Un gravier qui se brise sous le rouleau compacteur ou un béton trop sec qui n'enrobe pas les armatures, et c'est la couche de chaussée ou la fondation qui se fragilise. Les essais sur matériaux répondent à une question simple avant le coulage ou le compactage : le granulat et le béton tiendront-ils dans l'ouvrage. On vous explique ce que mesure chaque essai sur les graviers et le béton, à quelle norme il répond, et comment il rejoint le contrôle d'un chantier.
Sommaire
- Deux familles d'essais : granulats et béton
- Tester la solidité d'un gravier
- Vérifier la propreté d'un sable
- Mesurer la fluidité d'un béton frais
- Contrôler la résistance d'un béton durci
- Le tableau des normes par essai
- Quand ces essais protègent votre projet
- Guides publics de contrôle des matériaux
- Questions fréquentes
Deux familles d'essais : granulats et béton
Un chantier met en jeu deux grands types de matériaux minéraux. Les granulats, soit les sables et les graviers qui composent les remblais, les couches de chaussée et l'ossature du béton. Le béton lui-même, mélange de ciment, d'eau et de granulats, coulé pour les fondations et les structures.
Chaque famille a ses essais propres. On ne mesure pas un gravier comme on mesure un béton.
Cette vérification des matériaux complète la reconnaissance du terrain. Là où le guide complet de l'étude géotechnique décrit comment on caractérise le sol en place, les essais sur matériaux jugent ce qu'on apporte sur le chantier pour construire dessus.
Essais sur granulats
Mesurent la solidité, l'usure et la propreté des sables et graviers
Servent à valider un matériau de remblai, de couche de forme ou de chaussée
Essai Los Angeles, Micro-Deval, équivalent de sable, coefficient d'aplatissement
Normes de la série NF EN 933 et NF EN 1097
Essais sur béton
Mesurent la fluidité du béton frais et la résistance du béton durci
Servent à réceptionner une toupie et à vérifier les fondations coulées
Slump test au cône d'Abrams, écrasement d'éprouvette, carottage
Normes de la série NF EN 12350 et NF EN 12390
Tester la solidité d'un gravier
Un granulat de chaussée ou de remblai encaisse des chocs et des frottements pendant des années. Deux essais mesurent sa capacité à résister sans se réduire en poussière.
L'essai Los Angeles mesure la casse aux chocs
Mesure la casse d'un gravier sous les chocs de boulets d'acier en rotation.
Objectif vérifier qu'un granulat de chaussée ou de remblai encaisse les coups sans se réduire en poussière.
On enferme un échantillon de gravier calibré dans un gros tambour d'acier avec des boulets métalliques. Le tambour tourne 500 fois, à 30 ou 33 tours par minute. Les chocs cassent les grains les plus fragiles.
On tamise ensuite à 1,6 mm et on pèse ce qui est passé. Ce pourcentage est le coefficient Los Angeles. Plus il est bas, plus le granulat résiste. Un gravier dur de chaussée tourne autour de 20 à 30, un matériau tendre dépasse 40.
Cet essai suit la norme NF EN 1097-2, qui sert de méthode de référence en cas de litige sur un granulat.
L'essai Micro-Deval mesure l'usure par frottement
Mesure l'usure d'un gravier par frottement des grains, le plus souvent en présence d'eau.
Objectif savoir comment le granulat vieillit sous le trafic et l'humidité.
Même principe de tambour rotatif, mais cette fois avec une charge abrasive de petites billes et le plus souvent en présence d'eau. L'usure vient du frottement des grains entre eux, sans choc violent. On tamise encore à 1,6 mm pour obtenir le coefficient Micro-Deval.
Là où Los Angeles dit comment un gravier réagit à un coup de rouleau, Micro-Deval dit comment il vieillit sous le trafic et l'eau. La norme NF EN 1097-1 encadre cet essai.
À noter : Los Angeles et Micro-Deval se lisent dans le même sens. Plus le chiffre est bas, plus le granulat est résistant. Un matériau noté LA 25 et MDE 15 convient à une couche de roulement. Au-delà, on le réserve aux couches inférieures ou aux remblais.
Vérifier la propreté d'un sable
Un sable peut être solide et rester mauvais pour le béton. La raison tient aux fines argileuses qui collent aux grains et empêchent le ciment d'accrocher. Deux mesures détectent ce problème.
L'équivalent de sable détecte les argiles
Mesure la part de fines argileuses dans un sable, par décantation dans une éprouvette.
Objectif écarter les sables argileux qui empêchent le ciment de bien accrocher.
On agite un échantillon de sable dans une éprouvette avec une solution lavante, puis on laisse décanter. Le sable propre tombe au fond, les fines argileuses flottent au-dessus. Le rapport entre les deux hauteurs donne l'équivalent de sable, noté ES.
Un ES supérieur à 80 signale un sable propre, chargé de fines inertes sans danger. Un ES bas trahit la présence d'argiles, néfastes pour la prise du béton. La norme NF EN 933-8 décrit cette mesure.
Le coefficient d'aplatissement juge la forme
Mesure la proportion de grains trop plats, par tamisage sur grilles à fentes.
Objectif retenir des grains plutôt cubiques, qui se serrent bien et donnent un béton compact.
Un granulat plat s'empile mal et crée des points faibles dans le béton. On tamise l'échantillon sur des grilles à fentes parallèles pour isoler les grains trop minces. Le pourcentage de grains qui passent donne le coefficient d'aplatissement, régi par la norme NF EN 933-3.
Un faible coefficient veut dire des grains plutôt cubiques, qui se serrent bien et donnent un béton compact. Des grains plats font l'inverse.
Bon à savoir : ces essais sur granulats rejoignent la géotechnique routière. Un matériau de remblai ou de couche de forme se valide avec les mêmes mesures de dureté et de propreté, avant le contrôle de densité du sol une fois la couche posée sur le terrain.
Mesurer la fluidité d'un béton frais
Avant qu'il ne durcisse, un béton doit avoir la bonne consistance. Trop sec, il n'enrobe pas les armatures. Trop liquide, il perd en résistance. L'essai d'affaissement, ou slump test, mesure cette fluidité en quelques minutes.
Le principe du cône d'Abrams
Mesure de combien un béton frais s'affaisse sous son propre poids, en millimètres.
Objectif vérifier que la consistance correspond à la commande avant de couler.
On remplit de béton un moule en métal en forme de cône tronqué, haut de 30 cm, large de 20 cm en bas et 10 cm en haut. Le remplissage se fait en trois couches, chacune piquée 25 fois avec une tige d'acier. On démoule en soulevant le cône, et le béton s'affaisse sous son poids.
On mesure de combien le sommet est descendu. Cet affaissement, en millimètres, classe le béton. La norme NF EN 12350-2 encadre l'essai, fiable pour des affaissements compris entre 10 et 210 mm.
Les classes de consistance
Selon l'affaissement mesuré, le béton entre dans une classe S, de S1 à S5, définie par la norme NF EN 206/CN. C'est cette classe que le chef de chantier vérifie quand la toupie arrive.
| Classe | Consistance du béton | Usage courant |
|---|---|---|
| S1 | Ferme, peu maniable | Pièces massives, béton de propreté |
| S2 - S3 | Plastique à très plastique | Fondations, dalles, voiles courants |
| S4 | Fluide | Éléments ferraillés, béton pompé |
| S5 | Très fluide | Béton autoplaçant, coffrages complexes |
Le cône d'Abrams et le slump test sont deux noms pour le même essai. Au-delà de 210 mm d'affaissement, on passe à l'essai d'étalement, plus adapté aux bétons très fluides.
Important : le slump test se fait à la livraison, sur chaque toupie ou par lot, avant le coulage. Un béton hors classe doit être refusé sur place. Une fois coulé dans le coffrage, il est trop tard pour corriger sa consistance.
Contrôler la résistance d'un béton durci
Une fois le béton pris, reste à vérifier qu'il atteint la résistance prévue. C'est la valeur exprimée en mégapascals qui figure sur la commande, par exemple un C25/30.
L'écrasement d'éprouvette
Mesure la force qu'une éprouvette de béton encaisse avant de rompre, à 28 jours.
Objectif confirmer que le béton atteint la classe de résistance prévue, par exemple un C25/30.
Au moment du coulage, on prélève du béton frais dans des moules cylindriques ou cubiques. Ces éprouvettes durcissent dans l'eau ou en chambre humide à 20 degrés. À 28 jours, on les place dans une presse qui monte en charge jusqu'à la rupture.
La force maximale divisée par la section donne la résistance à la compression, en mégapascals. Cet essai suit la norme NF EN 12390-3. Le délai de 28 jours est la référence pour valider la classe du béton.
Le carottage du béton en place
Mesure la résistance réelle d'un béton déjà coulé, sur une carotte prélevée dans l'ouvrage.
Objectif juger un béton ancien ou douteux quand aucune éprouvette n'a été conservée.
Quand aucune éprouvette n'a été prélevée, ou en cas de doute sur un ouvrage existant, on prélève une carotte directement dans la structure. Une carotteuse à eau découpe un cylindre de béton dans un poteau, une dalle ou un voile.
La carotte part ensuite à l'écrasement, selon le même principe que l'éprouvette. La norme NF EN 12504-1 décrit le prélèvement et l'examen de ces carottes. C'est l'outil du diagnostic quand il faut juger un béton déjà coulé.
Bon à savoir : le carottage du béton durci n'a rien à voir avec le carottage d'un sol. Ici on découpe une structure en béton pour mesurer sa résistance. Dans une étude de sol, le carottage prélève des couches de terrain pour les analyser. Même mot, deux gestes différents.
Le tableau des normes par essai
Chaque essai répond à une norme NF EN précise. Ce tableau récapitule les principales, des granulats au béton durci.
| Essai | Ce qu'il mesure | Norme |
|---|---|---|
| Los Angeles | Résistance d'un granulat à la fragmentation par chocs | NF EN 1097-2 |
| Micro-Deval | Résistance d'un granulat à l'usure par frottement | NF EN 1097-1 |
| Équivalent de sable | Propreté d'un sable, présence d'argiles | NF EN 933-8 |
| Coefficient d'aplatissement | Forme des granulats, grains plats ou cubiques | NF EN 933-3 |
| Slump test | Affaissement et consistance du béton frais | NF EN 12350-2 |
| Résistance à la compression | Résistance d'une éprouvette de béton durci | NF EN 12390-3 |
| Carottage béton | Prélèvement d'une carotte dans un ouvrage en place | NF EN 12504-1 |
Les numéros et le statut de ces normes se consultent sur le site de l'AFNOR. Le marquage CE des granulats s'appuie sur la norme de spécifications NF P 18-545.
Quand ces essais protègent votre projet
Ces essais ne sont pas réservés aux grands ouvrages. Ils interviennent à des moments précis d'une construction courante.
Choix du matériau de remblai
Avant d'apporter des graviers pour une plateforme ou une voirie, Los Angeles et Micro-Deval valident leur solidité. Un matériau trop tendre se tasse et fissure la dalle posée dessus.
Réception du sable et des graviers à béton
L'équivalent de sable et le coefficient d'aplatissement écartent les sables argileux et les grains plats, qui affaiblissent le béton coulé.
Livraison du béton frais
Le slump test vérifie à chaque toupie que la consistance correspond à la commande. Un béton trop sec ou trop liquide est refusé avant le coulage.
Vérification de la résistance
Les éprouvettes prélevées au coulage partent à l'écrasement à 28 jours. Elles confirment que le béton des fondations atteint la classe prévue.
Diagnostic d'un ouvrage existant
En cas de doute sur un béton ancien, le carottage prélève une carotte dans la structure pour mesurer sa résistance réelle.
Avant de commander un essai sur matériaux, quelques points méritent une vérification rapide.
À vérifier avant de commander un essai
Les laboratoires accrédités pour ces essais figurent auprès de la section Laboratoires du COFRAC, utile pour retenir un prestataire reconnu.
Guides publics de contrôle des matériaux
Plusieurs organismes publics mettent en ligne leurs règles de contrôle des granulats et du béton. Ces documents montrent comment un maître d'ouvrage encadre la qualité des matériaux sur ses chantiers.
-
Les contrôles du béton en amont, Cerema (SETRA)
Agrément des centrales, épreuves de convenance, contrôle des constituants et de la procédure de bétonnage pour les ouvrages d'art.
-
Études, convenance et contrôles des bétons, Cerema Normandie-Centre
Opérations préliminaires au bétonnage et contrôle des bétons à la mise en oeuvre, selon le fascicule 65.
-
Guide pour la valorisation des déchets en technique routière, Cerema
Caractérisation et réception des granulats recyclés, essais de qualification et limitations d'usage par type de couche.
À noter : ces guides encadrent surtout des chantiers routiers et des ouvrages d'art publics. Les méthodes d'essai et les normes NF EN restent les mêmes pour le béton d'une maison ou les granulats d'une voirie privée.
Questions fréquentes
Qu'est-ce qu'un essai sur matériaux de construction
À quoi sert l'essai Los Angeles sur les granulats
À quoi sert l'essai Micro-Deval
Qu'est-ce que l'équivalent de sable
Qu'est-ce que le coefficient d'aplatissement
Comment se déroule un slump test
Qu'est-ce que le cône d'Abrams
Comment mesure-t-on la résistance à la compression d'un béton
À quoi sert le carottage du béton durci
Quels essais valident un granulat pour un remblai routier
Quelle différence entre essais sur granulats et essais sur béton
Quelles normes encadrent les essais sur matériaux
À retenir
- Les essais sur matériaux se rangent en deux familles : les granulats (sables et graviers) et le béton, avec des normes distinctes.
- Sur un gravier, Los Angeles mesure la casse aux chocs et Micro-Deval l'usure par frottement. Plus le chiffre est bas, plus le granulat résiste.
- Sur un sable, l'équivalent de sable détecte les argiles (ES supérieur à 80 = propre) et le coefficient d'aplatissement juge la forme des grains.
- Sur un béton frais, le slump test au cône d'Abrams mesure la consistance et classe le béton de S1 à S5 (NF EN 12350-2).
- Sur un béton durci, l'écrasement d'éprouvette à 28 jours (NF EN 12390-3) et le carottage (NF EN 12504-1) vérifient la résistance réelle.
