Masse volumique du béton et de ses constituants

La masse volumique du béton et de ses constituants

La masse volumique du béton est une mesure du poids du béton par unité de volume. Combien pèse 1m3 de beton en kg ? Un béton de poids normal pèse entre 2200 et 2400 kg par mètre cube. Voici les explications.

Quelques rappels sur la masse volumique

La masse volumique est une grandeur physique qui caractérise la masse d’un  matériau par unité de volume.

Comment calculer la masse volumique ?

La masse volumique d’un corps (ρ) est calculée en divisant la masse de ce corps (m) par son volume (V).

ρ = m/V

La masse volumique s’exprime dans le Système International en kilogramme par mètre cube (kg/m3), cependant on peut aussi l’exprimer en tonne par mètre cube (t/m3).

Attention : la masse volumique ne doit pas être confondue avec la densité.

La densité d’un matériau solide ou liquide est le rapport de la masse volumique de ce matériau à celle de l’eau.

La densité est donc un nombre sans dimension.

La masse volumique de l’eau valant 1 000 kg/m3 (un litre d’eau pèse 1 kg), la densité d’un liquide ou d’un solide s’exprime donc par la même valeur numérique que sa masse volumique.

Par exemple, il est équivalent de dire que la densité du béton est 2,4 ou que la masse volumique du béton est de 2,4 t/m3.

Les différents types de masses volumiques pour les matériaux granulaires

Les matériaux granulaires, tels que les constituants du béton (ciment, granulats – sable et gravillons -, additions, colorants), contiennent des pores (porosité inter et intra-granulaire). Pour ces matériaux, le terme de masse volumique doit être défini avec précision car il y a plusieurs types de masse volumique et de densité.

Par exemple pour les granulats, il faut préciser si la masse volumique dont on parle est celle du granulat (ensemble de grains y compris les vides entre eux), ou du grain constituant ce granulat (y compris leurs pores si celui-ci est plus ou moins poreux), ou de la matière pleine (sans aucun pores). On distinguera donc la masse volumique apparente, la masse volumique réelle et la masse volumique absolue.

  • La masse volumique apparente (encore appelée masse volumique en vrac) est le rapport entre la masse de matériau et le volume apparent de l’ensemble des grains (volume qui comprend la porosité inter et intra-granulaire). La masse volumique apparente est la plus fréquemment utilisée pour qualifier la densité du béton et de ses constituants.
  • La masse volumique réelle est le rapport entre la masse du matériau et le volume réel des grains (somme des volumes de chaque grain y compris leur pores internes).
  • La masse volumique absolue (encore appelée masse spécifique) est le rapport entre la masse du matériau et le volume de matière pleine sans aucun vide entre dans les grains (volume absolu de la matière).

masse volumique des matériaux granulaires

La masse volumique du béton

La masse volumique apparente du béton traditionnel est comprise entre 2,2 et 2,4 t/m3 (poids béton normal).
Elle varie en fonction de la masse volumique des constituants (principalement les granulats – sable gravier), leurs dosages (formulation de béton prêt à l emploi, type de béton), mais également de la quantité d’air qu’il renferme (air occlus lors de la fabrication, du transport par camion toupie et à la mise en œuvre ). Par exemple, un béton qui aura été bien vibré contiendra peu d’air. Il sera donc très compact et plus lourd qu’un béton qui n’aura pas été vibré et qui sera poreux.

La masse volumique du béton léger est comprise entre 200 et 1800 kg/m3 selon le type de granulat léger utilisé (granulats légers type argile ou schiste expansé, polystyrène expansé, …).

La masse volumique du béton lourd est comprise entre 3000 et 5000 kg/m3 (densité du béton lourd) selon le type de granulat lourd utilisé (barytine, magnétite, hématite, déchets ferreux de type riblons ou grenaille, …).

La masse volumique du béton armé est d’environ 2500 kg/m3 (2,5 tonnes par m3 de béton).

La masse volumique des constituants du béton

La masse volumique du béton est directement liée à la masse volumique des matériaux qui le compose : ciment, sable, gravillon, eau, et autres ajouts (adjuvants, colorants, fibres, …).
Pour connaître précisément la masse volumique d’un constituant, reportez-vous à sa fiche technique disponible auprès du fournisseur.

Voici les plages de variation des masses volumiques apparentes des constituants du béton :

  • Le ciment : masse volumique du ciment est de 900 à 1200 kg/m3 en fonction du type de ciment.
  • Le sable : la masse volumique du sable sec non compacté est de l’ordre de 1600 kg/m3.
  • Les gravillons : la masse volumique d’un gravillon sec non compacté est de 1500 kg/m3.
  • L’eau : la masse volumique de l’eau est de 1000 kg/m3.
  • Les adjuvants : masse volumique de 900 à 1300 kg/m3.
  • Les colorants : masse volumique apparente de 300 à 1200 kg/m3.
  • Les fibres métalliques (en acier) : masse volumique de 7800 kg/m3.