Le béton armé

Largement utilisé dans le génie civil pour augmenter la résistance aux contraintes, le béton armé est un matériau composite qui sert à la construction de bâtiments et d’ouvrages d’art de différentes tailles.

Conçu pour pallier les inconvénients du béton simple, dont la résistance à la traction est très faible, le béton armé est obtenu par la combinaison de béton (mélange d’eau, de sable, de gravier et de ciment) et de barres d’acier.

Ces barres supportent des contraintes de traction plus élevées, ce qui renforce le béton et le rend plus résistant.

Composition du béton armé

Le béton armé est utilisé pour augmenter la résistance à la traction d’un bâtiment.

Le béton est coulé sur une armature en acier (acier au carbone ou acier inoxydable), en veillant à la recouvrir complètement pour protéger les barres d’acier de l’oxydation.

Différentes structures d’armature sont utilisées en fonction des contraintes auxquelles le bâtiment sera soumis :

  • les aciers principaux augmentent la résistance aux contraintes qui s’appliquent aux parties tendues du béton ;
  • les aciers transversaux augmentent la résistance aux efforts de cisaillement et/ou de torsion ;
  • les aciers de comportement limitent la fissuration ;
  • les aciers d’assemblage maintiennent l’équilibre structurel de l’armature.

 

Ces différents types d’armatures sont réalisés avec deux catégories d’acier :

  • les aciers doux (appelés aussi aciers ronds lisses) : ils sont caractérisés par une surface lisse qui réduit l’adhérence avec le béton et leur résistance mécanique. Ces aciers sont généralement utilisés pour les constructions à faible résistance comme les cadres et les aciers de levage ;
  • Les aciers à haute adhérence : cette catégorie comprend les barres, les treillis soudés et les fils. Les aciers à haute adhérence sont pourvus d’aspérités sur leur surface qui renforcent l’adhérence avec le béton et augmentent leur résistance mécanique. Leur utilisation est parfaitement adaptée aux besoins des ouvrages en béton armé (treillis soudés, dalles, planchers, radiers…).
  • Types de planchers en béton armé : béton imprimé, désactivé, balayé, etc.

Le béton armé : quels sont les avantages et les inconvénients ?

Avec ses deux composants, le béton armé est un matériau résistant à la compression et à la traction (et donc globalement résistant au temps).

Contrairement à la plupart des matériaux de construction, le béton armé dure des décennies. Il permet d’économiser sur l’entretien, la réhabilitation ou la reconstruction en cas d’accident.

Il possède également des propriétés thermiques qui améliorent l’efficacité énergétique des bâtiments et permettent de réaliser des économies de chauffage ou de climatisation. C’est un matériau très résistant au feu, solide et durable, et il est facile à mettre en œuvre.

Cependant, les bâtiments en béton armé présentent également certains inconvénients qu’il convient d’énumérer :

  • une activité qui prend beaucoup de temps (réalisation de l’armature et du coffrage, puis décoffrage de chaque partie sollicitée du bâtiment) ;
  • le poids est beaucoup plus élevé que celui des bâtiments réalisés en béton simple ou en matériaux alternatifs ;
  • la modification d’une structure en béton armé est une tâche très difficile
  • les coûts de construction sont sensiblement plus élevés ;
  • en raison du poids, il est parfois nécessaire de consolider le sol (coût supplémentaire).

Utilisation du béton armé

La construction d’un ouvrage en béton armé est un métier très technique qui nécessite de solides connaissances. Elle suit cinq étapes essentielles qui sont la conception des armatures et du béton et les opérations de coulage, de coffrage et de décoffrage.

Conception de l'armature

Pour une structure en béton armé, les armatures utilisées peuvent être des armatures standard d’un fabricant, ou des armatures conçues spécifiquement pour les besoins de la structure. Elles permettent d’augmenter la solidité de l’ouvrage (résistance aux efforts, durabilité…) et de solidifier les différentes parties du bâtiment à construire.

Pour les ouvrages en béton armé, les armatures sont réalisées avec des aciers à haute adhérence.

Il faut noter que la disposition et la conception des armatures ont un impact important sur la qualité d’un béton armé réussi.

Conception du béton armé

Le béton est fabriqué en mélangeant du gravier, du sable, du ciment et de l’eau en quantité variable selon l’application. Pour 1 m de béton standard, par exemple, il faut environ 250 kg de ciment, 1200 kg de gravier, 800 kg de sable et 125 L d’eau. En revanche, pour la même hauteur de béton armé, il faut 400 kg de ciment, 980 kg de gravier, 720 kg de sable et 195 L d’eau.

Béton armé
Béton armé

Coffrage

L’opération de coffrage permet de donner sa forme au béton armé. Le coffrage est un moule utilisé pour enfermer la structure en béton armé jusqu’à son séchage. Il est nécessaire pour toutes les structures en béton et en béton armé, car il permet de maintenir le matériau en place jusqu’à son séchage. Les coffrages sont mis en place, et les armatures sont positionnées à l’intérieur de ceux-ci. Ainsi, une fois séché, le béton aura la forme des coffrages utilisés.

Le dimensionnement et la forme des coffrages sont très importants. La partie des coffrages en contact avec le béton est enduite d’un agent de démoulage pour faciliter leur retrait et éviter les déchirures.

Opération de coulage

Cette opération consiste à enrober les armatures avec le béton préparé après coffrage. Le béton est coulé progressivement dans les coffrages. L’opération se fait par cycle et à une vitesse bien déterminée pour favoriser la prise du béton et son séchage. Des opérations de bridage et de surfaçage sont parfois nécessaires selon les circonstances.

Quelles sont leurs utilités ? Eh bien, la première permet de ramener à la surface l’excès d’eau tandis que la seconde sert à vérifier l’altimétrie et les épaisseurs. Il est également important de maintenir le béton hydraté pour éviter toute évaporation prématurée lors de la phase de durcissement et de prise du béton.

Décoffrage

Pour le décoffrage, il est obligatoire de respecter les temps de séchage. Ils permettent de s’assurer que la résistance du béton a atteint le niveau requis. Les conditions climatiques (temps chaud ou froid), la qualité du béton (compacité, teneur en eau…) et le temps de séchage sont des facteurs déterminants pour obtenir un bon béton.

Pour les dalles en béton armé, il faut généralement compter 28 jours avant tout décoffrage, et pour une dalle piétonne un minimum de 2 jours pour assurer la résistance.

Utilisation

Le béton armé est utilisé pour les structures porteuses : dalle de fondation, dalle de plafond, mur de soutien, piliers, poutres… Pour toutes les structures qui seront fortement sollicitées, le béton armé est le matériau de construction le plus efficace.

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