1. DEFINITION DU MORTIER NORMAL (EN 196-1)
Le
mortier normal est un mortier qui sert à définir certaines
caractéristiques d’un ciment et notamment sa résistance. Ce mortier est
réalisé conformément à la norme ( pour déterminer la consistance de la
pâte de ciment).
Le sable utilisé est un sable appelé “sable
normalisé CECN EN 196-1”, lui-même étant défini par rapport à un ”sable
de référence CEN”. Ce sable est commercialisé en sac plastique de 1350
+ 5g. sa courbe granulométrique doit se situer à l’intérieur du fuseau
indiqué sur la figure 5.5.1

La composition du mortier à tester est le suivant :

• sable normalisé = 1350 g 65 g.
  
• ciment = 450 g 6 2 g.
  
• eau de gâchage = 225 g 6 1 g (le rapport de E/C est donc 0,50).
  

Avant
d’être utilisé pour les différents essais de maniabilité, de prise, de
résistance ou de retrait, on mélange la composition d’un mortier
pendant 4 minutes conformément aux prescriptions de la norme :

• Introduire
  l’eau en premier dans la cuve du malaxeur ; y verser ensuite le ciment
  ; mettre le malaxeur en marche à vitesse lente.
  
• Après 30 s
  de malaxage, introduire régulièrement le sable pendant les 30 s
  suivants. Mettre alors le malaxeur à sa vitesse rapide et continuer le
  malaxage pendant 30s supplémentaires.
  
• Arrêter le malaxeur
  pendant 1 min 30s. Pendant les 15 premières secondes enlever au moyen
  d’une raclette en caoutchouc tout le mortier adhérant aux parois et au
  fond du récipient en le repoussant vers le milieu de celui-ci.
  
• Reprendre ensuite le malaxage à grande vitesse pendant 60 s.
  

2. Mesure de la consistance des mortiers ( NF P 18-452 et NF P15-437 )

Objectif de l'essai
C'est
une mesure qui est utile pour apprécier l'efficacité d'un adjuvant
plastifiant, ou superplastifiant, sur la fluidité d'un mortier ou sur
la réduction d'eau qu'il permet de réaliser à consistance égale. Il
convient donc de définir un mode opératoire susceptible d'apprécier
cette consistance ; c'est l'objet des essais définis par les normes NF
P 18 - 452 et NF P 15 -437.

Principe de l'essai
Dans ces essais, la consistance est caractérisée par le temps que met le mortier pour s'écouler sous l'effet d'une vibration.

Equipement nécessaire
L'appareil
utilisé est appelé maniabilimètre B" et est schématisé sur la figure
ci-dessous. Il consiste en un boîtier parallélépipédique métallique (
60 cm x 30 cm x 30cm ), posé sur des supports en caoutchouc, équipe
d'un vibrateur et muni d'une cloison amovible.
Un malaxeur normalisé est également requis pour la réalisation du mortier.

Conduite de l'essai
Le
mortier est introduit dans la partie la plus grande délimitée par la
cloison et mis en place par piquage en 4 couches. 4 minutes après la
fin du malaxage, la cloison est retirée, provoquant la mise en route du
vibrateur et le déclenchement d'un chronomètre par l'opérateur. Sous
l'effet de la vibration le mortier s'écoule. Le chronomètre est arrêté
quand le mortier atteint un trait repère sur la paroi opposée du
boîtier. Le temps t mis par le mortier pour s'écouler caractérise sa
consistance. Ce temps sera d'autant plus court que le mortier sera plus
fluide (ou plus maniable, d'où le nom de l' appareil).


3. Mesure du temps de prise sur mortier ( NF P 15-431 et NF 18-356 )
Les
essais de prise peuvent être effectués sur mortier. Lorsque L'essai a
lieu sur mortier normal, il est gouverné par la norme NF P15-431.
Lorsqu'il s'agit d'un adjuvant, l'essai obéit à la norme NF P18-356.
L'appareil
utilisé est toujours l'appareil de Vicat, (Fig5.3.1), mais surchargé
par une masse additionnelle de 700 g. (300+700) = 1000g. L'aiguille de
1,13mm de diamètre qui pénètre le mortier est alors soumis à une charge
de 1000g. La procédure d'essai est la même que celle décrite où
l'aiguille cesse de s'enfoncer sous l'effet de ce chargement et
s'arrête a une distance d du fond du moule de 2,5mm.

4. Mesure des résistances à la compression et à la traction ( EN 196-1 )

Objectif de l’essai
La
résistance d’un mortier est directement dépendante du type de ciment
donc, il s’agit de définir les qualités de résistance d’un ciment
plutôt que d’un mortier.

Principe de l’essai
L’essai
consiste à étudier les résistances à la traction et à la compression
d’éprouvettes de mortier normal. Dans un tel mortier la seule variable
est la nature de liant hydraulique; la résistance du mortier est alors
considérée comme significative de la résistance du ciment.

Equipement nécessaire
L’ensemble est décrit de manière détaillée par la norme EN 196-1. Il est énuméré ci-dessous.
Une salle maintenue à une température de 20 °C ± 2 °C et à une humidité relative supérieure ou égale à 50 %.

Une chambre ou une armoire humide maintenue à une température de 20 °C ± 1 °C et à une humidité relative supérieure à 90 %.
Un malaxeur normalisé (figure 5.5.3)
Des
moules normalisé permettant de réaliser 3 éprouvettes prismatiques de
section carrée 4cm×4cm et de longueur 16cm ( ces éprouvettes sont
appelés “éprouvettes 4×4×16” ).
Un appareil à chocs permettant
d’appliquer 60 chocs aux moules en les faisant chuter d’une hauteur de
15mm± 0,3mm à la fréquence d’une chute par seconde pendant 60 s.
Une
machine d’essais de résistance à la flexion permettant d’appliquer des
charges jusqu’à 10KN avec une vitesse de mise en charge de 50 N/s ±
10N/s. La machine doit être pourvue d’un dispositif de flexion tel que
celui schématisé sur la figure 5.6.
Une machine d’essais à la
compression permettant d’appliquer des charges jusqu’à 150 KN ( ou plus
si les essais l’exigent ) avec une vitesse de mise en charge de 2400
N/s ± 200 N/s. Cette machine est équipée d’un dispositif de compression
tel que celui schématisé sur la figure.


Conduite de l’essai
La norme EN 196-1 décrit de manière détaillée le mode opératoire concernant cet essai.
Avec
le mortier normal préparé comme indiqué (à la partie supérieure), on
remplit un moule 4 x 4 x 16. Le serrage du mortier dans ce moule est
obtenu en introduisant le mortier en deux fois et en appliquant au
moule 60 chocs à chaque fois. Après quoi le moule est arasé, recouvert
d’une plaque de verre et entreposé dans la salle ou l’armoire humide.
Entre
20 h et 24 h après le début du malaxage, ces éprouvettes sont démoulées
et entreposées dans de l’eau à 20 C° ± 1 C° jusqu’au moment de l’essai
de rupture.
Au jour prévu, les 3 éprouvettes sont rompues en flexion
et en compression. Les normes ENV 197-1 et NFP 15-301 définissent les
classes de résistance des ciments d’après leur résistance à 2 (ou 7
jours) et 28 jours. Ces âges sont donc impératifs pour vérifier la
conformité d’un ciment. Si des essais sont réalisés à d’autres âges,
ils devront être réalisés dans les limites de temps indiquées dans le
tableau ci-dessous.

La rupture de chaque éprouvette en flexion est effectuée conformément au dispositif décrit sur la figure.


Si
Ff est la charge de rupture de l’éprouvette en flexion, le moment de
rupture vaut Ff l/4 et la contrainte de traction correspondante sur la
face inférieure de l’éprouvette est :

Cette
contrainte est appelé la résistance à la flexion. Compte tenu des
dimensions b et l , Si Ff est exprimée en newtons (N), cette resistance
exprimée en méga pascals (MPa) vaut :


Les
demis-prismes de l’éprouvette obtenus après rupture en flexion seront
rompus en compression comme indiqué sur la figure 5.4.3. Si FC est la
charge de rupture, la contrainte de rupture vaudra :

Cette
contrainte est appelée résistance à la compression et, si FC est
exprimée en newton, cette résistance exprimée en mégapascals vaut :

Les
résultats obtenus pour chacun des 6 demi-prismes sont arrondis à 0,1
MPa près et on en fait la moyenne. Si l’un des 6 résultats diffère de ±
10 % de cette moyenne, il est écarté et la moyenne est alors calculée à
partir des 5 résultats restants. Si à nouveau un des 5 résultats
s’écarte de ± 10 % de cette nouvelle moyenne, la série des 6 mesures
est écartée. Auquel cas il convient de chercher les raisons de cette
dispersion : malaxage, mis en place, conversation ?
Lorsque le résultat est satisfaisant, la moyenne ainsi obtenue est la résistance du ciment à l’âge considéré.

Résistance normale
La
résistance dite résistance normale pour un ciment donné est la
résistance ainsi mesurée à l’âge de 28 jours. C’est cette résistance
qui définit la classe du ciment : si un ciment a, (à 28 jours), une
résistance normale de 52 MPa, on dira que sa classe vraie est de 52 MPa.

5. Mesure du retrait sur éprouvettes de mortier (NF P 15-433)

Objectif de l’essai
Il s’agit d’évaluer le retrait, ou le gonflement, que provoque le ciment étudié sur des éprouvettes de mortier normal.

Principe de l’essai
On
compare, à différents temps t, la variation de longueur d’une
éprouvette 4 x 4 x 16 cm, par rapport à sa longueur à un temps t0 pris
pour origine.

Equipement nécessaire
Il est décrit dans la norme NF P 15-433.
Une salle maintenue à une température de 20 °C ± 2 °C et à une humidité relative supérieure ou égale à 50 % ± 5 %.
Eventuellement
deux bains d’eau dont la température est maintenue à 20 °C ± 1 °C et. 5
°C ± 1 °C. Un malaxeur normalisé (figure 5.5.3)
Des moules équipés
de plots de retrait en laiton. Les plots sont vissés au moule au moment
de la mise en place du mortier puis désolidarisé du moule avant le
démoulage. Après durcissement, les éprouvettes 4 x 4 x 16 sont donc
munies à leurs deux extrémités de plots comme indiqué sur la figure
5.5.8.
Un déformètre (tel que celui schématisé sur la figure 5.5.
équipé d’un comparateur permettant de réaliser des mesures avec une
exactitude inférieure ou égale à 0,005 mm. Une tige de 160 mm de
longueur doit permettre de régler le zéro du déformètre. Cette tige est
en Invar de façon à ce que les variations de température qu’elle peut
connaître au cours de la manipulation n’entraînent pas de modification
appréciable de sa longueur.


Conduite de l’essai
Au
moment de la mesure, le comparateur est mis au zéro sur la tige étalon
en Invar de longueur L = 160 mm. Soit dl(t) la valeur lue sur le
comparateur au temps t; l’éprouvette a une longueur au temps considéré:

Soit
l(t0) la longueur de l’éprouvette au temps t0 choisi d'origine. En
général, cette origine est prise au moment du démoulage, 24 h après la
confection des éprouvettes. La variation de longueur au temps t sera:

La variation relative de longueur est généralement désignée par ε et a pour expression:

Δl(t)
est obtenu en faisant la moyenne sur les 3 éprouvettes issues du même
moule. Lorsque les éprouvettes sont conservées dans l’air, Δl(t) est
généralement négatif et l’on parle alors de retrait de l’éprouvette.
Lorsque l’éprouvette est conservée dans l’eau, Δl(t) peut être positif:
il y a alors gonflement.