Le béton est un matériau très utilisé en construction. Il est particulièrement apprécié pour sa polyvalence, sa durabilité et sa résistance mécanique. Vous vous en doutez bien : on n’utilise pas toujours le même béton pour les fondations, les chapes légères, les blindages, les coffrages complexes et les allées.
Les bétons utilisés se distinguent par leur formulation, mais aussi par leur masse volumique. C’est quoi la masse volumique du béton ? Comment varie-t-elle en fonction des types de bétons ? On répond à vos questions dans cet article.
C’est quoi la masse volumique ?
En physique, la masse volumique se définit comme le rapport entre la masse d’un matériau et le volume qu’il occupe.
Pour faire simple, elle correspond à la quantité de matière contenue dans un volume donné. Elle s’exprime en kilogrammes par mètre cube ou par tonne par mètre cube.
Il ne faut pas confondre la masse volumique avec la densité. La densité, elle, est le rapport entre la masse volumique d’un matériau et celle de l’eau. C’est un nombre sans unité, ce qui fait que vous allez voir 2,4.
Dans les laboratoires ou dans les bureaux d’études spécifiques, on a des outils qui permettent de mesurer la masse volumique avec précision. Si on a du solide par exemple, on a recours à du pycnomètre à eau ou à gaz.
Comment calculer la masse volumique du béton ?
De par la définition ci-dessus, vous avez peut-être déjà déduit la formule pour calculer la masse volumique du béton. On vous redonne ci-après la formule :
Masse volumique = masse de la substance en kilogramme / volume occupé par la substance en mètre cube.
Si vous avez un bloc de béton de 24 kg et qu’il occupe 0,01 m3, sa masse volumique est de 2 400 kg/m3. Si vous avez du béton en tonnes, on peut très bien donner une masse volumique en tonnes par mètre cube. Dans ce cas, il faudra bien noter l’unité.
Lors de ce calcul, vous devez bien faire attention aux valeurs que vous avez. Si vous avez une valeur occupée en cm3, il faudra le convertir en m3. Une erreur de conversion peut conduire à des incohérences, ce qui fausserait les calculs de charge sur un projet de construction ou de rénovation.
La différence de masse volumique entre les bétons
La masse volumique du béton dépend de celle des matériaux qui le composent et de leur proportion dans la formulation. Dans le béton par exemple, on a de l’eau dont la masse volumique correspond à 1 000 kg/m3. Dans le béton, plus il y a d’eau, plus la porosité augmente, ce qui fait que la masse volumique diminue. La masse volumique du ciment, en fonction du type de ciment, varie de 900 à 1 200 kg/m3. Dans le béton, le ciment représente 10 à 15% de la masse totale du béton, ce qui fait que plus la quantité en ciment est élevée, plus la masse volumique du béton a tendance à augmenter.
Les granulats représentent 60 à 80% de la masse du béton. Avec du granulat léger comme de l’argile expansé, on aura du béton léger et avec du granulat lourd comme de la barytine, on aura du béton lourd. Pour le cas du béton armé, la masse volumique est bien élevée, de par le poids des armatures en acier. Dans le béton, il y a aussi les adjuvants et les colorants qui peuvent impacter la masse volumique du béton.
Zoom sur la masse volumique des composants du béton
Lorsqu’on étudie la masse volumique du béton, il faut aussi parler de la masse volumique de ses différents composants. Cela permet de mieux comprendre les caractéristiques du béton.
La masse volumique du ciment
Le ciment est considéré comme un liant lorsqu’on parle de béton. Il s’agit d’un composant granulaire. Le ciment peut en outre être définit par rapport à sa masse volumique réelle et sa masse volumique apparente.
A noter que la masse volumique apparente du ciment est l’équivalent du poids d’un sac de ciment. Rappelons quepour le ciment, la masse volumique apparente va varier entre 900 et 1 200 kg/m3.
La masse volumique du granulat
Le granulat est aussi caractérisé par une forme granulaire. Dans sa composition, le béton comporte des graviers et du sable. La détermination de la masse volumique va alors dépendre de la consistance du béton. La masse volumique peut être mesurée en considérant le volume qui prend en compte le vide. Après, il est possible de ne considérer que la matière.
Il faut ensuite préciser que le gravier est plus léger par rapport au sable. Cette différence de poids se reflète sur la masse volumique. En effet, le sable affiche une masse volumique de 1 600 kg/m3 alors que la masse volumique du gravier est de 1 500 kg/m3.
La masse volumique des fibres en acier
Il existe plusieurs types de béton en fonction de son utilisation. Pour acquérir des propriétés supplémentaires, il faut ajouter d’autres constituants lors de la fabrication du béton. Pour renforcer la solidité du béton, il est possible d’ajouter des fibres métalliques en acier. A mesure que la quantité des fibres métalliques augmente, la masse volumique du béton va aussi augmenter.
Pour les fibres métalliques, on doit prendre en compte la masse volumique apparente. Cette dernière s’élève à 7 800 kg/m3.
La masse volumique du ferraillage
Pour la construction du béton armé, la structure doit être renforcée par un treillis soudé. Cet élément se divise en deux modèles à savoir le treillis soudé de surface et le treillis soudé de structure. La différence entre ces deux types de treillis soudés réside dans la dimension du fer ainsi que la forme de la composition.
Evidemment, il faut prendre en compte la masse volumique du ferraillage lorsqu’on veut calculer la masse volumique du béton. Ainsi, le treillis de surface va avoir une masse volumique entre 1 043 et 1 250 kg/m3.
En ce qui concerne le treillis de structure, sa masse volumique va varier entre 1 870 et 9 980 kg/m3.
La masse volumique des colorants
Si normalement, on reconnait le béton sous une couleur grise mélangeant la teinte du ciment, du sable et du gravier, il est possible d’avoir du béton teinté. En fonction de la couleur, la masse volumique du colorant va varier entre 300 et 1 200 kg/m3.
La masse volumique des adjuvants
Parmi la composition du béton, il peut y avoir des adjuvants. Ces derniers apportent d’autres propriétés au béton pour que celui-ci puisse convenir aux caractéristiques du chantier où il sera utilisé.
Les adjuvants peuvent par exemple agir dans l’accélération de prise ou par l’ajout d’un produit désactivant. La présence de ces ajouts va toutefois modifier la masse volumique du béton. Ainsi, la masse volumique apparente des adjuvants va varier entre 900 et 1 300 kg/m3.
La masse volumique du béton, un indicateur de qualité
Avec la masse volumique du béton, on peut connaître son poids, mais elle nous renseigne aussi sur sa qualité. Un béton avec une masse volumique élevée est un béton compact et dense, ce qui fait qu’on a un matériau avec une meilleure résistance mécanique et une durabilité accrue.
Si la masse volumique est faible, c’est que le béton est trop léger ou trop poreux : il risque alors d’être moins performant et de se dégrader plus rapidement.
Au-delà des aspects techniques, la masse volumique du béton joue un rôle crucial dans la performance énergétique des constructions. Un béton à forte masse volumique possède une inertie thermique élevée, c’est-à-dire qu’il stocke la chaleur le jour et la restitue lentement la nuit. Cette propriété contribue au confort d’été en évitant les surchauffes et réduit les besoins en chauffage l’hiver. À l’inverse, un béton léger, composé de granulats expansés ou de polystyrène, offre une meilleure isolation mais une inertie faible. Il est donc adapté à des usages spécifiques, comme l’isolation des planchers ou des combles, mais ne remplace pas un béton dense pour la régulation thermique.
Dans le cadre des réglementations actuelles comme la RE2020, qui encourage les constructions sobres en énergie, la maîtrise de la masse volumique devient un véritable levier. Choisir le bon type de béton permet de concilier résistance structurelle et performance énergétique, en répondant aux exigences de durabilité et de confort des bâtiments modernes.
La masse volumique réelle et la masse volumique apparente : quelle différence ?
Pour le béton, on peut vous parler d’une masse volumique réelle et d’une masse volumique apparente. La masse volumique apparente est le rapport entre la masse d’un matériau et le volume qu’il occupe, en incluant les vides entre les grains : c’est ce qu’on a vu ci-dessus.
Pour la masse volumique réelle, on prend en compte le volume des grains eux-mêmes, sans les espaces interstitiels, en d’autres termes, sans les pores ni les vides d’air. Ceci dit, la masse volumique réelle est donc moins élevée que la masse volumique apparente.
En construction, c’est la masse volumique réelle qu’on considère pour les calculs de résistance mécanique et de structure. Pour la porosité, la durabilité, l’isolation thermique et la logistique, c’est la masse volumique apparente qu’on prend en compte.
La masse volumique du béton est un élément qui conditionne son usage et son rôle dans le confort thermique des bâtiments. Selon les types, elle varie de 300 kg/m3 pour un béton très léger à près de 6 000 kg/m3 pour un béton lourd spécialisé. Le béton traditionnel, le plus courant, se situe entre 2 200 et 2 400 kg/m3. Même si vous n’êtes pas expert en bâtiment, connaître la masse volumique du béton permet de choisir le matériau adapté au projet que vous voulez entreprendre. C’est également un outil précieux pour répondre aux nouveaux enjeux énergétiques.
L’importance de la masse volumique dans le transport du béton
Pour rappel, la masse volumique du béton est indispensable pour connaitre le poids du matériau. Par conséquent, cet élément a un impact sur le transport du béton.
Premièrement, le transport du béton doit être réalisé en tenant compte du PTAC ou Poids Total Autorisé en Charge du camion. A savoir que le PTAC est l’ensemble du poids du véhicule et du matériau qu’il transporte. Le respect du PTAC est de rigueur dans le but d’assurer la sécurité du véhicule et des personnes à l’intérieur.
Quant au béton, le poids de 1 m3 de béton peut être défini en fonction du poids de ses composants. Le calcul ne doit pas pourtant considérer la présence de l’eau. Ainsi, 1 m3 de béton va peser aux environs de 2 tonnes. La masse volumique du béton va ensuite permettre de savoir le volume que va occuper ce béton lorsqu’il sera introduit dans le camion.
Le choix du véhicule
Les différentes informations citées plus haut seront d’une importance capitale dans le choix du véhicule qui va se charger de la livraison. Pour transporter du béton prêt à l’emploi au-dessus de 3 m3, il est conseillé de choisir un camion toupie. Ce véhicule se divise en plusieurs variétés en fonction de sa capacité.
Le PTAC d’un camion toupie à deux essieux est de 19 tonnes.
La capacité de chargement maximale est de 4 m3. Pour un camion à 3 essieux, le PTAC est de 26 tonnes.
Ce type de camion toupie peut transporter du béton entre 5 et 6 m3.
Pour les chantiers de grande envergure, il est possible de se servir d’un camion à 4 essieux même si ces modèles sont difficiles à trouver. Leur capacité de chargement maximale est de 8 m3. A défaut d’un camion à 4 essieux, il est possible de louer un camion toupie semi-remorque. Ce dernier peut aussi avoir des essieux au nombre de 1 à 3. Leur capacité de chargement maximale va varier entre 11 et 14 m3.
Les autres moyens de transport
Il n’est pas toujours nécessaire de se faire livrer du béton prêt à l’emploi lorsque le béton sera utilisé sur un petit chantier. Vous pouvez très bien réaliser vous-même la composition de votre béton. Cependant, celui-ci doit être transporté depuis le lieu du mélange ou la bétonnière jusqu’à la zone à couvrir.
La plupart du temps, le transport s’effectue par l’intermédiaire d’une brouette. C’est là qu’intervient la masse volumique du béton. Tout d’abord, la capacité de chargement d’une brouette est de 50 litres en moyenne. Pour transporter 250 kg de béton, la brouette doit réaliser 10 allers-retours si sa capacité de chargement est de 100 litres.
Vous pouvez également consulter nos deux articles : « Comment rendre le béton cellulaire étanche ? » et « Quel prix pour 1 m3 de béton ? ».
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