5.1 Test de compression
5.2 Test d'affaissement
5.3 Prélèvement d'un échantillon de ciment
5.4 Technique et essais du sable
5.5 Rapport eau/ciment (en poids)
5.6 Rapport ciment/sable (en poids)
5.7 Essais complémentaires
Les tests et la technique des matériaux jouent un rôle vital dans la qualité intrinsèque des matériaux et la satisfaction de toutes les parties concernées dans la production d'un bateau solide en ferrociment. En fait, il y a deux groupes de tests. Les premiers sont ceux qui sont normalement effectués pour les besoins de la production quotidienne et que l'on doit généralement pouvoir faire sur place, Réf. § 6.1 - 6.6. Les tests du second type sont des essais plus poussés pour satisfaire la demande des sociétés de classification et toute recherche détaillée que l'on veut faire sur un type particulier de construction avant d'entreprendre le travail. Réf § 5.7.
Pour les besoins de cet ouvrage, nous nous concentrerons sur le premier groupe car les demandes des sociétés de qualification varient de l'une à l'autre. Dans la plupart des cas, le type de construction choisi au départ disposera d'assez de renseignements sur le dessin et la résistance des matériaux pour convaincre quelqu'un que la méthode et le type de construction choisis conviennent au bateau à réaliser.
Le test de compression est réalisé sur des échantillons cubiques ou cylindriques pris dans une coupe transversale des mélanges pendant le gâchage du mortier de la coque en ferrociment ou toute autre coupe de gâchées de jours différents. La taille des cubes ou cylindres sera déterminée par les autorités locales de contrôle.
Cubes d'essais
Les moules pour les cubes d'essais doivent être en acier ou en fonte avec des surfaces intérieures parallèles entre elles et surfacées à la machine. On ne doit pas utiliser de moules en bois. Chaque moule devra reposer sur un socle métallique ajusté pour éviter les fuites. Il est essentiel de conserver moule et socle bien propres. Les deux devront être légèrement huilés pour éviter l'adhérence du mortier sur les côtés. On ne doit pas forcer pour assembler les parois des moules.
Un cube de 100 mm doit être rempli en trois couches provenant de trois gâchées différentes. Chaque couche doit être tassée au moins 25 fois à l'aide d'une tige d'acier longue de 60 mm terminée par une plaque carrée de tassage de 16 mm de côté et dont le poids répond aux normes locales. La surface du cube doit être parfaitement lissée à la truelle.
De nombreuses institutions: universités, laboratoires de travaux publics etc... disposent normalement des équipements pour effectuer ces essais.
Il est d'usage de réaliser six cubes de 100 mm par gâchée et d'envoyer deux cubes pour essais à 7 jours, 28 jours et 96 jours après le gâchage. Les résultats minima obtenus devraient être dans l'ordre suivant:
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Kg/cm2 |
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7 jours |
315 |
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28 jours |
387 |
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96 jours |
422 |
Les échantillons tests devront être conservés à une température supérieure à 10/ C et dans les conditions mêmes où la coque est elle même conservée et pendant la même période. Les échantillons devront être transférés au laboratoire d'esssai, le septième et le vingt huitième jour, enveloppés dans une toile à sac de chanvre ou de jute humide ou de matière équivalente.
Une fiche d'essais (réf. Fig. N°7) devra être remplie et conservée dans le dossier du bateau. Elle fera partie des informations accumulées sur la résistance du béton au cours des gâchées successives.
Cet essai est un moyen pratique de mesurer la consistance du béton. En effet, des changements dans les valeurs d'affaissement ainsi obtenues indiquent des variations du matériau quant à la teneur en eau et les proportions du mélange. Cet essai est donc utile dans le contrôle de qualité du mortier produit.
L'appareil utilisé consiste en un moule tron-conique de diamètre 100 mm à la partie supérieure et de 200 mm à la base et haut de 300 mm. Le moule est complété par une batte à bourrer en acier de 600 mm de long arrondie à une extrémité (les normes locales peuvent modifier la taille de l'équipement). L'intérieur du moule doit être propre avant chaque essai. Le moule doit être placé sur une surface plane et dure. Le moule devra être rempli en quatre couches. Chaque couche devra être tassée 25 fois avec la batte à bourrer. Après tassement de la couche supérieure, la surface du mortier est arrasée et le mortier est démoulé en enlevant le moule verticalement.
L'affaissement est la différence de hauteur du mortier avant et après démoulage. Si certains échantillons se fendent ou s'écroulent, on doit recommencer l'essai.
En utilisant le mélange correct et la bonne proportion ciment/eau avant d'entreprendre une gâchée, l'affaissement moyen sur plusieurs échantillons donnera la moyenne des affaissements acceptables au moment de la coulée définitive. Du fait qu'il s'agit d'un mélange de mortier, l'affaissement peut être excessif si on augmente légèrement la proportion eau/ciment. En fait, ce test est un guide pratique mais ne doit pas donner une conclusion impérative alors que la nécessité pratique d'une imprégnation totale des armatures s'impose au moment de la coulée du mortier.
Si on a des doutes sur la qualité du ciment acheté, on peut envoyer un échantillon pour essai, dans la mesure où les équipements nécessaires existent.
Un échantillon de ciment destiné aux tests doit être représentatif du lot et prélevé dans la semaine suivant la livraison. Ce doit être un mélange d'au moins 12 sous-échantillons provenant de 12 sacs différents dans le même lot. L'échantillon doit peser au moins 7 kg et être enfermé dans un récipient étanche à l'air avec les indications adéquates clairement marquées à l'extérieur.
Gonflement du sable
Quand on exprime les mélanges en volumes, le sable est supposé être sec. Le volume d'un poids de sable peut cependant varier suivant son taux d'humidité. Des poids identiques de sables secs ou trempés remplissent pratiquement le même volume, mais le même poids de sable humide peut occuper un volume jusqu'à 40% supérieur. Ce phénomène est appelé “gonflement”. On peut le démontrer en remplissant une boîte graduée avec du sable sec. Si le sable est inondé d'eau, son niveau baissera un peu, mais de façon insignifiante. Si la boîte est remplie de sable humide et ensuite inondée, le niveau du sable descendra sensiblement.
Sauf si on tient compte du gonflement en faisant les coulées en volume, le mortier peut contenir trop peu de sable. Ceci est une des raisons pour lesquelles la mesure en poids est préférable. Le gonflement est beaucoup plus fréquent avec des sables fins.
Analyse des impuretés
Les sables sont généralement lavés par les fournisseurs pour enlever l'argile, la vase et autres impuretés qui, si elles sont présentes en quantités excessives, donneront un mortier de qualité médiocre. On peut obtenir une indication de la quantité d'argile et de vase dans le sable en faisant un essai de sédimentation sur le terrain. Si ce test indique des quantités trop importantes, on devra faire d'autres essais plus précis.
Pour faire le test, verser environ 50 ml d'une solution à 1% de sel de cuisine dans de l'eau (environ deux cuillerées à café de sel par litre d'eau) dans une éprouvette graduée de 250 ml. Le sable - dans l'état où il est reçu - est alors ajouté progressivement jusqu'à ce que le niveau du sable dans l'éprouvette atteigne la marque des 100 ml. On rajoute de l'eau salée jusqu'à la marque 150 ml. On agite vigoureusement l'éprouvette et on laisse ensuite reposer trois heures environ. L'épaisseur de la couche de vase est mesurée et exprimée comme un pourcentage de la hauteur de sable sous la couche de vase.
On peut considérer la quantité d'argile et de vase dans le sable comme acceptable si elle ne dépasse pas 10%
Figure 7 Exemple de fiche d'essais de cubes
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Date de la
coulée.............................................. |
Type de coque................................ |
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Cube No. |
Date d'essai |
Age au moment du test |
Poids du cube |
Charge de rupture kg/cm2 |
Commentaire sur la fabrication et l'essai |
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/7 |
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/7 |
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/28 |
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/28 |
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/96 |
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/96 |
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Pour faire un test simple des impuretés organiques, on remplit une fiole de pharmacie de sable - dans l'état où il arrive - jusqu'à 115 ml. On ajoute une solution à 3% d'hydroxyde de sodium (soude caustique) dans l'eau jusqu'à atteindre la marque de 200 ml après agitation. On peut acheter cette solution dans les pharmacies locales. Le flacon est alors fermé, agité vigoureusement et on le laisse reposer 24 heures. Si ensuite la couleur de la solution au dessus du sable est plus sombre que la norme de couleur BS 812 ou une norme locale semblable, on doit entreprendre des tests de laboratoire pour déterminer si le sable est acceptable
Analyse de tamisage du sable
Cette analyse sera faite aussi souvent que nécessaire pour maintenir la bonne granulométrie du sable à utiliser. La granulométrie d'un agrégat de sable pour le ferrociment est déterminée en passant un échantillon représentatif de sable à travers un tamis.(BS N°7, 14, 25, 52 100, voir Fig N°6 correspondance en système métrique) en commençant par le crible le plus grossier. On doit conserver l'enregistrement (voir Fig. N°8) du résultat et le comparer à l'enveloppe acceptable (Fig. N°6). L'enveloppe peut varier légèrement par rapport à celle qui est tracée suivant les conditions du travail mais cette dernière a été utilisée par l'auteur pendant de nombreuses années.
Si le tamisage est fait à la main, chaque tamis est secoué individuellement sur un plateau propre pendant au moins deux minutes. Si on utilise un criblage mécanique, l'ensemble des tamis doit être secoué pendant un minimum de 15 minutes. Le matériau retenu par chaque tamis ainsi que tout matériau passé au travers de chaque tamis est pesé et le poids noté. Le pourcentage en poids passant au travers de chaque grille est alors calculé. Le tamisage ne sera pas précis s'il y a trop de matériau laissé sur une grille quelconque après le secouage.
Les deux propriétés essentielles d'un mortier durci sont la stabilité et la résistance. Les deux sont étroitement reliées à la densité. En général, plus un mortier est compacté, plus il est fort et plus il tiendra dans le temps. Le mortier doit être dense pour être imperméable à l'eau et pour bien protéger l'armature.
La résistance et la durée d'un mortier sont fonction de la quantité d'eau utilisée pour le gâchage mais le criblage des agrégats dans leur ensemble a un effet indirect. Un tamisage fin demande plus d'eau qu'un criblage grossier pour que le mortier puisse être travaillé aussi facilement. Il en résulte qu'en pratique le calibrage de l'agrégat influe sur la quantité d'eau à ajouter.
Figure 8 Exemple de fiche de tamisage de sable
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Echantillon No.................... |
Origine de l'échantillon............... |
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|
Poids total de l'échantillon.............
grammes |
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Tamis No. |
Poids retenu sur chaque tamis grammes |
Poids total passé a travers le tamis
grammes |
% Passé au travers de chaque tamis |
% Idéal |
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7 |
|
|
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100 |
|
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14 |
|
|
|
68-96 |
|
|
25 |
|
|
|
35-65 |
|
|
52 |
|
|
|
10-36 |
|
|
100 |
|
|
|
2-10 |
|
|
Plateau |
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Commentaires sur l'essai: |
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Date du test: -........................ |
Signé-.......................... |
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Litres par 50 kg |
Rapport eau/ciment en poids |
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15.5 |
0.31 |
|
18.0 |
0.36 |
|
20.0 |
0.40 |
|
22.5 |
0.45 |
|
24.5 |
0.49 |
|
27.0 |
0.54 |
Si, du fait des conditions locales, on a besoin d'un mélange plus facile à travailler, on peut avoir besoin d'ajouter des additifs idoines (Réf § 4.8)
On a déterminé que la proportion ciment/sable doit se situer dans une fourchette de 0.4 à 0.6 pour du sable sec. L'expérience prouve que le pourcentage doit être plus proche de 0.6 bien que de nombreux bateaux aient été construits en utilisant une proportion de 0.5.
Des essais complémentaires seront sans doute nécessaires si on veut que le bateau soit classifié. En effet, plusieurs de ces essais peuvent être utilisés par le constructeur pour disposer de plus d'informations sur la forme particulière de construction qui peut être décidée même si la structure ne répond pas aux règles. Par nécessité, on aura besoin d'utiliser ou de disposer des moyens corrects d'essais et les échantillons devront avoir la taille convenant à l'équipement d'essai.
Essais de traction et de compression sur le matériau armé
Des essais de traction peuvent être effectués sur le ferrociment de façon à établir la relation entre les contraintes de traction et l'allongement
Essais de traction sur des échantillons non armés
La résistance à la traction peut être déterminée à l'aide d'un test de rupture d'éprouvette, utilisant le même équipement que pour l'essai de compression. Cependant, la véritable résistance à la traction se situera entre 50 et 70% de la résistance à la rupture par traction.
Essais de flexion de matériau armé
On peut faire des essais de flexion sur le ferrociment pour établir le rapport entre moment de flexion, efforts de flexion en tension et allongement.
Essais de fatigue à la flexion
On peut également faire des essais d'endurance à la flexion sur des échantillons tests de la construction de coque.
Essais aux chocs
On peut faire un essai de choc sur des plaques armées témoins en utilisant une masse tombante. Il y a un défaut quand le panneau se fissure.
Toutes les plaques d'essais doivent être identifiées par:
a) Numéro d'identificationOn doit noter que des essais très variés ont été faits sur le ferrociment et que bien d'autres sont actuellement en cours à travers le monde. On peut cependant choisir les méthodes et les dimensions des plaques en contactant les sociétés de classification existant sur place, le Centre International d'Information sur le Ferrociment, ou encore d'autres institutions comme des universités et collèges locaux qui ont une expérience à ce sujet, de façon à établir une méthode commune et la mise en oeuvre d'essais acceptés par le pays où se réalise le travail.
b) Dimensions de l'échantillon
c) Historique du durcissement du mortier et de son état d'humidité au moment de l'essai
d) Défauts du spécimen s'il y en a et son âge
e) Conditions ambiantes au moment de l'essai.
