Comment choisir la dimension du gravier pour béton ?

Taille du gravier beton

 

Le béton est un mélange granulaire constitué de ciment, d’eau, de sable et de gravier.

Il existe différentes tailles de gravier pour béton. Le choix de la dimension du gravier est important car il conditionne les propriétés à l’état frais et durci du béton.

Voici comment choisir la dimension du gravier pour béton.

 

Le gravier : un granulat pour béton

Le gravier, aussi appelé gravillon ou cailloux, fait partie de la famille des granulats.

Les granulats sont des grains minéraux classés en fillers, sablons (sable fin), sables, gravillons, graves (mélange de sable et de gravillon) ou ballasts, suivant leurs dimensions comprises entre 0 et 125mm.

Les granulats sont des matériaux de construction inertes qui constituent de façon schématique le squelette du béton. Le ciment mélangé à l’eau jouant le rôle de colle entre les granulats.

Les granulats (granulats roulés ou granulats concassés) sont quelquefois encore appelés « agrégats », cependant cette appellation tend à être abandonnée.

Les granulats pour béton doivent satisfaire les spécifications de la norme NF P 18-545 et plus précisément son article 10 qui traite des granulats pour béton hydrauliques et mortiers.

 

gravier beton

Gravier roulé pour béton (cailloux beton).

La classification granulométrique des granulats pour béton

Les granulats sont classés en fonction de leurs grosseurs déterminée par criblage sur des tamis de contrôle normalisés à mailles carrées dont la dimension intérieure est exprimée en millimètres.

Ils sont désignés par d et D qui représentent respectivement la plus petite et la plus grande des dimensions des grains constituant le granulat. Ils sont appelés d/D ou O/D lorsque d est inférieur à deux millimètres.

Les intervalles d/D et 0/D sont également appelés classes granulaires.

A noter que la plus grande des dimensions du gravier D est aussi appelée Dmax.

La norme NF P 18-545 indique la terminologie usuelle des granulats pour béton selon leurs dimensions :

  TYPEDIMENSIONS
  FillerGranulat dont la plupart des grains passe au tamis de 0,063mm
  Sable 0/Dd = 0      D ≤ 4mm
  Gravillon d/Dd ≥ 2mm     4 ≤ D ≤ 63mm
  Grave 0/Dd = 0     4 ≤ D ≤ 45mm

 

Tous les granulats, y compris les graviers, doivent être désignés en termes de classes granulaires d/D.

Les classes granulaires des produits commercialisés par les fabricants doivent être spécifiées en utilisant deux dimensions de tamis indiquées dans le tableau suivant, appartenant soit à la série de base de dimensions (exemple : gravillon 4/16mm), soit à la série principale plus la série 1 (exemple : gravillon 11,2/22,4 aussi appelé 11/22), ou soit à la série de base plus la série 2 (exemple : gravillon 10/20mm).

Remarque : un gravier 5 15 (5/15) n’existe pas.

Dans tous les cas le rapport de la dimensions D à la dimension d des classes granulaires ne doit pas être inférieur à 1,4.

Série de base (mm)Série de base + série 1 (mm)Série de base + série 2 (mm)
000
111
222
444
5,6 (5)
6,3 (6)
888
10
11,2 (11)
12,5 (12)
14
161616
20
22,4 (22)
31,5 (32)31,5 (32)31,5 (32)
40
45
636363

Dimensions de tamis pour la spécification des classes granulaires

 

Remarque : les dimensions arrondies entre parenthèses peuvent être utilisées pour décrire les classes granulaires de manière simplifiée.

 

Dans la pratique, les termes suivants sont utilisés dans le langage courant pour désigner les différentes dimensions de graviers :

  • Gravier grain de riz : type de gravier de dimension maximale D inférieure ou égale à 6,3mm. Exemples grain de riz gravier 2/4 ; 2/6 ou 4/6.
  • Petit gravier : gravillon de dimension maximale D inférieure ou égale à 16mm. Exemple : 4/8 ; 4/10 ; 4/14 ; 4/16 ; 5/11 ; 6/10 ; 6/16 ; 10/14.
  • Gros gravier : gravillon de dimension maximale D inférieure ou égale à 63mm. Exemple : 4/20 ; 8/20 ; 8/22,4 ; 10/20 ; 11/22 ; 12/20 ; 16/22.

 

La plus grande dimension des graviers généralement utilisés dans le béton courant ne dépasse pas 22,4mm (Dmax ≤ 22,4mm).

 

Impact de la taille des graviers sur le béton

Le choix de la dimension des graviers a une influence prépondérante sur les performances et la qualité du béton, aussi bien à l’état frais qu’à l’état durci.

Impact à l’état frais :

La taille des graviers influence le comportement du béton frais. Plus les graviers sont petits, plus le béton sera maniable, facile à mettre en place et sa capacité à remplir le moule ou le coffrage sera améliorée.

Impact à l’état durci :

La dimension des graviers influence la résistance et le retrait du béton.

  • A quantité de ciment égale, plus les graviers utilisés dans le béton sont gros, meilleure sera la résistance finale (mesurée conventionnellement à 28 jours) du béton. En effet un gros gravier de granulométrie étendue (exemple 4/20) rendra le squelette granulaire du béton très compact ce qui optimisera la résistance du béton.
  • Plus les graviers utilisés sont petits, plus la demande en liant (directement liée à la quantité de ciment) sera élevée. En effet, un petit gravier présente une surface spécifique (surface développée par ses grains) plus importante qu’un gros gravier. Il faudra donc plus de pâte de ciment (et donc plus de ciment) dans le béton pour enrober de manière convenable les petits graviers. Cette augmentation de la quantité de liant nécessaire dans le cas d’un petit gravier engendre une augmentation du retrait du béton.

 

Dmax gravier faibleDmax gravier élevé 
augmentation maniabilité bétonaugmentation résistance béton
augmentation demande en liantdiminution demande en liant

Influence de la dimension du gravier sur le béton.

 

A noter que la norme béton NF EN 206/CN, qui concerne entre autres le béton prêt à l’emploi, prend en compte ces impacts puisque le Dmax conditionne le dosage minimal en ciment (cf tableau de l’annexe NA.F.1 de la norme).

En effet si l’on considère un béton de granulométrie standard Dmax = 20mm, la quantité de liant (et donc de ciment) à ajouter (+) ou à déduire (-) en pourcentage de la valeur nominale, en fonction de la dimension du plus gros gravier (D exprimé en millimètre) est :

  • D ≤ 12,5 : +10%
  • D = 14 : + 7,5%
  • D = 16 : +5%
  • D = 22,5 : -2,5%
  • D ≥ 31,5 : -10%

A titre d’exemple pour un béton prêt à l’emploi de dalle extérieure (type C25/30 XF1) le dosage minimal en liant imposé par la norme NF EN 206/CN sera de 280 kg/m3 pour un béton de D = 20mm et 308 kg/m3 (+10%) pour un béton de D = 10mm.

 

Comment choisir la dimension maximale d’un gravier pour béton ?

Le Dmax (calibre cailloux) doit être adapté aux contraintes de mise en œuvre :

  • Facilité de mise en place du béton : un béton courant en D20 ou D22 (grosseur de gravier) se met en place aisément, d’autant plus si l’on opte pour un béton fluide de classe de consistance S4. Un béton en petits graviers (par exemple cailloux taille D10) sera encore plus facile à mettre en œuvre.
  • Dimensions de l’ouvrage (dans le cas d’une dalle) : Dmax ≤ ¼ épaisseur de la dalle
  • Pompage du béton : en cas de pompage du béton, il est prudent de choisir un gravier de petite dimension afin d’améliorer la pompabilité du béton et éviter la formation de bouchons dans la pompe.
  • Ferraillage : le Dmax est limité par l’espacement entre armatures et leur enrobage. En effet, pour assurer le bétonnage correct des éléments en béton armé, D doit être choisi suffisamment petit pour que le béton frais puisse se frayer un passage entre les armatures, ainsi qu’entre les armatures et les parois de coffrage. Ce n’est qu’à cette condition que le béton remplira tout le coffrage et enrobera parfaitement les armatures. Les règles de l’art imposent de tenir compte de l’espacement horizontal et vertical entre armature et de l’épaisseur d’enrobage.
    A cet effet, D doit prendre la plus grande valeur possible qui satisfasse à toutes les inégalités suivantes :
    • D1 ≤ deux tiers de l’espacement horizontal entre les armatures
    • D2 ≤ espacement vertical entre les armatures
    • D3 ≤ épaisseur d’enrobage

 

Par exemple, pour une dalle de béton armée d’un treillis soudé type ST25C (fils d’acier de diamètre 7mm ; maille de 150x150mm) et enrobé de 25mm de béton :

    • D1 ≤ (2/3) x 150 = 100mm
    • Aucune condition sur D2 n’est requise car une seule nappe de treillis.
    • D3 ≤ 25mm
      Ainsi, dans cet exemple, D devra être inférieur ou égal à 25mm. Une granulométrie gravier D20 ou D22 conviendra donc pour faire le béton.

 

Dans tous les cas, il est fortement conseillé de choisir des dimensions de granulats de manière à avoir une bonne continuité de la courbe granulométrique du squelette granulaire est pour obtenir un béton maniable, homogène et compact. Par exemple il est préférable d’opter pour un mélange de sable 0/4 + gravier 4/20 (ou grave béton 0/20 en big bag dans le cas d’un béton fabriqué à la bétonnière) plutôt qu’un mélange de sable 0/4 + gravier 10/20 qui engendrera une discontinuité de la granulométrie du béton.

A titre indicatif, voici quelques exemples de choix de taille maximale de gravier a beton en fonction des ouvrages :

  • Dalle d’épaisseur normale ( ≥ 12cm) : beton gravier D20 ou D22mm
  • Dalle de répartition de plancher sur poutrelles hourdis : gravier calibre D ≤ 16mm
  • Fondations : calibre gravier D20 ou D22mm
  • Remplissage de blocs à bancher : granulométrie gravier pour beton D ≤ 16mm
  • Dalle en béton désactivé (pour allée piétonne, allée carrossable ou chemin carrossable) : dans le cas des aménagements extérieurs en bétons décoratifs de type désactivé ou lavé, en plus des critères d’ordre technique, il sera nécessaire de prendre en compte l’aspect esthétique dans le choix du gravillon. On optera pour une taille de cailloux de D ≤ 22mm.

 

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