Du béton de qualité à la ferme


Fiche technique - ISSN 1198-7138  -  Imprimeur de la Reine pour l'Ontario
Agdex : 715
Date de publication : 09/2012
Commande no. 12-048
Dernière révision : 11/2015
Situation : En remplacement de la fiche technique du MAAARO, Béton de qualité à la ferme, commande no 06-024
Rédacteur : Dan McDonald - Ingénieur, systèmes de génie civil/MAAARO

 

Table de matières

  1. Eau
  2. Procédés de mise en place du béton
  3. La cure du béton est essentielle
  4. Malaxage sur place
  5. Béton à air entraîné
  6. Approvisionnement en béton
  7. Commande de béton prêt à l'emploi
  8. Règlements et normes visant les projets à la ferme
  9. Sommaire
  10. Ressources
  11. Spécifications pour l'agriculture - Guide sommaire du béton
  12. Références
  13. Spécification de certification des usines de production de béton

Le béton est utilisé sur presque toutes les fermes en raison de sa fluidité, de sa résistance et de sa durabilité, et de sa compatibilité avec les pratiques écologiques. Les installations de transformation et de produits à valeur ajoutée, comme les exploitations de compostage et les sites de digestion anaérobie, utilisent aussi le béton dans le cadre de leurs activités.

Un béton de qualité offre les avantages suivants :

  • longue durée de vie utile de la structure;
  • faibles coûts d'entretien annuels;
  • résistance au feu;
  • réduction de la prolifération bactérienne;
  • surfaces faciles à nettoyer;
  • surfaces durables résistantes à la fissuration, à l'abrasion, à l'écaillage, aux acides et aux autres environnements hostiles;
  • facilité de mise en œuvre des pratiques écologiques.

Cependant la qualité du béton dépend d'un certain nombre de facteurs. La présente fiche technique décrit les composantes du béton, explique comment le manipuler après le malaxage et définit des normes techniques à respecter pour certains types de constructions agricoles.

Qu'est-ce que le béton?

Le béton est un mélange de ciment, d'eau, d'agrégats fins et grossiers (sable et pierre) et d'adjuvants. Le fournisseur combine ces composantes selon des rapports précis pour donner la qualité voulue et répondre aux spécifications de conception de l'ouvrage.

Le mélange d'eau et de ciment forme une pâte qui enrobe la pierre et les grains de sable et les lie. La réaction chimique entre le ciment et l'eau, qu'on appelle hydratation, produit un gel qui remplit les espaces entre les particules du mélange. Le béton se transforme alors en une masse rigide semblable à de la pierre.

Il doit être mis en place et fini de façon appropriée, puis subir une cure qui lui confère sa résistance et sa durabilité définitives.

Le béton peut répondre à pratiquement toute la gamme de paramètres de résistance, de gain de résistance (accéléré ou retardé), de couleur, d'affaissement, de débit et de temps de prise. Au moment de commander votre béton, indiquez à votre fournisseur ce que vous voulez en faire (mur d'un silo, couloir, cuve de stockage du fumier, etc.) et quel sera son mode de mise en place dans les coffrages (goulotte, brouette, pompe, etc.).

Pour la plupart des utilisations à la ferme, il faut un béton solide, dense, étanche à l'eau et résistant aux facteurs environnementaux tels que le gel-dégel. Les structures d'entreposage, les planchers d'étables et les mangeoires doivent résister à d'importantes forces d'abrasion et à l'action de produits chimiques puissants.

La Figure 1 montre une structure en béton typique creusée dans le sol pour le stockage du fumier.

Photo d'un tracteur stationné près d'une cuve à fumier circulaire en béton.

Figure 1. La construction de logements pour animaux et de structures d'entreposage du fumier se fait avec du béton de haute qualité.

Les Tableaux 1 et 2 de la norme CSA A23.1 définissent les diverses classes de béton. Certaines de celles-ci sont présentées dans le Guide sommaire du béton, à la fin de la présente fiche technique.

Eau

L'ajout de trop grandes quantités d'eau rend le béton moins résistant et moins durable (Figure 2).

Une quantité de deux pour cent d'eau ajoutée en trop à un mélange peut déjà avoir des effets significatifs : réduction de la résistance du béton, augmentation de sa perméabilité (perte de durabilité), diminution de sa résistance au gel-dégel. Comme le béton employé à la ferme est généralement exposé à des conditions difficiles, il doit être de la meilleure qualité possible.

Graphique montrant la diminution de la résistance à la compression du béton au fur et à mesure que le rapport eau/ciment augmente au-delà de 0,4.

Figure 2. Résistance du béton à la compression en fonction de son rapport eau/ciment.

Procédés de mise en place du béton

Le béton doit être « mis en place » et non « versé ». On ne doit pas s'attendre à ce qu'il s'écoule de lui-même autour des éléments coffrés ou à la surface du sol, à moins qu'il s'agisse de béton autoplaçant. Voir Best Practice Guidelines for Self-Consolidating Concrete (en anglais seulement) sur le site Web de la Ready Mixed Concrete Association of Ontario (RMCAO). Mettre le béton en place à moins d'un mètre de sa position finale dans le coffrage pour éviter la séparation de la pâte et des agrégats.

Tasser ou vibrer le béton mis en place dans les coffrages pour obtenir un produit dense, le moins perméable possible et exempt de poches d'air (air occlus). On augmente ainsi sa résistance et sa durabilité, et on s'assure qu'il adhère bien à l'acier de l'armature et aux joints d'étanchéité. Ne pas vibrer le béton à l'excès, ce qui pourrait provoquer une séparation des agrégats et de la pâte de ciment.

Le béton coulé en dalles doit être réglé, aplani, fini et mûri. Si le béton peut être mis en place, consolidé et fini sans difficulté particulière, on dit qu'il a une grande « ouvrabilité ». Il n'est pas souhaitable d'ajouter de l'eau supplémentaire pour accroître l'ouvrabilité du béton, à moins d'ajouter également du ciment pour conserver le bon rapport eau/ciment. Au lieu de cela, commander un béton à ouvrabilité accrue ne nécessitant pas l'ajout d'eau supplémentaire, ce qui évitera de modifier le rapport eau/ciment par l'emploi d'adjuvants chimiques (superplastifiants).

La cure du béton est essentielle

La cure consiste à maintenir des conditions de température et d'humidité permettant l'hydratation du ciment. Elle a une grande influence sur les propriétés finales du béton. Pour que leur hydratation se poursuive, les particules de ciment doivent être en permanence en présence d'eau. Cette hydratation ininterrompue rend le béton plus solide, moins poreux et plus durable. En l'absence d'humidité, ou lorsque la température tombe sous 10 °C, l'hydratation cesse.

Le béton soumis à sept jours de cure à l'humidité atteint 75 pour cent et 100 pour cent de sa résistance nominale après sept jours et 180 jours respectivement (Figure 3). Par comparaison, au bout de 180 jours, le béton ayant subi trois jours de cure n'atteint que 80 pour cent de sa résistance nominale, et celui qui n'a subi aucune cure n'atteint que 55 pour cent de cette valeur.

Graphique montrant en quoi les bonnes pratiques de cure du béton permettent une augmentation de sa résistance à la compression.

Figure 3. Une bonne cure augmente la résistance du béton.

Pour maintenir le ciment au degré d'humidité voulu pour assurer son hydratation, couvrir le béton de plastique ou appliquer des produits de cure en aérosols. Ces pare-vapeur (plastique ou produits de cure) empêchent l'évaporation de l'eau contenue dans le béton. Sur les surfaces planes, on peut ajouter de l'eau par arrosage ou recouvrir la dalle d'une nappe d'eau, de films imperméables, de sable mouillé ou de jute ou de paille imbibée d'eau. Dans le cas du béton coffré, le fait de garder les coffrages en place contribue à maintenir l'humidité dans le béton.

Pour assurer une bonne cure et obtenir les caractéristiques finales souhaitées, il est essentiel de maîtriser la température de l'air ambiant autour de l'emplacement du béton. Les températures de cure peuvent aller de 10 à 35 °C, la valeur optimale étant de 15 °C. Par temps plus chaud, on arrose le béton à l'eau fraîche. Par temps froid, on empêche le béton de perdre sa chaleur à l'aide de matériaux isolants ou de coffrages ou d'abris chauffés. La chaleur générée par la réaction chimique du ciment et de l'eau peut être mise à profit si elle est conservée à l'aide d'isolants ou autrement.

Protéger le ciment frais du gel; les cristaux de glace qui se forment dans les pores du béton se dilatent, ils endommagent la surface et produisent des fissures, un gonflement et des défauts structurels. Si la mise en place a lieu par temps froid, prolonger la période de cure pour que le béton ait une résistance adéquate au gel-dégel.

Tableau 1. Dosage du béton en volume pour les petits travaux1
Grosseur maximale des particules d'agrégats grossiers (mm) Béton à air entraîné
Ciment Agrégats fins humides Agrégats grossiers humides Eau
10 1 21/4 11/2 1/2
14 1 21/4 2 1/2
20 1 21/4 21/2 1/2
40 1 21/4 3 1/2

1 Le volume combiné représente environ les deux tiers de la somme des volumes initiaux de chacun des composants. Ce mélange est destiné aux travaux où la capacité structurale ne revêt pas une importance critique.


Voici les causes les plus fréquentes de mauvaise qualité du béton à la ferme :

  • mauvais mélange de ciment;
  • ajout de quantités excessives d'eau;
  • non-respect des bonnes pratiques de mise en place et de cure du béton.

Selon la norme CSA A23.1, pour que le béton atteigne sa résistance nominale, la durée normale de sa cure doit être d'au moins sept jours à une température d'au moins 10 °C, et aussi longue que nécessaire pour obtenir 70 pour cent de la résistance nominale après 28 jours (en MPa).

Malaxage sur place

Se servir du Tableau 1 comme guide pour le malaxage du ciment à la ferme. La teneur en eau peut différer légèrement de celle qui est indiquée dans le tableau, selon le degré d'humidité du sable. Après une pluie, il faudra moins d'eau que si le sable a été exposé à une période de temps chaud et sec.

Béton à air entraîné

Tout béton utilisé à la ferme et exposé aux cycles de gel-dégel doit être du type « à air entraîné ». Le béton ordinaire contient environ de deux à trois pour cent d'air entraîné, mais celui-ci se trouve dans de grands vides (plus d'un millimètre de diamètre). Un béton à air entraîné adéquat contient des millions de bulles microscopiques (toutes de moins d'un millimètre de diamètre).

Avantages du choix d'un bon béton à air entraîné :

  • augmentation de son ouvrabilité;
  • diminution de sa perméabilité;
  • réduction des dommages causés par le gel-dégel;
  • réduction de la ségrégation.

Ces minuscules bulles d'air entraîné agissent comme un lubrifiant qui facilite le glissement des particules d'agrégats les unes sur les autres pendant la mise en place. Après le durcissement du béton, elles agissent comme des soupapes d'échappement lorsque l'eau des pores se dilate en gelant. En passant de l'état liquide à l'état solide, l'eau se dilate d'environ neuf pour cent de son volume; c'est la raison des dommages causés par le gel-dégel dans les autres types de béton.

La norme CSA A23.1 rend obligatoire l'entraînement d'air pour tous les bétons qui sont exposés au gel-dégel (voir Guide sommaire du béton).

Ne pas se servir d'une truelle en acier pour la finition du béton à air entraîné! Cela aurait pour effet de réduire la durabilité de sa surface et risquerait de provoquer une délamination ou un écaillage du béton. Effectuer la finition avec une truelle de magnésium. Elle est plus rigide qu'un instrument en acier et exige moins d'effort pour faire le travail.

Les adjuvants sont des matériaux autres que le ciment, les agrégats et l'eau, qu'on ajoute au mélange avant ou pendant le malaxage du béton pour en modifier les propriétés (ouvrabilité, gamme de températures pour la cure, délai de prise ou couleur). On se sert du chlorure de calcium pour faciliter la prise par temps froid. La partie qui suit décrit les différents types d'adjuvants et leurs fonctions.

Types d'adjuvants pour le béton

Accélérateur – Accélère la réaction chimique entre le ciment et l'eau. On s'en sert le plus souvent par temps froid pour raccourcir le délai de prise du béton. Il en existe des versions à base de chlorure et sans chlorure.

Air entraîné – Forme de très petites bulles d'air dans le mélange de béton, ce qui le protège contre le gel-dégel.

Réducteur d'eau intermédiaire – Permet l'élimination de 5 à 15 pour cent de l'eau de la formulation, ou sert à accroître l'ouvrabilité du béton (affaissement).

Retardateur – Ralentit la réaction chimique entre le ciment et l'eau. On s'en sert le plus souvent par temps chaud pour empêcher une prise trop rapide du béton.

Réducteur de retrait – Réduit le retrait du béton au début de sa vie. On s'en sert souvent là où il faut éviter les fissures de retrait.

Superplastifiant – Permet l'élimination d'au moins 15 pour cent de l'eau de la formulation ou accroît de façon significative l'ouvrabilité du béton (affaissement).

Modificateur de viscosité – Employé dans la mise en place des bétons autoplaçants (BAP) et des bétons coulés sous l'eau pour les retenir pendant qu'ils s'écoulent activement vers leur emplacement.

Réducteur d'eau – Permet l'élimination d'au moins cinq pour cent de l'eau de la formulation.

Approvisionnement en béton

Voici un aperçu des avantages qu'offre un béton prêt à l'emploi provenant d'un fournisseur agréé par la RMCAO :

  • respect des spécifications relatives au rapport eau-ciment et des normes CSA;
  • matières premières entrant dans la composition du béton soumises à des tests et certifiées avant leur utilisation;
  • béton constamment soumis à des contrôles de qualité et à des tests garantissant le respect des normes minimales;
  • vérification et certification de l'ensemble du matériel, des matériaux et du matériel des installations membres.

Le béton prêt à l'emploi peut aussi être produit sous la forme de béton à hautes performances (BHP) de plus de 50 MPa pour des ouvrages qui nécessitent une durabilité et une résistance à la compression accrues. Le béton à hautes performances a un rapport eau/ciment de 0,40 ou moins, et la résistance à la compression minimale à 28 jours recommandée par un ingénieur (50 à 80 MPa). Voici des exemples d'applications où le BHP est recommandé : poutres armées, caillebotis, dalles et colonnes surmontant des fosses à fumier et des silos, et structures fortement exposées à des produits chimiques.

Commande de béton prêt à l'emploi

Lors de la commande, le choix du béton prêt à l'emploi approprié selon la norme CSA A23.1, Tableau 2, doit tenir compte de deux phases distinctes du produit :

  • l'état plastique initial qui, pour l'entrepreneur, a un effet significatif sur la facilité de mise en place, de consolidation et de finition du matériau;
  • son état final après durcissement, qui doit répondre à diverses exigences (résistance, rapport eau/ciment et divers autres critères de durabilité) pour pouvoir offrir une performance adéquate pendant toute sa durée de vie.

Le choix d'un béton répondant à toutes les exigences de performance minimale du Code du bâtiment de l'Ontario assurera ce qui suit :

  • projet entièrement conforme à toutes les exigences provinciales en matière de construction;
  • longue durée de vie du béton;
  • surface de béton résistante et durable pouvant supporter une exposition à des conditions difficiles.

Au moment de passer sa commande, l'entrepreneur détermine son degré d'affaissement (ouvrabilité) et son délai de prise. À partir de cette information, on peut choisir la formulation appropriée et la livrer en vue de la mise en place et des essais.

Exigences relatives aux ciments de type HS et HSb – attaque par les sulfates

L'article 4.4.5.1 du Code du bâtiment de l'Ontario stipule qu'un ciment de type HS ou HSb doit être employé dans toutes les structures de béton devant contenir du fumier. Bien que le ciment de type HS ne soit pas disponible en Ontario, on peut obtenir une performance équivalente par l'ajout de liants supplémentaires tels que des scories et des cendres volantes selon ce qui est spécifié dans la norme CSA A23.1. Ce mélange de ciment à usage général GU et de liants supplémentaires est appelé ciment de type HSb.

Avant de placer le béton dans ces types de structures, confirmer quelles sont les exigences pertinentes et indiquer au fournisseur qu'on doit utiliser les matériaux appropriés pour obtenir une performance optimale.

Ciment portland au calcaire

L'un des derniers développements dans l'industrie du béton est l'utilisation du ciment portland au calcaire (CPC ou Contempra). La fabrication du CPC émet environ 10 pour cent de moins de gaz à effet de serre que les méthodes de fabrication conventionnelles, le produit ayant une résistance et une durabilité comparables à celles des ciments actuels à usage général (GU). Ce nouveau type de ciment a été formellement reconnu par le Code du bâtiment de l'Ontario en 2011, et il est maintenant offert commercialement partout dans la province. Il a également été reconnu par le système d'évaluation des bâtiments LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) comme un produit novateur et écologique permettant une réduction significative des émissions de gaz à effet de serre dans la fabrication du béton.

Règlements et normes visant les projets à la ferme

Le Code du bâtiment de l'Ontario est le règlement fondamental couvrant l'ensemble des projets de construction de la province. Il renvoie aux documents suivants, qui ont leur importance pour les projets agricoles :

Code national de construction des bâtiments agricoles – Canada, 1995

  • CSA A23.1 Béton : constituants et exécution des travaux
  • CSA A23.2 Méthodes d'essai et pratiques normalisées pour le béton
  • CSA A23.3 Calcul des ouvrages en béton

Sommaire

Le béton est utilisé dans presque toutes les constructions agricoles. Pour construire des ouvrages en béton ayant la résistance, la durabilité et l'intégrité souhaitées à long terme, respecter les codes et les règlements pertinents et suivre les indications exposées dans la présente fiche technique.

Ressources

Spécifications pour l'agriculture - Guide sommaire du béton

Structure de béton Type de béton Rapport maximal eau/ciment Résistance
minimale
Air entraîné
(Tableau 4)
Béton non armé exposé aux chlorures et au gel-dégel. Exemples : planchers de garages, entrées de garages, trottoirs, porches, bordures de trottoirs et caniveaux, marches, cours. C-2 0,45 32 MPaà 28 jours 5 % - 8 %
Béton non armé modérément exposé au fumier et (ou) aux liquides et gaz d'ensilage, non exposé au gel-dégel. Exemples : dalles intérieures au niveau du sol. A-4 0,55 25 MPaà 28 jours 4 % - 7 %
Béton armé exposé au gel-dégel, au fumier et (ou) aux liquides et gaz d'ensilage avec ou sans exposition au gel-dégel en submersion continue. Exemples : parois intérieures des caniveaux, poutres, dalles, colonnes, tuyaux d'égout, etc. A-3 0,50 30 MPaà 28 jours 4 % - 7 %
Béton armé modérément à fortement exposé au fumier et (ou) aux gaz et liquides, exposé ou non au gel-dégel. Exemples : parois en béton armé des cuves à fumier extérieures, des silos et des mangeoires, et dalles extérieures. A-2 0,45 32 MPaà 28 jours 5 % - 8 %
Béton armé fortement exposé au gaz de fumier, exposé ou non au gel-dégel. Exemples : poutres en béton armé, dalles et colonnes dominant des fosses à fumier et des silos, canaux, caillebotis de porcherie et des trous d'accès, espaces clos et conduites partiellement remplies d'effluents. A-1 0,40 35 MPaà 28 jours 5 % - 8 %
Béton armé exposé à des chlorures ou à d'autres environnements difficiles, exposé ou non au gel-dégel, avec une durabilité prévue supérieure à celle des bétons des types C-1, A-1 ou S-1 . C-XL ≤ 0,40 50 MPamoins de 56 jours 5 % - 8 %


Références

CSA A23.1-2009 – Béton : constituants et exécution des travaux, et Tableaux 1, 2 et 4.

Spécification de certification des usines de production de béton

Le fournisseur de béton doit remettre à l'acheteur un certificat valide d'installation de production de béton prêt à l'emploi ou d'équipement mobile de production de béton délivré par la Ready Mixed Concrete Association of Ontario.


**Cette information n'est fournie qu'à titre indicatif**



Pour plus de renseignements :
Sans frais : 1 877 424-1300
Local : 519 826-4047
Courriel : ag.info.omafra@ontario.ca