Principe du béton armé

Introduction

Le béton armé correspond à un mariage judicieux de matériaux aux caractéristiques complémentaires : l’acier pour sa capacité à résister aux contraintes de traction et le béton pour sa capacité à résister à la compression. Le béton étant lui-même un mélange intelligent de granulats, de ciment et d’eau. Le ciment et l’acier résultent quant à eux de processus de fabrication spécifiques. Les méthodes de composition de béton permettant d’obtenir les performances voulues sont très élaborés. Néanmoins pour donner des ordres de grandeur disons que la "recette" pour obtenir 1 m3 de béton "courant" consiste à malaxer environ 1200 kg de graviers, 600 kg de sable, 400 kg de ciment et 200 litres d’eau. Cela permet d'espérer, à 28 jours d'âge du béton, une résistance à la compression de l'ordre de 30 MPa . Actuellement les bétons courants contrôlés atteignent régulièrement 25 à 40 MPa, les bétons à haute performance (BHP) 50 à 100 MPa voire plus. La résistance à la traction des bétons courants est de 8 à 12 fois plus faible et la rupture d'une pièce sollicitée est brutale. Le béton est un matériau fragile et peu résistant à la traction (comme la pierre).
La pierre comme le béton ayant une très faible résistance à la traction ne permet pas de résoudre facilement le problème du franchissement qui pose la question de la résistance aux efforts internes de traction. Les voûtes ou les arcs sont une réponse à ce problème car leur forme permet de n’avoir que de la compression dans le matériau (reste néanmoins à résoudre la question des poussées horizontales en pied). Le bois et l’acier résistent aux efforts de compression et de traction. Mais pour que le béton résiste aussi il faut l’armer ou le précontraindre.

I. Les différents constituants du béton.

a) Les ciments
Le ciment est un liant hydraulique, c'est-à-dire un produit finement moulu qui, mélangé avec de l’eau, forme une pate qui fait prise et durcit. Après