Matériaux De Construction

1.3. Propriétés des matériaux de construction

Les propriétés principales des matériaux peuvent être divisées en plusieurs groupes tels que:

Propriétés physiques: (la dimension; la densité; la masse volumique de différentes conditions; la porosité; l'humidité etc..),

Propriétés mécaniques: (la résistance en compression, en traction, en torsion etc..)

Propriétés chimiques: (l’alcalinité, l’acide etc..)

Propriétés physico-chimiques: (l'absorption, la perméabilité, le retrait et le gonflement etc..)

Propriétés thermiques: (la dilatation, la résistance et comportement au feu, etc..)

Quelques caractéristiques et propriétés physiques courantes des matériaux de construction sont:

Propriétés liées à la masse et au volume:

Masse spécifique

Masse volumique

Porosité, densité

Propriétés liées à l’eau:

Humidité

Perméabilité

Degré d'absorption d’eau

Variation de dimension en fonction de la teneur en eau

Propriétés thermiques:

Résistance et comportement au feu

Chaleur spécifique

Coefficient d’expansion thermique

Les caractéristiques et propriétés mécaniques principales d’un matériau sont: la résistance à la compression, la résistance à la traction, le module de formation, le module d’électricité, etc.

Les matériaux de construction doivent:

posséder certaines propriétés techniques

pouvoir facilement être travaillés

être économiques.

La science des matériaux s’efforce de relier les propriétés macroscopiques des matériaux à leur structure microscopique.

La technologie des matériaux s’occupe des domaines d’application de la science des matériaux à l’art de construire (à savoir: choix des matériaux, détermination de leurs caractéristiques, connaissance de leurs propriétés, techniques de mise en oeuvre, méthodes d’essais, développement de nouveaux matériaux ou systèmes de matériaux).

Dans ce cours on va présenter quelques propriétés comme les propriétés physiques et les propriétés mécaniques.

1.3.1 Les propriétés physiques

La masse volumique apparente

Définition: C’est la masse d’un corps par unité de volume apparent en état naturel, après passage à l’étuve à 105 ±5 °C, notée γ0 et exprimée en (gr/cm3 ; kg/m3; T/m3).

Détermination:

Il existe plusieurs méthodes pour déterminer la masse volumique apparente des matériaux de construction selon leur dimension et leur dispersion:

a) Pour les matériaux solides : les roches naturelles, le béton, le bois .., on peut faire des échantillons de forme géométrique (cubique, cylindrique, ..).

b) Pour les matériaux incohérents (ensemble de grains – sable ou gravier).

La détermination de la masse volumique apparente peut se faire en utilisant un récipient standart (de volume connu).

La masse volumique d’un ensemble de grains est fortement influencée par la composition granulométrique, la forme des grains, le degré de tassement ainsi que la teneur en eau lorsque les grains sont petits. La masse volumique apparente des sables ou des graviers peuvent varier entre 1400 à 1650 kg/m3.

c)Pour les matériaux de construction qui n’ont pas de forme géométrique (forme de patate).

La détermination de la masse volumique apparente des matériaux avec cette forme peut se faire de façon indirecte. Dans ce cas, les échantillons étudiés doivent être enrobés de parafine afin d'être protégés de la pénétration de l’eau, ensuite on va les peser dans l’eau.

Pour déterminer la masse volumique des matériaux de ce type on a:

MS - Masse sèche d’échantillon (g)

MS+P - Masse sèche d’échantillon après avoir enrober une parafine (g).

M(S+P)L - Masse sèche d’échantillon après avoir enrobé de parafine et pesé dans l’eau (g).

gP – Masse de la parafine ayant enrobé de l’échantillon et γp – masse volumique absolue de parafine.

La masse volumique absolue

Définition: C'est la masse d’un corps par unité de volume absolu de matière pleine (volume de matière seule, pores à l'intérieur des grains exclus), après passage à l’étuve à 105 °C, notée ρ et exprimée en (g/cm3, kg/m3 ou T/m3).

Détermination:

Si les matériaux étudiés sont poreux, on doit les concasser et les broyer jusqu’à ce que la dimension des grains de matériaux (l’échantillon) devienne inférieurs à 0,2 mm. Ceci afin d'éliminer les pores et les vides existants dans les matériaux. Ensuite, on verse l’échantillon dans un récipient, qui contient de l'eau pour pouvoir déterminer la masse volumique absolue (Voir la figure 1.3.1)

Fig 1.3.1: Détermination de la masse volumique absolue d'un matériau

D'abord on va remplir le voluménomètre d’eau (N1), ensuite on verse l’échantillon sec dans le voluménomètre et le niveau de l’eau va augmenter (N2). La différence entre le niveau N1 et N2 est le volume absolu de l’échantillon. La masse volumique absolue peut se calculer:

Si les grains ne sont pas poreux, la masse spécifique absolue et apparente sont identiques

A la place de la masse spécifique et de la masse volumique, on utilise aussi les anciennes dénominations de poids spécifique et de poids volumique ainsi que les notions de densité apparente

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