Qu'est-ce que le béton armé ?

Pour augmenter les performance du béton dans les sollicitations de traction, l'on a donc eu l'idée ingénieuses de l'associer à l'acier. Ce mariage donne le béton armé, très performant et économique. 

A moins de suivre un certain nombre de règles de bases, le béton armé ne pourra pas jouer pleinement son rôle. 

Les règles de bonne construction du béton armé

Il est plus important de bien positionner son ferraillage et de maîtriser son enrobage, que de le surdimensionner.

1 L'enrobage des armatures

L’enrobage des armatures représente la distance entre la surface du béton et l'acier le plus proche (cadres, étriers, épingles, armatures de peau, etc.).

L’enrobage doit être suffisant pour garantir :

• la bonne protection de l’acier contre la corrosion ;
• la bonne transmission des efforts d’adhérence ;
• une résistance au feu convenable.

L’enrobage minimal de l’armature béton et les caractéristiques du béton d’enrobage sont les paramètres fondamentaux permettant de maîtriser la pérennité des ouvrages face aux phénomènes de corrosion et donc leur durée d’utilisation. Ainsi, il est possible de placer les armatures hors d’atteinte des agents agressifs en les protégeant par une épaisseur suffisante d’un béton compact, ayant fait l’objet d’une cure appropriée.

Typiquement, dans le cas d’un bâtiment courant, l’enrobage minimal des armatures est de 30mm pour les bétons soumis aux intempéries et 15 mm pour les bétons situés à l’intérieur. Il est bon de prévoir une marge de 10 mm pour tenir compte des tolérances de pose des aciers.

2. L'adhérence acier -béton

La raison pour laquelle l'acier est associée au béton, c'est pour que le premier compense la faible résistance à la traction du second. Cela nécessite une bonne adhérence entre les deux matériaux. Ainsi, on améliore l’adhérence en utilisant des aciers à reliefs (nervures, verrous, torsades, etc.) justement appelés « aciers à haute adhérence ».

L’état de surface des armatures est un facteur important. L'acier doit être propre: pas de terre, ni d'huile ni de graisse, encore moins des plaques de rouille.

3. Le recouvrement des aciers

Pour transmettre efficacement les efforts de traction d'un acier à l'autre, il faut respecter la longueur minimale de recouvrement. Cette longueur minimale dépend de plusieurs paramètres mais pour le type d'acier HA couramment utilisé, elle est de 50 fois le diamètre de la barre. (60 cm pour du HA12).

Les cages d'armatures aussi bien que les ronds d'acier doivent donc être imbriqués l'un dans l'autre d'au moins cette distance et ligaturées entre eux pour ne pas que l'assemblage ne se défasse pendant le coulage. 

D'une manière générale, les ligatures d'acier ne sont utiles que pendant le coulage, une fois le béton durci, elle ne participent pas du tout à la résistance de l'ensemble.

4. Le recouvrement des armatures au croisement des chainages horizontaux

Aux angles, un simple croisement des armatures ne suffit pas. Il faut mettre en place des équerres de liaisons en "L" ou utiliser des boucles en “U”.

Ces liaisons doivent être de même diamètre que les chaînages courants et les recouvrements droits doivent se faire sur une longueur minimale de 50 fois le diamètre.

5. L'ancrage des chainages verticaux

Pour assurer le transfert d'effort, les armatures des chainages verticaux doivent être ancrés dans la semelle filante de la fondation. Les attentes de ces chainages doivent dépasser  la fondation ou le chainage horizontal fraichement coulé, d'au moins 50 fois le diamètre.

6. Eviter la poussée au vide

La poussée au vide est un phénomène physique qui se produit lorsque l'acier tendu, fait éclater une paroi mince de béton. Cela se passe dans les angles des semelles filantes ou des chainages horizontaux. 

Ainsi, dans la figure ci-dessous, l'équerre intérieure étant tendue, pousse le béton vers le vide. Le béton à cet endroit, ayant une faible épaisseur, finira par céder.

Selon les situations, on peut avoir plusieurs dispositions évitant  le risque de poussée au vide.

Par exemple dans le cas d'un angle droit de fondation nécessitant 4 barres d'acier, on montre ci-dessous un exemple de situation à éviter ainsi qu'un des nombreux cas acceptables.

La connaissance de ces notions, énoncées ici de façon très simplifiée peut vous aider pour avoir une maison plus solide.

Par ailleurs, quand le sable est mouillé ou trempé, en saison des pluie par exemple, il contient déjà une certaine quantité d'eau qu'il faut déduire de ce qu'on aura calculé.

Les problèmes liés à l'excès d'eau

Il est vrai, une grande quantité d'eau fluidifie le béton, le rendant plus malléable et facilite ainsi sa mise en place. Toutefois,  il ne faut pas exagérer : les conséquences sont aussi nombreuses que néfastes.

La perte de la résistance

L'atout principal du béton, c'est sa résistance à la compression. Or celle-ci dépend de la quantité d'eau utilisée pour la fabrication. 

En effet, les scientifiques on montré que la résistance du béton est inversement proportionnelle au rapport E/C, désignant la masse d'eau divisée par la masse de ciment. Lorsque la quantité d'eau augmente, la résistance du ciment diminue. Cette relation peut être visualisée par le graph ci dessous.

Le ressuage et ses corollaires

Le ressuage est la migration d’une matière à la surface du matériau qui la contient. Dans le cas du béton, l'excès d'eau peut dégrader l'adhérence entre le ciment et les agrégats. Les graviers se tassent alors, sous l'effet de la gravité, pendant que l'eau remonte créant comme des tunnels vides, ce qui conduit à la fragilité de l'ouvrage. D'autre part, la croûte formée en surface résistera moins aux sollicitations de tout genre (chocs, intempéries, etc.). 

La ségrégation 

L'excès d'eau fluidifie le béton. Les éléments lourds tels les graviers  vont tomber au fond du coffrage tandis que la pate cimentaire reste en dessus. Cette ségrégation, comme dans le cas du ressuage,  fragilise le béton. La partie supérieure est peu résistante (la résistance étant principalement fournie par les graviers) et la partie inférieure est très poreuse.

La dessication

La dessiccation du béton est un phénomène lié à l’évaporation de l’eau dans le béton. Elle se manifeste à partir des faces exposées à l’évaporation. 

La diminution de l’humidité relative dans le réseau poreux provoque une contraction du béton. C'est le retrait. Les bétons formulés avec un faible rapport E/C ont un très faible retrait de dessiccation, car ils contiennent une faible quantité d’eau qui peut s’évaporer et présentent une faible différence d’humidité interne avec l’extérieur.

La dégradation de la durabilité

L'excès d'eau rend le béton plus poreux, moins résistant, peu homogène et très fissuré. Tout ceci dégrade  sa durabilité.