
Conclusion 89

CHAPITRE 6. Leau 91

6.1
Introduction 91

6.2
Le rôle crucial de l'eau 92

6.3
Influence de l'eau sur la rhéologie du béton frais 93

6.4
I:eau et l'hydratation du ciment 94

6.5
I:eau et le retrait 95

6.6
I:eau et la réaction alcalis-granulats 97

6.7
Mûrissement interne 97

6.8
Utilisation d'eaux spéciales 98

6.8.1
I.:eau de mer 98

6.8.2
Utilisation des eaux de lavage des centrales à béton 98

CHAPITRE 7. Les superplastifiants 99

7.1
Introduction 99

7.2
Définition 101

7.2.1
Compatibilité 101

7.2.2
Robustesse 101

7.3
Dispersion des particules de ciment 102

7.3.1
Les raisons de la floculation des particules de ciment 103

7.3.2
Les raisons de la charge électrique des particules de ciment 104

7.3.3
Façons d'éliminer la floculation 105

7.4
Compatibilité et robustesse 106

7.4.1
Pourquoi certaines combinaisons ciment/superplastifiants sont
compatibles et robustes et d'autres non? 106

7.4.2
Comment évaluer la compatibilité et la robustesse d'une combinaison
ciment/superplastifiant? 108

7.5
Utilisation des superplastifiants 110

7.6
Superplastifiants commerciaux 110

7.7
Les polysulfonates III

7.7.1
Les lignosulfonates 112

7.7.2
Les polynaphtalènes sulfonates 113

7.7.3
Les polymélamines sulfonates 114

7.7.4
La compatibilité et la robustesse des polysulfonates 114

7.7.5
Les polysulfonates commerciaux 116

7.8
Les polycarboxylates 117

7.9
Utilisation pratique des superplastifiants 118

7.9.1
I..:expression du dosage en superplastifiant 118

7.9.2
La densité des superplastifiants 119

7.9.3
Le contenu en solides 119

7.9.4
La masse d'eau contenue dans un volume donné de superplastifiant.. 120

7.9.5
Autres formules utiles 120

7.9.6
Masse des solides et du volume requis 121

7.9.7
Volume de particules solides contenues dans V1iq 121

7.9.8
Exemples 122

7.10
Conclusion 123

CHAPITRE 8. Les granulats naturels 125

8.1
Introduction 125

8.2
t:état SSS: l'état de référence pour les granulats 126

8.2.1
Détermination des caractéristiques d'un granulat dans son état SSS... 126

8.2.2
Expression des caractéristiques SSS des granulats 128

8.3
Influence des propriétés mécaniques des gros granulats sur les
propriétés correspondantes du béton 130

8.3.1
La résistance en compression 131

8.3.2
Module élastique 132

8.3.3
Courbes effort-déformation 136

8.4
Substitution partielle d'un granulat ordinaire par un granulat léger
saturé 139

8.5
Conclusion 141

CHAPITRE 9. Granulats recyclés 143

9.1
Introduction 143

9.2
Recyclage du béton 144

9.2.1
Granulats fins recyclés 146

9.2.2
Considérations pratiques 147

9.3
Autres déchets industriels utilisés comme granulats 147

9.3.1
Recyclage des pneus 147

9.3.2
Le verre 148

9.3.3
Les mâchefers 149

9.4
Autres déchets 150

CHAPITRE 10. Lair entraîné 151

10.1
Introduction 151

10.2
Les mythes de l'air entraîné 151

10.2.1
Lair piégé et l'air entraîné 151

10.2.2
Les effets bénéfiques de l'entraînement d'air 152

10.2.3
Lair entraîné et la soutenabilité 153

10.3
L'action bénéfique sur la maniabilité du béton frais 15~
10.4
L'action bénéfique contre la fissuration : 154

10.5
L'action bénéfique sur la perméabilité et l'absorptivité :..... 154

10.6
L'action bénéfique contre les réactions d'expansion 154

10.7
L'effet bénéfique sur la résistance du béton aux cycles de
gel et dégel 155

10.8
L'air entraîné et les ajouts cimentaires 156

CHAPITRE 11. Les réactions d'hydratation 159

11.1
Introduction 159

11.2
Les résultats paradoxaux de l'expérience de Le Chatelier 160

11.3
Powers et l'hydratation du ciment Portland 164

11.4
Représentation schématique de la réaction d'hydratation d'après
Jensen et Hansen 165

1104.1
Hydratation d'une pâte de rapport eau-ciment égale à 0,60 dans
un système fermé 166

11.4.2
Hydratation d'une pâte de ciment ayant un rapport eau-ciment
de 0,42 dans un système fermé 167

11.4.3
Hydratation d'une pâte de ciment ayant un rapport eau-ciment
de 0,42 en présence d'une source d'eau extérieure 167

110404 Hydratation d'une pâte de ciment ayant un rapport eau-ciment

de 0,36 en présence d'une source d'eau extérieure 168

11.4.5
Hydratation d'une pâte de ciment de rapport eau-ciment < 0,36
dans un système fermé....................................................................... 169

Il.4.6
Conclusions 169

11.5
Composition du (( solid gel}) 171

Il.5.1
Produits d'hydratation 171

11.5.2
Pourquoi est-il nécessaire d'ajouter du sulfate de calcium quand
on produit du ciment Portland? 175

Il.5.3
Pourquoi y a-t-il des alca1is dans le ciment Portland? 177

11.6
Chaleur d'hydratation 178

Annexe -Modélisation de l'acquisition et du développement de la résistance dans les pâtes pures de ciment
D'après les travaux de Granju (1984, 1989) 181

lIAI ApportS de Powers (1947,1958,1961,1962,1964) 181

Il.A.2
Résultats complémentaires obtenus par Granju 182

CHAPITRE 12. Retrait 185

12.1
Introduction 185

12.2
Les différents types de retrait 186

12.3
Retrait plastique 187

12.3.1
Pourquoi le retrait plastique devient-il maintenant plus critique? 187

12.3.2
Comment éviter la fissuration causée par le retrait plastique? 188

12.4
Le retrait endogène et le mûrissement .. 188

12.4.1
Lorigine du retrait endogène . 189

12.4.2
Le mûrissement externe . 189

12.4.3
Le mûrissement interne .. 190

12.5
Le retrait thermique . 190

12.6
Comment limiter les risques de fissuration dus aux
gradients thermiques? . 191

12.7
Les granulats et le retrait .. 192

12.8
Conclusion . 192

A' tCHAPITRE 13. Le munssemen . 193

13.1
Introduction .. 193

13.2
Le mûrissement du béton en fonction de son rapport eau-ciment. 194

13.2.1
Les bétons ayant un rapport E/C supérieur à 0,42 . 194

13.2.2
Les bétons ayant un rapport E/C compris entre 0,36 et 0,42 .. 195

13.2.3
Les bétons ayant un rapport E/C inférieur à 0,36 .. 195

13.2.4
Le développement d'une stratégie de mûrissement sur chantier
selon le rapport E/C . 196

13.3
Le mûrissement du béton pour éviter le retrait plastique 197

13.3.1
Les brumisateurs 197

13.3.2
Les films et les membranes imperméables 197

13.4
Le mûrissement du béton pour éviter le retrait endogène 199

13.4.1
Le mûrissement externe 199

13.4.2
Le mûrissement interne 199

13.4.3
I..:utilisation d'un agent expansif 201

13.5
Le mûrissement du béton pour contrer le retrait de séchage 201

13.6
La mise en application du mûrissement en chantier 202

13.7
Conclusion 203

CHAPITRE 14. La spécification d'un béton durable
et soutenable 205

14.1
Introduction 205

14.2
Le contrôle de la température initiale du béton 206

14.2.1
I..:augmentation de la température initiale du béton 207

14.2.2
Les bétons ayant un rapport EtC supérieur à 0,42 208

14.2.3
La diminution de la température initiale du béton 208

14.3
L'entraînement d'air 210

14.4
Le mûrissement externe 211

14.4.1
Les brumisateurs 211

14.4.2
Le mûrissement direct à l'eau 212

14.4.3
Les retardateurs d'évaporation 212

14.4.4
Les spécifications de mûrissement de la Ville de Montréal 212

14.5
Le mûrissement interne 213

14.6
Les adjuvants expansifs 213

14.7
Les adjuvants réducteurs de retrait 213

14.8
Les coffrages glissants 214

14.9
La spécification des conditions des essais 215

14.10
Le contrôle de la qualité 215

CHAPITRE 15. Spécification de performance 219

15.1
Introduction 219

15.2
La spécification de performance 220

15.3
Passage à des spécifications de performance 221

15.4
La soutenabilité et les spécifications 222

15.4.1
Les spécifications et l'utilisation des ajouts cimentaires 223

15.4.2
I..:établissement de spécifications de performance 225

15.4.3
Des exemples de spécifications de performance 227

CHAPITRE 16. Lévaluation statistique de la qualité du
béton 229

16.1
Introduction 229

16.2
La variabilité des propriétés du béton 230

16.2.1
La courbe de fréquence normale 230

16.2.2
L'expression mathématique de la courbe de fréquence normale 230

16.2.3
Quelques propriétés de la courbe en cloche normale 231

16.2.4
Les aires remarquables sous la courbe de fréquence normale 232

16.2.5
Le coefficient de variation 233

16.3
Le contrôle de la qualité d'une production de béton 233

16.3.1
La caractérisation de la variabilité de la production 234

16.3.2
Le contrôle de la procédure d'essai 234

16.3.3
Suivi de révolution des résultats bruts: moyenne des cinq derniers
échantillonnages consécutifs 237

16.3.4
Suivi de la procédure d'essai: moyenne des dispersions des dix derniers
essais consécutifs 237

16.3.5
Exemple 237

16.3.6
Discussion des résultats 238

16.4
La spécification de la résistance en compression du béton 245

16.5
Les limites de l'analyse statistique 245

16.5.1
Le cas d'un bon producteur de béton qui n'a pas de chance 246

16.5.2
Le cas d'un mauvais producteur qui a de la chance 246

16.5.3
Le risque du producteur et le risque du client 246

16.6
Conclusion 246

CHAPITRE 17. Production d'un béton soutenable ayant un
minimum d'impact environnemental................ 249

17.1
Introduction 249

17.2
Le transport des matériaux 250

17.3
Exemples de centrales à béton modernes 252

17.3.1
La centrale à béton CEMEX d'Ivry 252

17.3.2
La centrale ITALCIMENTI à Biarritz 257

17.3.3
La centrale DEMIX BÉTON près de Montréal 261

17.3.4
La centrale BÉTON MEMPHRÉ de Magog 265

17.4
Conclusion 266

Bibliographie 267

Index 273