Les granulats sont des composants fondamentaux du béton. Le sable, le gravier, la pierre concassée et les autres matériaux granulaires forment la structure du mélange et contribuent à déterminer sa résistance, sa stabilité, son ouvrabilité et sa durabilité.
La qualité du béton ne dépend toutefois pas uniquement du type de ciment utilisé. L’origine des granulats, leur distribution granulométrique, leur teneur en humidité, la propreté du matériau et la précision du dosage influencent également le résultat final.
Pour cette raison, dans les centrales à béton, la gestion et le stockage des granulats doivent être organisés de manière à maintenir les différentes granulométries séparées et à alimenter en continu les phases successives de pesage et de mélange.
Que sont les granulats ?
Le terme granulats désigne des matériaux granulaires d’origine minérale utilisés dans le secteur de la construction et dans la production du béton. Ils sont parfois également désignés sous le terme de matériaux inertes.
Lorsque l’on recherche la signification du terme « granulat », il s’agit d’un matériau comme le sable, le gravier ou la pierre concassée qui, une fois incorporé au mélange, est lié par la pâte formée de ciment et d’eau.
Les granulats les plus couramment utilisés sont :
- le sable ;
- le gravier ;
- la pierre concassée ;
- les gravillons ;
- les granulats concassés ;
- les granulats recyclés ;
- les granulats légers.
Les matériaux inertes peuvent provenir directement de gisements naturels, d’une carrière de granulats ou du concassage et de la sélection de roches.
Ils peuvent également être obtenus par la récupération et le traitement de matériaux issus des activités de construction et de démolition.
L’expression « substances inertes » est parfois employée de manière générique, mais dans la production du béton, il est plus correct de parler de granulats pour béton.
Quels sont les granulats utilisés dans le béton ?
Les granulats pour béton sont principalement classés en fonction de la dimension de leurs particules.
Les granulats fins sont essentiellement constitués de sable et de matériaux de faible granulométrie. Leur fonction est de remplir une partie des espaces présents entre les granulats de plus grande taille et de contribuer à l’ouvrabilité du mélange.
Les granulats grossiers comprennent le gravier, la pierre concassée et les matériaux fragmentés de plus grandes dimensions. Ces composants forment le squelette résistant du béton et contribuent à la stabilité du produit une fois durci.
Selon leur origine, les granulats peuvent être :
- naturels, lorsqu’ils proviennent de dépôts alluviaux ou du traitement de roches ;
- concassés, lorsqu’ils sont produits à l’aide de concasseurs puis classés ;
- recyclés, lorsqu’ils proviennent de la récupération contrôlée de matériaux de construction ;
- légers, lorsqu’ils sont utilisés pour obtenir des bétons de masse volumique réduite.
Le choix du matériau dépend du type de béton à produire, des performances recherchées et de la destination finale de l’ouvrage.
À quoi servent les granulats dans le béton ?
Dans le béton, la pâte formée de ciment et d’eau enveloppe et lie les granulats, transformant les différents composants en une masse compacte.
Les granulats ne sont donc pas de simples matériaux de remplissage. Ils remplissent plusieurs fonctions fondamentales.
Ils forment la structure du mélange
Les granulats constituent la majeure partie du volume du béton. L’association du sable, du gravier et de la pierre concassée crée une structure granulaire consolidée par la pâte de ciment.
Une distribution équilibrée des différentes dimensions permet de réduire les espaces vides entre les particules et d’obtenir un mélange plus compact.
Ils contribuent à la résistance
Les caractéristiques des granulats influencent les performances mécaniques du béton.
La résistance de la roche, la forme des particules, leur texture superficielle et leur adhérence avec la pâte de ciment peuvent influencer le comportement du matériau lorsqu’il est soumis à des charges.
Pour obtenir un béton de qualité, il ne suffit donc pas d’augmenter la quantité de ciment. La qualité des granulats doit également être adaptée aux performances recherchées.
Ils limitent le retrait du béton
Au cours de la prise, du durcissement et du séchage, la pâte de ciment peut subir des variations dimensionnelles.
Les granulats contribuent à limiter ces déformations et à maintenir plus stable le volume total du béton.
Une composition déséquilibrée peut, au contraire, favoriser le retrait, l’apparition de fissures et des irrégularités dans les performances finales.
Ils influencent l’ouvrabilité
La forme et la granulométrie des granulats influencent la facilité avec laquelle le béton peut être mélangé, transporté, pompé et mis en œuvre.
Les granulats arrondis facilitent généralement l’écoulement du mélange, tandis que la pierre concassée et les granulats fragmentés, caractérisés par des surfaces plus irrégulières, peuvent nécessiter un ajustement différent des quantités d’eau, de ciment et d’adjuvants.
Ils réduisent la quantité de pâte de ciment nécessaire
Une combinaison correcte de granulats fins et grossiers permet de mieux remplir les espaces présents à l’intérieur du mélange.
Il est ainsi possible de limiter la quantité de pâte de ciment nécessaire pour lier les composants, tout en maintenant les performances prévues dans la formulation du béton.
Pourquoi la granulométrie des granulats est-elle importante ?
La granulométrie décrit la distribution des dimensions des particules qui composent un granulat.
Dans un mélange correctement conçu, les particules les plus petites occupent une partie des espaces laissés par les particules de plus grande taille. Le résultat est une structure plus compacte, régulière et stable.
Une granulométrie inadaptée peut provoquer :
- une présence excessive de vides ;
- un besoin accru de pâte de ciment ;
- des difficultés pendant le mélange ;
- la ségrégation des composants ;
- des variations de l’ouvrabilité ;
- des performances non uniformes du béton.
Pour maintenir la composition prévue, les différentes granulométries doivent rester séparées pendant l’approvisionnement, le stockage et le dosage des granulats.
Comment s’effectue le traitement des granulats ?
Le traitement des granulats comprend l’ensemble des opérations par lesquelles le matériau extrait ou récupéré est transformé en granulats utilisables dans le secteur de la construction.
Le processus peut comprendre :
- l’extraction en carrière ;
- la réception et l’alimentation du matériau ;
- le concassage ;
- le criblage ;
- le lavage ;
- l’élimination des impuretés ;
- le classement granulométrique ;
- le stockage des différentes granulométries ;
- le chargement et la distribution.
Dans les installations de traitement des granulats, les concasseurs et les cribles réduisent et classent le matériau, tandis que les trémies primaires permettent de recevoir le sable, le gravier, la pierre concassée et les autres granulats au début de la ligne de production.
Le matériau est ensuite déplacé entre les différentes phases au moyen de convoyeurs à bande pour granulats, dimensionnés en fonction de la granulométrie, du débit et des caractéristiques du produit.
Pourquoi le stockage des granulats est-il important ?
Le stockage des granulats remplit une double fonction : garantir une réserve suffisante pour alimenter la production et maintenir séparées les différentes catégories de granulats.
Une gestion incorrecte peut entraîner des contaminations, le mélange de différentes granulométries, des variations de l’humidité et des différences dans la quantité réelle de matériau incorporée au mélange.
Un système de stockage correctement conçu permet de :
- maintenir séparés le sable, le gravier et la pierre concassée ;
- réduire la contamination par la terre ou d’autres matériaux étrangers ;
- mieux contrôler la teneur en humidité ;
- limiter la ségrégation des particules ;
- constituer une réserve adaptée à la consommation ;
- alimenter régulièrement les systèmes de dosage ;
- réduire les déplacements inutiles de matériau ;
- garantir la continuité de la production de béton.
L’humidité doit être particulièrement contrôlée dans le sable et les granulats fins.
Une variation de la quantité d’eau présente dans le matériau peut modifier la quantité totale d’eau introduite dans le mélange et rendre nécessaire une correction de la formulation.
Trémies pour agrégats et granulats
Le sable, le gravier et la pierre concassée sont généralement stockés dans des trémies ou des compartiments séparés afin de maintenir les différentes granulométries distinctes jusqu’au moment du dosage.
Les trémies pour agrégats et granulats peuvent être utilisées pendant les phases de réception, d’accumulation, de pesage et d’extraction du matériau.
Les trémies en ligne permettent d’organiser plusieurs compartiments contigus et d’alimenter de manière contrôlée les convoyeurs à bande, les systèmes de pesage et les mélangeurs.
La capacité, la géométrie des parois, l’inclinaison du fond et les dimensions des ouvertures de déchargement doivent être définies en fonction de la granulométrie, de l’humidité, de la densité et de l’abrasivité du matériau.
Quel est le rôle des silos ?
Dans les centrales de production de béton, les silos sont principalement utilisés pour stocker le ciment, la chaux, les fillers, les cendres volantes et les autres matériaux fins ou en poudre.
Ces matériaux doivent être protégés de l’humidité et stockés séparément afin de garantir la continuité et la précision du dosage.
En fonction des caractéristiques du produit et du processus de production, les silos verticaux peuvent également être configurés pour certains matériaux granulaires ou minéraux compatibles avec cette méthode de stockage.
Lorsque de grandes capacités, une structure modulaire et une logistique de transport optimisée sont nécessaires, il est possible d’utiliser des silos verticaux à panneaux, conçus en fonction des caractéristiques du matériau, de la capacité nécessaire et des conditions opérationnelles.
Le choix entre un silo, une trémie ou un système à plusieurs compartiments ne doit donc pas dépendre uniquement du volume à stocker, mais également du comportement du matériau pendant le chargement, le stockage et le déchargement.
La gestion des granulats dans les centrales à béton
Dans une centrale à béton, les granulats sont généralement stockés dans des trémies séparées, puis extraits et transférés vers le système de pesage au moyen de convoyeurs à bande.
Le ciment et les autres matériaux en poudre sont, quant à eux, stockés dans des silos dédiés et acheminés vers le système de dosage au moyen de dispositifs d’extraction et de transport.
Au cours du cycle de production, des quantités définies des composants suivants sont dosées :
- granulats fins ;
- granulats grossiers ;
- ciment ;
- eau ;
- adjuvants ;
- éventuels composants complémentaires.
Les trémies, les convoyeurs à bande et les silos doivent donc fonctionner de manière coordonnée.
La régularité du flux et la précision du dosage contribuent à maintenir constante la composition du béton et à réduire les pertes de matériau.
Comment choisir un système de stockage pour la gestion des granulats ?
La configuration d’une installation pour granulats doit commencer par l’analyse des caractéristiques du matériau et des conditions opérationnelles.
Les principaux aspects à évaluer comprennent :
- le type et l’origine du granulat ;
- la granulométrie minimale et maximale ;
- la masse volumique apparente ;
- la teneur en humidité ;
- l’abrasivité ;
- la tendance à la ségrégation ;
- la capacité de stockage nécessaire ;
- le débit requis ;
- le mode de chargement ;
- la précision du dosage ;
- le nombre de matériaux à maintenir séparés ;
- l’espace disponible.
Un matériau fin et humide peut se comporter de manière très différente d’une pierre concassée sèche et de grande dimension.
La structure de stockage et le système d’extraction doivent donc être définis en fonction du comportement réel du produit.
Solutions Poggi pour le stockage et la manutention des granulats
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La gamme comprend des trémies primaires, des trémies en ligne, des convoyeurs à bande et des silos configurables selon les caractéristiques des granulats et les exigences de la ligne de production.
Les trémies permettent de recevoir, séparer, accumuler et doser le sable, le gravier, la pierre concassée et les autres matériaux inertes.
Les convoyeurs à bande relient les phases de chargement, de traitement, de stockage et de mélange.
Les silos permettent de stocker le ciment, les poudres, les minéraux et les matériaux granulaires compatibles dans des conditions contrôlées.
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Conclusions
Les granulats sont essentiels à la production du béton, car ils en constituent la structure granulaire et contribuent à déterminer son ouvrabilité, sa résistance, sa stabilité et sa durabilité.
Pour obtenir des performances constantes, il ne suffit pas de sélectionner des granulats de bonne qualité. Il est également nécessaire de les maintenir séparés, de contrôler leur humidité, de les protéger contre les contaminations et de les doser avec précision.
Les trémies, les convoyeurs à bande et les silos remplissent des fonctions différentes mais complémentaires.
Une solution conçue selon les caractéristiques réelles des matériaux permet d’améliorer la continuité de la production, de réduire les pertes et de rendre plus efficace l’ensemble du processus de gestion des granulats pour béton.
