Qu’est-ce que le béton ?

Qu’est-ce que le béton ? L’objectif de cet espace sur notre portail était, dans un premier temps, de résumer l’évolution du béton, qui tout au long de l’histoire, se confond et se confond avec l’histoire du ciment. Cependant, lorsque nous avons commencé à rechercher et à rechercher le matériau, nous avons constaté que l’histoire du béton ne peut pas être traitée individuellement et lorsque nous avons trouvé le magnifique travail du Dr Luís Fernando Kaefer .

Jeune professionnel et docteur en ingénierie de l’USP, qui a publié un bel ouvrage sur l’histoire du béton armé et pour parler du béton, nous garderons le format original organisé dans une chronologie et publierons les faits que nous considérons les plus pertinents pour l’évolution d’idée de construire avec du béton. Nous remercions le Dr Luís Fernando Kaefer et sur la base de ses travaux, nous parlerons du concret depuis l’aube de l’humanité.

Le béton moderne actuellement utilisé pour la construction des types de structures les plus divers est le résultat du travail d’innombrables hommes, qui pendant des milliers d’années ont observé la nature et ont pris grand soin d’améliorer les matériaux, les techniques, les théories et les formes structurelles. De cette façon, nous constatons que l’histoire du béton n’a pas commencé au siècle dernier, mais avec la civilisation humaine elle-même, car à partir du moment où l’homme existe sur terre, il a le besoin fondamental de vivre et de vivre mieux chaque jour, en développant de nouvelles Mais on peut aller plus loin, il y a des millions d’années, si l’on considère que les premiers ciments et bétons ont été générés par la nature. On peut même considérer les roches sédimentaires comme des bétons naturels.

Ainsi, nous avons décidé de restructurer cet ouvrage comme une brève histoire de l’art de bâtir, en mettant l’accent sur l’utilisation du béton. Le texte montre l’histoire et l’évolution du béton.:

Qu’est-ce que le béton ? L’évolution du béton

Ce travail avait initialement pour but de résumer l’évolution du béton armé. Cependant, lors de la collecte des matériaux, nous avons constaté que l’histoire du béton armé ne peut pas être traitée de manière étanche. Le béton moderne, actuellement utilisé pour la construction des types de structures les plus divers, est le résultat du travail d’innombrables hommes, qui pendant des milliers d’années ont observé la nature et ont pris grand soin d’améliorer les matériaux, les techniques, les théories et les formes structurelles. De cette façon, nous constatons que l’histoire du béton armé n’a pas commencé au siècle dernier, mais avec la civilisation humaine elle-même, car à partir du moment où l’homme existe sur terre, il a le besoin fondamental de vivre et de vivre mieux chaque jour, en développant nouvelles technologies pour cela.

Mais on peut aller plus loin, il y a des millions d’années, si l’on considère que les premiers ciments et bétons ont été générés par la nature. On peut même considérer les roches sédimentaires comme des bétons naturels. Ainsi, nous avons décidé de restructurer cet ouvrage comme une brève histoire de l’art de bâtir, en mettant l’accent sur l’utilisation du béton. Pour cela, nous avons organisé le texte sous forme de frise chronologique et collecté différents faits que nous avons jugés pertinents pour l’évolution de l’idée de construire avec du béton. Béton, béton armé et similaire

Qu’est-ce que le béton ? Le béton : dans sa nature fondamentale

Matière plastique, qui est moulée de manière à acquérir la forme souhaitée avant de développer un processus de durcissement, acquérant une résistance suffisante pour résister aux efforts qui l’exigent.

12 000 av. J.-C. – Israël

Les réactions entre le calcaire et l’argile de schiste lors de la combustion spontanée ont formé un dépôt naturel de composites cimentaires. Ces gisements ont été caractérisés par les géologues israéliens dans les années 1970. Il s’agit de ciment naturel, le premier ciment que les hommes ont utilisé pour la première fois.

Ciment :  Mélange finement broyé de composites inorganiques qui, combinés à l’eau, durcissent par hydratation.

Qu’est-ce que le béton ? Origine de l’homme

Les premiers Homo sapiens se réfugièrent dans les lieux que la nature leur offrait. Ces endroits pourraient être des ouvertures dans des rochers, des grottes, des grottes au pied des montagnes ou même au-dessus d’elles. Plus tard, ils ont commencé à construire des abris à partir de peaux d’animaux qu’ils chassaient ou de fibres végétales d’arbres voisins, qu’ils ont appris à tisser, ou en combinant les deux matériaux.

8 000 à 4 000 av. J.-C. – Europe

Ce n’est qu’à la fin du néolithique et au début de l’âge du bronze qu’apparaissent les premières constructions en pierre, principalement parmi les

peuples de la Méditerranée et ceux de la côte atlantique. Cependant, comme ces monuments colossaux avaient la fonction de temples ou de chambres funéraires, n’étant pas des logements, leur avènement n’a pas amélioré les conditions d’habitation. En raison du poids de ces pierres, on pense qu’elles n’auraient pas pu être transportées sans la connaissance du levier. Il existe trois types de formations mégalithiques : les galeries couvertes, ou  dolmens , sorte de couloir qui permet d’accéder à une tombe ; les  menhirs , qui sont des pierres géantes encastrées verticalement dans le sol trouvées seules ou en rangées (alignements) ; et les  cromlech , qui sont  des menhirs  disposés en cercle. Les constructions mégalithiques les plus célèbres sont celles de  Stonehenge , en Salisbury , Angleterre ; ceux de l’île de Malte et ceux de  Carnac , en France. Tous ces monuments ont une fonction rituelle, car ils n’étaient pas utilisés comme habitations. 

Bien que rudimentaires, on voit dans ces édifices se développer des structures à portiques (  dolmens  ), où deux piliers de pierre soutiennent une poutre de pierre de construction en béton.

Béton:

Matériau plastique qui est moulé afin d’acquérir la forme souhaitée avant qu’il ne développe un processus de durcissement, acquérant une résistance suffisante pour résister aux efforts qui l’exigent. groupes), où deux piliers en pierre soutiennent une poutre en pierre. Intérieur d’une habitation néolithique – Skara Brae, îles Orcades

Ce n’est qu’à la fin du néolithique et au début de l’âge du bronze qu’apparaissent les premières constructions en pierre, principalement chez les peuples de la Méditerranée et ceux de la côte atlantique. Cependant, comme ces monuments colossaux avaient la fonction de temples ou de chambres funéraires, n’étant pas des logements, leur avènement n’a pas amélioré les conditions d’habitation.

En raison du poids de ces pierres, on pense qu’elles n’auraient pas pu être transportées sans la connaissance du levier. Il existe trois types de formations mégalithiques : les galeries couvertes, ou dolmens, sorte de couloir qui permet d’accéder à une tombe ; les menhirs, qui sont des pierres géantes enfoncées verticalement dans le sol trouvées seules ou en rangées (alignements) ; et les cromlechs, qui sont des menhirs disposés en cercle.

Les bâtiments mégalithiques les plus célèbres sont ceux de Stonehenge, à Salisbury, en Angleterre ; ceux de l’île de Malte et ceux de Carnac, en France. Tous ces monuments ont une fonction rituelle, car ils n’étaient pas utilisés comme habitations. Le béton est actuellement défini comme un mélange d’un liant, de ciment, avec des granulats, généralement du sable et des pierres, de l’eau et parfois des additifs, dans le but de construire des pièces pour les travaux de génie civil.

En raison de la rareté des autres matériaux de construction dans la région (pierre,  bois), les peuples de cette région ont développé la fabrication de briques d’argile et la construction sur des sols à faible capacité de support.

Ces peuples connaissaient déjà la fragilité des briques, comme en témoignent la forme de leurs constructions, comme des traces de l’utilisation de nattes de fibres végétales pour renforcer la structure des ziggourats, combattant les efforts de traction qui tendent à effondrer le massif.
L’idée d’associer des matériaux fragiles et ductiles est lancée.

3000 avant JC à 2500 avant JC – Egypte

Utilisation d’argile mélangée à de la paille pour fabriquer des briques (sèches à l’extérieur) et des mortiers de gypse et de chaux dans la construction des pyramides.

Mortier :
Un liant mélangé avec du sable.

Chaux : La
chaux est le nom générique d’un simple liant issu de la  calcination de roches calcaires, qui se présentent sous différentes variétés, avec des caractéristiques résultant de la nature de la matière première utilisée et du traitement effectué.
La calcination de la roche calcaire pure entraîne la production d’oxyde de calcium pur. Dans les roches calcaires naturelles, l’association du carbonate de calcium avec le carbonate de magnésium est courante, ce qui n’est pas une impureté en soi, mais altère certaines propriétés de la chaux. Les oxydes de silice, de fer et d’aluminium sont les impuretés qui accompagnent plus ou moins les carbonates dans la constitution des roches calcaires.
On observe que dans la fabrication de la chaux ces impuretés peuvent altérer de manière significative les propriétés de la chaux produite. 

Réaction de calcination

La chaux vive n’est pas encore le liant utilisé dans la construction. L’oxyde doit être hydraté pour se transformer en hydroxyde, qui est le constituant de base du liant de la chaux. L’opération d’hydratation est appelée extinction (forte réaction exothermique), et l’hydroxyde résultant est appelé chaux trempée.

Extinction de Cal Viva

La chaux éteinte s’utilise en mélange avec de l’eau et du sable, dans des proportions appropriées dans la préparation des mortiers. Ceux-ci ont une consistance plus ou moins plastique et durcissent par recombinaison de l’hydroxyde avec le dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère, reconstituant le carbonate d’origine, dont les cristaux sont fixés en permanence sur les grains de granulat utilisés. Ce durcissement s’effectue lentement et se produit évidemment de l’extérieur vers l’intérieur, nécessitant une certaine porosité qui permet d’une part l’évaporation de l’excès d’eau et, d’autre part, la pénétration du dioxyde de carbone de l’air atmosphérique. En raison de ce procédé, ce liant est souvent appelé chaux aérienne. La chaux ne durcit pas sous l’eau et une fois durcie, elle se dissout lentement sous l’eau.

Durcissement à la
chaux La calcination du calcaire peut être réalisée dans des installations rudimentaires, à l’instar de ce que nos ancêtres fabriquaient à l’aide de couches de calcaire et de charbon de bois ou à travers des fours modernes, avec une production ininterrompue et des standards de qualité élevés tels que les fours rotatifs.

Gypse
Il se compose de sulfate de calcium bihydraté (CaSO4.H20) généralement accompagné d’une certaine proportion d’impuretés, telles que la silice, l’alumine, l’oxyde de fer, les carbonates de calcium et de magnésium. Le gypse est obtenu à partir de sa calcination, un liant qui durcit par hydratation, mais qui se dissout lentement dans l’eau, y compris sous l’action de la pluie. Le gypse est obtenu par un procédé similaire à celui utilisé dans la fabrication de la chaux.

800 avant JC – Grèce : Crète et Chypre

Utilisation de mortiers de chaux plus résistants que les mortiers romains. La construction de murs à faible coût et de murs composés de briques de boue (séchées au soleil) ou de pierres, posées directement les unes sur les autres ou avec de l’argile et renforcées de bois est apparue tôt en Grèce et était courante même à l’époque classique pour les bâtiments modestes. Dans les bâtiments monumentaux grecs, au lieu de mortier, des agrafes en fer ou des chevilles étaient généralement utilisées pour maintenir les blocs de pierre ensemble.

500 av

437 av. J.-C. – Athènes
Une technique étonnante utilisant le fer pour augmenter la fiabilité des pièces de pierre structurelles se trouve aux Propylées à Athènes, construites entre 437 et 432 avant JC par l’architecte Mnesikles. Le toit de marbre est soutenu par une série de poutres qui reposent sur des architraves ioniques. Les poutres qui coïncident avec les colonnes qui soutiennent les architraves, transmettent leur charge directement aux piliers, par compression. Cependant, les poutres positionnées au milieu de la travée des architraves produisent une flexion importante et par conséquent engendrent des contraintes de traction dans les architraves. Pour réduire cette flexion, en transférant la charge du milieu de la travée vers un point plus proche des poteaux, des barres de fer ont été encastrées dans la face supérieure des architraves, laissant une fente avec 2 en dessous,5cm de hauteur pour permettre le débattement des barres de fer sans entrer en contact avec les architraves. En effet, les barres de fer agissent comme des poutres de soulagement indépendantes. Ces barres de fer ne peuvent être interprétées comme appartenant à une forme similaire au ferraillage utilisé dans le béton armé moderne, cependant on peut envisager une autre manière naissante d’associer un matériau ductile à un matériau fragile, afin de permettre l’utilisation du matériau fragile sous tension .afin de permettre l’utilisation du matériau fragile sous traction.afin de permettre l’utilisation du matériau fragile sous traction.

Chaux pouzzolanique

Les Romains ont découvert qu’en mélangeant une cendre volcanique trouvée près du Vésuve appelée pouzzolane avec de la chaux hydratée (qui se présente en proportion variable, de 25 à 45 %), ils obtenaient un liant qui durcissait sous l’eau. Ce matériel est actuellement en désuétude. Sa réaction de durcissement a eu lieu par un processus chimique et a produit un matériau résistant sous l’eau.

Chaux hydraulique
Le nom de chaux hydraulique s’applique à une famille de liants de composition variée, obtenus par calcination de roches calcaires qui, naturellement ou artificiellement, contiennent une part appréciable de matières argileuses. Le produit a la propriété de durcir sous l’eau, même si, en raison de la quantité d’hydroxyde de calcium qu’il contient, il subit également une action durcissante due à la carbonatation résultant de la fixation du CO2 de l’air.
La chaux hydraulique est fabriquée par des procédés similaires à la fabrication de la chaux commune. La matière première est calcinée dans des fours et le produit obtenu est ensuite éteint. Bien qu’il durcisse sous l’eau (réaction d’hydratation) et résiste à l’immersion, ce n’est pas un produit adapté à la construction sous l’eau, car sa prise est très lente.

300 avant JC à 476 après JC – Empire romain Le
béton a été utilisé dans la construction des murs d’une ville romaine au IVe siècle avant J. La pouzzolane de Pouzzoles, en Italie, un endroit proche du Vésuve, a été utilisée dans les mortiers utilisés pour construire la Voie Appienne, les thermes romains, le Colisée et le Panthéon à Rome, et les aqueducs tels que le Pont du Gard dans le sud de la France. Les Romains utilisaient la chaux comme matériau cimentaire. Plínio rapporte un mortier avec un rapport de 1:4 de chaux et de sable. Vitruvius rapporte un mortier avec un rapport de 1:2 de chaux et de pouzzolane.

La graisse animale, le lait et le sang ont été utilisés comme additifs pour incorporer de l’air dans le mélange.

.Architecture romaine. La période républicaine se distingue des précédents grecs par l’utilisation de nouveaux matériaux et de nouvelles formes. La brique (cuite) et le béton ont été utilisés dans la création de bâtiments publics avec des intérieurs spacieux et voûtés. Pour soutenir ces expérimentations architecturales, les constructeurs romains ont également introduit de nouvelles solutions techniques. L’innovation la plus importante dans les fondations romaines était les plates-formes en béton. La capacité hydraulique du ciment pouzzolanique (ou plus exactement de la chaux pouzzolanique) utilisé par les Romains permettait de poser des fondations même sous l’eau, comme par exemple à Ostie, la ville portuaire de Rome. Rome est située dans une région où prédominent les sols sableux d’origine volcanique.De ce fait, les tranchées ouvertes pour la construction des bâtiments devaient être revêtues de bois pour éviter l’effondrement et fournir un coffrage pour le béton.Ces sols ont une faible capacité de support.

La solution adoptée pour répartir les charges énormes des bâtiments publics, en évitant les tassements différentiels et en réduisant la pression appliquée au sol, a été l’adoption de radiateurs épais, sous toute la structure.
De plus, comme le poids de la fondation est important par rapport à celui de la superstructure, de nombreux problèmes résultant de la densification du sol peuvent être corrigés avant qu’une partie importante de la superstructure n’ait été construite.
Bien que coûteux, les radiers étaient une solution techniquement très appropriée utilisée par les Romains.

La fondation du Colisée consiste en un anneau de 12 m de profondeur, construit en béton cyclopéen. De même, le Panthéon repose sur un anneau de béton de 4,5 m de profondeur et 7 m de large.En Europe du Nord, où prédominent des limons et des argiles denses,
les fondations romaines ont été altérées. Des tranchées ont été creusées pour accueillir des fondations linéaires construites en pierre et en béton.

Les caractéristiques de ces régions sont les murs épais construits dans les dernières années de l’Empire. Beaucoup d’entre eux sont construits sur des fondations larges et profondes construites avec de gros blocs de maçonnerie en pierre prélevés sur des monuments sacrifiés pour des campagnes défensives. Dans la construction de murs, le béton romain était en quelque sorte
simplement du mortier, utilisé pour poser des briques sur les faces extérieures des murs et combler les espaces entre les morceaux de pierre ou les briques cassées qui étaient placés dans l’espace entre les faces de maçonnerie.

Contrairement à la pratique moderne, qui emploie des coffrages temporaires métalliques ou en bois pour soutenir le béton frais jusqu’à ce qu’il durcisse, les Romains utilisaient souvent des coffrages en pierre ou en brique, classés selon le modèle de revêtement utilisé, dans la construction de leurs murs et piliers. Les trois principaux types étaient l’opus incertum, un revêtement irrégulier de petits parallélépipèdes, l’opus reticulatum, des pierres carrées posées en diagonale, et l’opus testaceum, un revêtement de briques.Mais dans la construction des voûtes, devenue dominante dans l’architecture romaine, le béton était clairement utilisé selon sa nature même, une matière plastique qui pouvait être moulée jusqu’à ce qu’elle développe suffisamment de résistance pour tenir debout seule. Une fois que les murs de maçonnerie ont atteint la hauteur nécessaire, l’étaiement en bois pour la construction des dômes a été érigé.

La rareté du bois dans une grande partie de l’Empire romain exigeait une économie dans la préparation des coffrages, la réutilisation des coffrages et des étaiements étant une pratique courante. Les étages alternés des bâtiments étaient souvent soutenus par des dômes en béton tandis que les étages entre eux étaient construits en bois. C’est la technique de construction en béton qui a constitué la base de l’ordre spatial de l’architecture romaine.
L’expression maximale du développement de la coupole sous l’Empire romain se trouve dans le Panthéon de Rome, construit entre 118 et 128. Sa coupole de 43 m de diamètre repose sur un cylindre composé d’un noyau de béton pouzzolanique recouvert de briques et de marbre, de 6 m d’épaisseur. sur les côtes.L’utilisation principale des arches était dans la construction d’aqueducs, de ponts et comme structures de secours, détournant la charge des ouvertures dans les murs de maçonnerie.

Les villes et les fortifications du vaste empire romain étaient reliées par un remarquable réseau routier, dont beaucoup subsistent encore de nos jours. Le lit des voies romaines représente un chef-d’œuvre en termes de dimensionnement des fondations, superposant des couches de résistance croissante à une couche de sable drainante. La chaussée était choisie en fonction de la circulation sur la route, et elle pouvait être en béton ou en pavés.

L’idée d’associer des barres métalliques à de la pierre ou du mortier afin d’augmenter la résistance aux demandes de service remonte à l’époque romaine. Lors de la restauration des ruines des thermes de Caracalla à Rome, l’existence de barres de bronze à l’intérieur du mortier de pouzzolane a été constatée, aux endroits où la travée à surmonter était plus grande que la normale à l’époque.

Moyen Âge

Les architectes médiévaux ont utilisé des pierres dans la plupart de leurs constructions. Pour la fondation, les constructeurs gothiques remplissaient généralement un fossé de rochers et les compactaient pour servir de fondation à la maçonnerie, mais dans certains bâtiments plus importants, une meilleure fondation était réalisée avec un béton solide composé de rochers et de mortier de chaux. Des murs entiers étaient faits de pierres serties de mortier, mais souvent les faces extérieures étaient soigneusement fabriquées en pierre de taille, en utilisant du mortier et des rochers pour remplir l’intérieur du mur, de la même manière que les Romains le faisaient.
Le Moyen Âge n’a pas apporté d’innovations significatives dans l’utilisation du mortier et du béton. Au contraire, la qualité des matériaux cimentaires se dégrade en général, l’utilisation de la chaux pouzzolanique (addition) étant perdue. Il est prouvé que dans la vallée du Rhin, tarras, une roche volcanique a été ajoutée au mélange. La poussière de brique de boue a également été utilisée pour augmenter la résistance des mortiers. Les innovations expressives n’ont commencé qu’au XVIIIe siècle en ce qui concerne l’utilisation des ciments et des mortiers.

1586 – Simon Stevinus, Pays-Bas

Les fondements de la statique graphique sont publiés par Simon Stevinus dans son livre Mathematicorum Hipomnemata de Statica.

1678 – Robert Hooke, Angleterre

Hooke pose les bases de l’élasticité à travers ses expériences avec les ressorts.

1678 – Joseph Moxon, Angleterre

Joseph Moxon décrit la nature exothermique de la réaction d’hydratation de la chaux vive, écrivant un « feu caché » dans la chaux, qui apparaît avec l’ajout d’eau à la chaux vive. Une grande partie des premières études sur le ciment s’est orientée vers l’amélioration des mortiers, notamment ceux utilisés dans la construction des ouvrages portuaires au XIXe siècle, afin d’améliorer leur stabilité sous l’eau, mais l’intérêt d’utiliser le ciment comme béton est vite reconnu.
Le phare d’Eddystone était situé à Cornwall, à 9 km au sud-ouest du port de Plymouth, l’un des ports anglais les plus fréquentés à l’époque.
Après l’incendie de la troisième version du phare une nuit de décembre 1755, John Smeaton fut choisi pour diriger sa reconstruction. À marée haute, le rocher où devait être reconstruit le phare d’Eddystone était recouvert par la mer, ce qui créait un environnement très agressif. Conscient de ce fait, Smeaton savait que le choix du mortier à utiliser serait déterminant pour la réussite de la
construction et pour la pérennité du phare. Il entreprend donc une série d’expérimentations afin d’obtenir une chaux ayant des propriétés hydrauliques (durcie et résistant sous l’eau) et
qui soit aussi économique.
Smeaton a commencé une série d’expériences pour déterminer le ciment qui pourrait être utilisé, parvenant à plusieurs conclusions. Il découvrit d’abord que l’utilisation de la chaux produite à partir de la « combustion imparfaite » du calcaire était inutile, c’est-à-dire que la chaux ordinaire ne résistait pas sous l’eau. Deuxièmement, il a découvert que la dureté de la roche à partir de laquelle la chaux était produite n’influençait pas la dureté du mortier produit en testant une grande variété de roches calcaires pouvant fournir une matière première pour la production de chaux.
Des essais ont été réalisés avec des mortiers contenant de la pierre ponce, des cendres volantes, des résidus de briques et des scories de forges de forgeron, et diverses autres substances qui ont parfois été utilisées pour conférer des propriétés hydrauliques au mortier. Les substances qui se sont avérées les plus efficaces étaient la pouzzolane et une roche volcanique appelée tarras. Après avoir testé différents mélanges d’ingrédients du mortier, Smeaton a estimé son coût par volume. L’ajout de Tarras a ensuite été choisi en fonction de leur coût.
Cependant, le destin a changé le choix de Smeaton. Une grande quantité de pouzzolane avait été importée d’Italie par un marchand de Plymouth qui avait l’intention de la commercialiser à un prix élevé pour la construction du pont de Westminster. Cependant, la spéculation du marchand ayant échoué, il commercialisa cette pouzzolane pour la construction du phare d’Eddystone à un prix inférieur à celui budgétisé pour les tarras.
Dans ses expériences, Smeaton a découvert que le ciment hydraulique dépendait d’une quantité considérable d’argile présente dans le calcaire (et qui était donc brûlée avec la chaux), bien que l’argile ajoutée plus tard à la chaux n’ait pas entraîné de qualités hydrauliques. Sans aucune connaissance de la chimie complexe des ciments, Smeaton avait déterminé les caractéristiques fondamentales du ciment hydraulique naturel à partir d’une des premières études exhaustives d’un matériau de construction. Le temps a montré que les enquêtes de Smeaton ont abouti à un classeur d’excellente qualité, car sa version du phare a duré plus d’un siècle.

1757 – Léonhard Euler

Le mathématicien suisse Euler publie un ouvrage établissant une formule pour déterminer la charge maximale qui pourrait être appliquée à une colonne avant qu’elle ne flambe.

1770 – Panthéon de Paris

L’association du fer et de la pierre naturelle apparaît pour la première fois dans la structure de l’église de Santa Genoveva, aujourd’hui Panthéon, à Paris, 1770. Selon son architecte, Jacques Germain Soufflot, l’intention était de combiner dans cet ouvrage la légèreté de le gothique avec la pureté de l’architecture grecque. Comme il y avait peu de colonnes sur la façade, il était nécessaire de construire de grandes poutres capables de transférer les charges élevées de la superstructure aux fondations. Avec le sens admirable de Rondelet, ils ont été exécutés en pierre taillée, véritables poutres modernes en béton armé, avec des barres longitudinales droites dans la zone de traction et des barres transversales de cisaillement. Les barres longitudinales ont été insérées dans des trous faits à la main dans les pierres et les espaces vides ont été remplis d’un mortier de chaux.

1775 – France

Réorganisation du cursus ingénieur de l’Ecole des Ponts et Chausées à Paris.

1775 – Charles Augustin Coulomb, France

Coulomb, physicien et ingénieur militaire français, pose les bases de la théorie des poutres : la ligne neutre d’une section rectangulaire homogène est située à la moitié de sa hauteur, la résultante des forces de traction agissant d’un côté de l’axe neutre est égale à la résultante de compression de l’autre côté et la résistance des efforts internes de la poutre doivent équilibrer le moment introduit par les charges externes.

1779 – Stuc de Bryan Higgins, Angleterre

Pour une raison quelconque, les enquêtes de Smeaton n’ont pas atteint Bryan Higgins, un physicien irlandais qui a enseigné dans une école de chimie de Londres. Après une série d’études minutieuses en laboratoire, il a breveté une forme de
stuc (une sorte de ciment hydraulique) contenant de la chaux, du sable et de la cendre d’os qu’il avait utilisé dans le plâtre extérieur de plusieurs maisons. Cependant, le stuc de Higgins n’a pas résisté aux intempéries et a disparu avec la concurrence du ciment romain de James Parker.

1780 – Bryan Higgins, Angleterre

Bryan Higgins publie « Expériences et observations réalisées avec l’intuition d’améliorer l’art de la composition et de l’application des ciments calcaires et de la préparation des mortiers ».

1796 – Ciment romain par James Parker, Angleterre

James Parker brevète un ciment hydraulique naturel obtenu à partir de la calcination de nodules calcaires impurs contenant de l’argile. Ce ciment est appelé ciment Parker ou Romano.
Ce matériau, d’abord connu sous le nom de ciment Parker et plus tard sous le nom de ciment romain, a été fabriqué à partir de « nodules » trouvés à divers endroits en Angleterre. Connues localement sous le nom de pierres de ciment et techniquement sous le nom de septa, ces pierres de forme ronde contenaient des veines et un noyau de matériau argileux. Pour produire du ciment romain, ces nodules étaient brisés par des garçons avec des maillets et transportés dans des fours en forme de bouteille d’une capacité allant jusqu’à 30 t, où le charbon de bois nécessaire pour les brûler était ajouté. Après trois jours, la roche qui avait déjà été suffisamment brûlée pouvait être retirée par une ouverture au fond du four et plus de roche et de charbon ajoutés au sommet du four. La roche calcinée était ensuite broyée et tamisée avant d’être conditionnée en fûts pour l’expédition.
Peu de temps après que Parker a reçu son brevet, les directeurs de la British Society for Extending the Fisheries and Improving the Sea Coasts of This Kingdom ont autorisé son produit à être testé par un ingénieur de la British Society, Thomas Telford, qui avait une expérience considérable dans la construction de canaux et ouvrages portuaires.

Le rapport de Telford était si favorable que Parker le publia rapidement dans des brochures promotionnelles. Pour une raison quelconque, après deux ans, Parker vend son brevet à Samuel Wyatt et à son neveu Charles Wyatt. L’usine de Wyatt a
prospéré jusqu’en 1810 au moins, lorsque le brevet de Parker a expiré. Les membres successifs de la famille Wyatt ont hérité de la direction de l’entreprise, et le développement d’autres produits après 1810 suggère que les ventes de ciment romain de Parker ont diminué face à la concurrence qui s’était matérialisée. 1802 – France Utilisation d’un procédé de fabrication de ciment romain similaire à celui de Parker.

1810 – Edgar Dobbs, Angleterre.

Edgar Dobbs obtient un brevet pour les mortiers hydrauliques, le stuc et le plâtre, bien que ce matériau soit de mauvaise qualité en raison du manque de précautions avec le four de calcination.

1818 – Louis Joseph Vicat, France

Depuis les expériences de Smeaton, peu avait été fait pour développer une théorie pour expliquer le comportement et les propriétés physiques du ciment jusqu’à ce que Vicat publie Recherches expérimentales sur les chaux de construction, le béton et les mortiers, qui rassemble ses études et conclusions sur ses tests effectués. sur les ciments. A cette époque, il dirigeait la construction d’un pont sur la rivière Dordogne, le premier grand projet dans lequel des fondations en béton ont été réalisées sans utilisation de pouzzolane, ce qui l’a amené à étudier les propriétés du ciment.


Vicat a étudié les facteurs pouvant conduire à un mortier capable de durcir sous l’eau. Mélangeant de la chaux, du plâtre et des argiles de différents types et dans différentes proportions, Vicat a préparé de petits blocs des matériaux testés.
Tout simplement, il conclut qu’« il n’y a pas de mortier hydraulique parfait sans silice et que toute chaux que l’on peut qualifier d’hydraulique contient une certaine quantité d’argile. Là où Smeaton recherchait le matériau naturel le plus avantageux pour la production de ciment hydraulique, la conclusion de Vicat impliquait que la clé résidait dans la planification des mélanges, ce qui pouvait aboutir à des types de ciment beaucoup plus résistants que ceux trouvés naturellement.
Vicat a développé une méthode encore utilisée aujourd’hui pour déterminer la prise et le temps de prise du ciment, basée sur la pénétration d’une aiguille dans un échantillon de pâte de ciment fraîche.

1820 – Canvass White, États-Unis

Canvass White obtient le premier brevet pour un ciment hydraulique naturel aux États-Unis, à partir d’essais effectués sur des roches calcaires utilisées pour produire de la chaux pour la construction du canal Érié (reliant le lac Érié et l’Atlantique via la rivière Hudson).
Le brevet de White a ensuite été acheté par l’État de New York, ce qui a entraîné la suppression de toutes les restrictions de fabrication de ce ciment.

1824 – Ciment Portland par Joseph Aspdin, Angleterre Joseph Aspdin

il invente le ciment Portland, brûlant du calcaire et de l’argile finement broyés et mélangés à haute température jusqu’à ce que le dioxyde de carbone (CO2) soit éliminé. Le matériau obtenu a ensuite été broyé. Aspdin appelle ce ciment Portland en référence aux excellents gisements de pierre de construction à Portland, en Angleterre.
La définition moderne du ciment Portland ne pouvait s’appliquer au produit breveté Aspdin. Aujourd’hui, le ciment Portland est « fabriqué par cuisson à haute température – jusqu’à la fusion naissante du matériau – d’un mélange défini de calcaire et d’argile finement broyés, ce qui donne du clinker. Il est douteux que le ciment produit sous le brevet d’Aspdin de 1824 ait été cuit à une température suffisante pour produire du clinker, et de plus, son brevet ne définit pas les proportions d’ingrédients utilisés.

En conséquence, Aspdin n’a pas produit de ciment Portland tel que nous le connaissons aujourd’hui.

En  1825,  Aspdin a établi une usine de ciment dans la banlieue de Leeds. Les fours utilisés pour brûler la matière première étaient construits en maçonnerie en forme de bouteille, d’environ 12 m de haut et 5,6 m de diamètre près de la base. Cependant, ces fours étaient assez précaires car il y avait beaucoup de gaspillage de combustible (chaque lot nécessitait de réchauffer toute la masse de briques et certaines vitesses et direction du vent pouvaient entraîner une consommation de coke de plus de la moitié du poids de clinker produit) et une une grande partie du produit était imparfaitement brûlée, ce qui nécessitait une inspection fastidieuse et coûteuse et un travail de tri manuel.

1828 – Angleterre

IK Brunel est crédité de la première application de ciment Portland, qui a été
utilisé pour combler une fissure dans le tunnel de la Tamise.

1836 – Allemagne

Les premiers tests systématiques pour déterminer la résistance à la traction et à la compression du ciment commencent.

1836 – George Godwin, Angleterre

L’utilisation du béton est décrite par un article de George Godwin pour l’Institute of British Architects. Selon lui, pour les fondations, un mélange de chaux, d’eau et de pierres pourrait être utilisé, en plaçant des couches alternées de pierre et de mortier dans une tranchée, en compactant le mélange une fois le mortier libéré. Il est intéressant de noter que de nos jours des méthodes similaires à celles-ci sont utilisées pour la construction de sols souples. Godwin décrit également que la chaux et les pierres pouvaient être jetées à sec dans une excavation recouverte d’eau.
Dans les années 1830, il y avait un début de développement dans l’utilisation du béton, principalement dans les fondations, établissant le terme béton pour une masse solide dans laquelle le ciment, le sable, l’eau et les pierres sont combinés.

1845 – Isaac Johnson, Angleterre

Isaac Charles Johnson de JB White and Sons prétend avoir brûlé de l’argile et du calcaire à une température suffisante pour produire du clinker.

1847/1848 – Controverses sur le ciment, Angleterre

Dans les années 1840, des polémiques sur la résistance des ciments produits dans la région de Londres entraînèrent un grand développement du ciment. JB White and Sons et Aspdin and Company ont fait tester des échantillons de leurs ciments dans des presses hydrauliques de 75 t en 1847 et 1848. Les résultats obtenus étaient assez similaires à des tests similaires menés en 1862 avec des échantillons d’un ciment Portland connu (dans sa conception moderne), qui porte à croire que depuis 1848, le ciment Portland est produit par les deux sociétés ou peut-être par les quatre sociétés existantes en Angleterre.

1850 à 1900 – Allemagne

Béton
Béton

Dans la seconde moitié du XIXe siècle, l’Allemagne était le principal centre de développement de méthodes et d’essais pour le ciment.
L’amélioration de la qualité du ciment est principalement due aux progrès de la conception des fours, qui ont augmenté l’uniformité du clinker et à l’introduction en 1871 d’analyses chimiques systématiques de toutes les matières premières utilisées. Une proportion plus élevée de calcaire et de fours capables de résister à des températures plus élevées
a donné un clinker plus dur. En 1875 il fut reconnu que les plus gros grains de clinker broyé faisaient peu pour la résistance du ciment et en deux ans seulement 3 à 4% des particules de ciment allemand étaient retenues dans le tamis sur les 6000 (6000 trous par pouce carré) . Toutes ces améliorations techniques ont été aidées par le gouvernement allemand, ses laboratoires et les installations des universités techniques.

1850 – BPE Clapeyron, France

Clapeyron, un ingénieur français commence à utiliser une nouvelle méthode pour résoudre le problème du faisceau continu, le “Théorème des Trois Moments”.

1850 à 1855 – Joseph Louis Lambot, France

La première publication sur le ciment armé (le nom du béton armé jusqu’en 1920 environ) a été réalisée par le Français Joseph Louis Lambot. On suppose qu’en 1850 Lambot a effectué les premières expériences pratiques sur l’effet de l’introduction de matériel dans une masse de béton. En 1954, Lambot réalisait déjà des constructions en « ciment armé » à des fins diverses. Plongé dans les études sur le béton armé et motivé par des problèmes avec la
entretien de canoës en bois utilisés pour les loisirs sur un petit lac de sa propriété à Miraval, Var dans le sud de la France Lambot a l’idée de construire un bateau en béton. Rien de plus logique, car le béton est durable, nécessite peu d’entretien et résiste bien aux milieux aquatiques. Lambot a utilisé pour la construction de son canot un fin maillage de fines barres de fer (ou de fil), entrelacées, entrecoupées de barres plus épaisses, utilisant cette fine maille en même temps comme gabarit pour obtenir la bonne forme du bateau, pour tenir le bateau.mortier, en supprimant la fabrication de moules et pour éviter les problèmes de fissures. En 1855, Lambot expose son bateau à l’Exposition universelle de Paris et dépose un brevet pour sa conception.Dans le document représentant la demande de brevet, en plus de la plaque qui correspond à la charpente du bateau, il y a aussi la conception de quelque chose de similaire à un pilier à section rectangulaire avec quatre barres de fer longitudinales.

1871 – David Saylor, États-Unis

David Saylor, l’un des propriétaires de la Coplay Cement Company située dans l’État de Pennsylvanie, qui produit depuis 1865 du ciment naturel, brevète pour la première fois aux États-Unis un procédé de fabrication du ciment Portland. Il est important de souligner qu’au départ, les fabricants de ciment naturel aux États-Unis n’étaient pas intéressés à apprendre à produire du ciment Portland, alors que cette technologie était disponible en Europe depuis longtemps et de manière très avancée. Ce fait était peut-être dû au fait que le ciment Portland importé d’Europe coûtait environ deux fois plus cher que le ciment naturel national, ce qui pourrait ne pas compenser sa fabrication aux États-Unis.
Le ciment importé était assez bon marché parce que l’expédition vers l’Amérique était assez bon marché, car le ciment était utilisé comme ballast pour les navires (en bois) à la recherche de matières premières aux États-Unis et il n’y avait pas de tarifs douaniers. Le plus grand développement de la fabrication de ciment Portland aux États-Unis n’a lieu qu’au début du 20e siècle.

1872 – Isaac Johnson, Angleterre

Isaac Johnson obtient un brevet pour un four à utiliser dans le processus humide de fabrication du ciment, où les
 ingrédients sont mélangés avec de l’eau, séchés puis brûlés. Ce four se composait d’une chambre d’environ 30m construite à côté d’un four commun (en forme de bouteille). Le haut du four était fermé et la cheminée était située du côté opposé de la chambre horizontale. Dans cette chambre, une quantité suffisante du mélange liquide a été placée pour charger le four une fois sec. Pendant qu’une charge était brûlée, la charge suivante séchait dans la chambre avec la chaleur de l’échappement du four.
Cependant, le fonctionnement de ce type de four est rapidement devenu très coûteux (nécessitant beaucoup de main d’œuvre et une forte consommation de charbon) et est tombé en désuétude, laissant place aux fours utilisés en voie sèche tels que les fours verticaux continus et plus tard les fours rotatifs. .

1885 – Frederick Ransome, Angleterre

Ransome fait breveter le premier four rotatif, qui viendrait à l’avenir, après qu’une série de difficultés techniques aient été résolues, pour remplacer les fours à tubes verticaux.

1887 – Henri Le Chatelier, France

Henri Le Chatelier établit des proportions d’oxyde, utilisées pour calculer la quantité appropriée de calcaire pour produire du ciment portland. Il nomme les composants : alite (silicate tricalcique), bélite (silicate dicalcique) et célite (aluminoferrate tétracalcique). Ils proposent que le durcissement soit causé par la formation de produits cristallins de la réaction entre le ciment et l’eau.

1890 à 1900

Découverte que l’ajout de plâtre lors du broyage du clinker agit comme un retardateur de prise du béton. Les fours verticaux à cuve sont remplacés par des fours rotatifs et des broyeurs à boulets sont adoptés pour broyer le ciment.

1900 à 1910

Les analyses de base du ciment sont standardisées.

Les années 20 – Introduction du béton prémélangé

La qualité du mélange de béton devient beaucoup mieux contrôlée après l’introduction du béton préparé dans l’usine. 1930 Des agents entraîneurs d’air sont introduits pour augmenter la résistance du béton aux dommages dus à l’effet gel/dégel.

Les années 70

Introduction du béton fibré et des bétons à haute résistance.

années 80

Des superplastifiants sont introduits dans les mélanges.

Qu’est-ce que le béton ? Présent et futur du béton

Le béton a beaucoup évolué depuis l’époque de Rome. L’ingénierie utilise actuellement le béton dans des domaines très divers, dans de nombreux cas dans des environnements extrêmement agressifs. Pour s’adapter à des usages nouveaux et exigeants, l’homme a créé une multitude de types de béton, utilisant une vaste gamme de ciments, granulats, ajouts, additifs et formes d’application (renforcé, précontraint, machiné,…). On trouve du béton dans les fondations des plates-formes pétrolières dans les océans ou enterré à des centaines de mètres sous terre dans des fondations, des tunnels et des mines à 452 m au-dessus du sol dans des gratte-ciel.

Le grand défi de la technologie du béton aujourd’hui semble être d’augmenter la durabilité des structures, de récupérer les structures endommagées et de comprendre le mécanisme chimique et mécanique complexe des ciments et des bétons. Pour cela, une nouvelle génération de bétons est en cours de développement, les méthodes traditionnelles d’exécution et de calcul du béton sont en cours de révision, des théories non-linéaires et des mécaniques de fracturation sont en cours de développement.
Quelques bétons spéciaux :

– Béton à hautes performances
– Béton compacté au rouleau
– Béton conçu – Béton
précontraint
– Béton avec ajout de fibres et de nombreux autres types de bétons spéciaux qui peuvent être mieux connus pour télécharger le manuel actuel.