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Les propriétés physico-chimiques des matériaux de construction

De
140 pages

Ce manuel contient les connaissances de Base conduisant au choix des matériaux dans le domaine de la construction.
Tous les paramètres sont examinés : sollicitations mécaniques ou liées au climat, tenue au feu, problèmes relatifs à la san


Ce manuel contient les connaissances de Base conduisant au choix des matériaux dans le domaine de la construction.



Tous les paramètres sont examinés : sollicitations mécaniques ou liées au climat, tenue au feu, problèmes relatifs à la santé dans les habitations, isolation thermique (en relation avec les questions d'aération et d'humidité dans les locaux), confort acoustique ou encore ambiances lumineuses.



À la description de chacun des matériaux sont associées les normes, la règlementation et les notions concernant les constructions durables.



Dans une pagination réduite cette initiation moderne à l'indispensable connaissance des matériaux de construction et de leurs fonctionnalités s'adresse en priorité aux élèves et aux étudiants en génie civil abordant pour la première fois les matériaux de construction dans les IUT, dans les licences de matériaux, dans les Masters pro et dans les écoles d'ingénieurs orientées BTP (UT, ESITC, ESTP, INSA, etc.).



Les formateurs et les stagiaires de la formation continue y trouveront l'essentiel de ce qu'il faut savoir.




  • Matière et matériaux


  • Propriétés rhéologiques et mécaniques des matériaux


  • Matériaux, sécurité et réglementation


  • Comportement thermique et hygroscopique des matériaux


  • Comportement acoustique et optique des matériaux

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Christian Lemaitre
Les propriétés physico-chimiques des matériauxde construction Matière & matériaux | Propriétés rhéologiques & mécaniques | Sécurité & réglementation | Comportement thermique, hygroscopique, acoustique et optique
ÉDITIONS EYROLLES 61, bd Saint-Germain 75240 Paris Cedex 05 www.editions-eyrolles.com
Chez le même éditeur, en coédition avec Construir’Acier: Marc Landowski & Bertrand Lemoine,Concevoir et construire en acier,112 pages (en couleurs), 2011 Collectif,Lexique de la construction métallique, 272pages, 2012
et des dizaines de livres de construction, de génie civil et d’architecture dans le catalogue en ligne des éditions Eyrolles : www.editions.eyrolles.com
Sauf mentions contraires, les visuels sont de l’auteur.
En application de la loi du 11 mars 1957, il est interdit de reproduire intégralement ou partiellement le présent ouvrage, sur quelque support que ce soit, sans l’autorisation de l’Éditeur ou du Centre Français d’exploitation du droit de copie, 20, rue des Grands Augustins, 75006 Paris.
© Groupe Eyrolles, 2012, ISBN : 978-2-212-13392-9
Table des matières
CHAPITRE 1.Matière et matériaux 1.1 Introduction 1.2 Définitions 1.2.1 Élémentschimiques et atomes 1.2.2 Composéschimiques, corps simples et molécules 1.3 Lesétats de la matière 1.3.1 Lesgaz 1.3.2 Lesliquides 1.3.3 Lessolides 1.3.3.1Solides non cristallins 1.3.3.2Solides cristallins 1.3.4 Vibrationsde réseau 1.4 Changementsd’état 1.4.1 Définitions 1.4.2 Diagrammed’état 1.5 Liaisonsdans les solides 1.5.1 Lesliaisons de valence 1.5.2 Lesliaisons ioniques 1.5.3 Lesliaisons métalliques 1.5.4 Lesliaisons faibles 1.5.5 Mixitédes liaisons 1.6 Liaisonset cohésion dans les cristaux 1.7 Caractéristiquesdes matériaux et courbe de cohésion 1.7.1 Dilatationthermique 1.7.2 Déformationélastique 1.7.2.1Définitions 1.7.2.2Énergie de liaison et élasticité 1.7.3 Déformationplastique 1.7.3.1Cristal réel 1.7.3.2Mécanisme de la déformation plastique
1.7.4 Rupturedu matériau 1.8 Propriétésfonctionnelles des matériaux 1.9 Lesclasses de matériaux 1.9.1 Solset pierres 1.9.2 Métauxet alliages 1.9.3 Céramiques 1.9.4 Verres 1.9.5 Polymères 1.9.6 Élastomères 1.9.7 Composites 1.10 Lesmatériaux de construction 1.10.1 Lessols 1.10.2 Lesmatériaux de structure 1.10.3 Lesmatériaux d’enveloppe 1.10.4 Lesmatériaux de second œuvre CHAPITRE 2.Propriétés rhéologiques et mécaniques des matériaux 2.1 Introduction 2.2 Définitionset rappels 2.2.1 Rhéologie 2.2.2 Statique 2.2.2.1Masse et poids 2.2.2.2Moment d’une force 2.2.2.3Principe d’action-réaction 2.2.2.4Somme de forces 2.2.2.5Équilibre 2.3 Lacourbe de traction 2.3.1 L’essaide traction 2.3.1.1Domaine élastique 2.3.1.2Domaine plastique 2.3.1.3Rupture 2.3.2 Ductilité– fragilité 2.3.3 Lastriction 2.3.4 Lecoefficient de Poisson
2.4 Autresdéformations 2.4.1 Lesessais de compression 2.4.2 Lesessais de flexion 2.4.3 Latorsion 2.4.4 Letenseur des contraintes 2.5 Duretéet résilience 2.5.1 Essaide dureté 2.5.2 Essaide résilience 2.6 Notionsde statique 2.6.1 Hypothèsesde base 2.6.1.1Linéarisation 2.6.1.2Superposition 2.6.1.3Forces internes 2.6.2 Lespoutres 2.6.2.1Définitions 2.6.2.2Appuis des poutres 2.6.2.3Efforts dans les poutres 2.6.2.4Conventions de signe 2.6.3 Chargementdes poutres 2.6.3.1Chargement réparti 2.6.3.2Chargement ponctuel 2.6.3.3Réactions aux appuis 2.6.3.4Contraintes internes 2.7 Déformationdes poutres 2.7.1 Momentd’inertie 2.7.1.1Définitions 2.7.1.2Moments principaux 2.7.1.3Surfaces composées 2.7.1.4Moments d’inertie de quelques sections usuelles 2.7.2 Staticitédes systèmes de poutres 2.7.3 Allongementélastique en traction (ou rétrécissement en compression) 2.7.4 Déformationen flexion 2.7.4.1Flexion pure 2.7.4.2Flexion composée 2.7.5 Flèched’une poutre
2.8 Diagrammedes moments fléchissants
CHAPITRE 3.Matériaux, sécurité et réglementation 3.1 Introduction 3.2 Stabilitédes structures et règles de sécurité : principes 3.3 Lesétats limites et les Eurocodes 3.3.1 Basesdu calcul 3.3.2 Descriptiondes Eurocodes 3.3.3 Lesactions 3.3.4 Combinaisonsd’actions 3.3.5 Sollicitations,contraintes, déformations 3.4 Inflammationet combustion des matériaux 3.4.1 Variationdes propriétés des solides avec la température 3.4.2 Inflammabilitéde la matière 3.4.3 Combustion 3.4.4 L’incendie 3.4.4.1Paramètres de l’incendie 3.4.4.2La propagation du feu 3.4.4.3Les phases de l’incendie 3.5 Comportementau feu des matériaux 3.5.1 Laréaction au feu des matériaux 3.5.2 Larésistance au feu des éléments de structure 3.6 Règlesde sécurité incendie pour les constructions 3.6.1 Prévention,prévision, intervention 3.6.2 Prévision: classement des bâtiments 3.6.2 Mesuresde protection 3.6.2.1Le bois 3.6.2.2L’acier 3.6.2.3Le béton 3.7 Matériauxet santé dans les constructions 3.7.1 Identifieret recenser les risques 3.7.1.1Localisation 3.7.1.2Conception du bâtiment et environnement intérieur 3.7.1.3Usage du bâtiment et environnement intérieur
3.7.2 Pollutionchimique de l’air intérieur 3.7.2.1L’amiante et les isolants 3.7.2.2Les composés organiques volatils(COV) 3.7.2.3Le radon et la radioactivité 3.7.3 Pollutiondes eaux sanitaires 3.7.3.1Le plomb 3.7.3.2Les légionelles CHAPITRE 4.Comportement thermique et hygroscopique des matériaux 4.1 Introduction 4.2 Modesde transmission de la chaleur 4.2.1 Généralités 4.2.2 Lestrois modes de transfert thermique 4.2.2.1La conduction 4.2.2.2La convection dans les fluides 4.2.2.3La radiation(ou le rayonnement) 4.3 Conductionthermique 4.3.1 Basesde thermique 4.3.2 Bilansénergétiques 4.3.3 Conductiond’une cloison séparative 4.4 Échangessuperficiels 4.4.1 Convectionà l’interface fluide-solide 4.4.2 Échangespar rayonnement à la surface d’un solide 4.4.3 Sommedes échanges à travers une paroi 4.5 Lesisolants thermiques 4.5.1 Principesde l’isolation 4.5.2 Lesmatériaux isolants 4.5.2.1Les isolants végétaux 4.5.2.2Les isolants minéraux 4.5.2.3Les isolants synthétiques 4.6 Fonctionnementthermique des parois 4.6.1 Principe 4.6.2 Méthodede calcul 4.7 Températurede l’air et humidité : la condensation
4.7.1 Pressionde vapeur saturante 4.7.2 Diagrammede l’air humide 4.7.2.1Rôle de l’humidité absolue 4.6.2.2Établissement du diagramme psychrométrique de Mollier 4.8 Productiond’humidité et renouvellement de l’air 4.8.1 Activitédans les locaux 4.8.2 Hygrométrie 4.9 Diffusionde la vapeur dans les solides 4.9.1 Mécanismede la diffusion 4.9.2 Paramètresde la diffusion 4.9.2.1Perméabilité d’un matériau 4.9.2.2Perméance d’une paroi 4.9.2.3Résistance à la diffusion d’une paroi 4.9.2.4Analogie des paramétres de températu re et de pression de vapeur d’eau 4.9.3 Exemplesde valeurs de perméabilité 4.10 Risquesde condensation dans les parois 4.10.1 Descriptiondu problème 4.10.2 Miseen évidence des risques 4.10.3 Solutionspossibles CHAPITRE 5.Comportement acoustique et optique des matériaux 5.1 Introduction 5.2 Lesondes 5.2.1 Lesondes élastiques 5.2.2 Lesondes électromagnétiques 5.3 Acoustiqueet architecture 5.3.1 Ondeacoustique et matériaux 5.3.1.1Vitesse de propagation 5.3.1.2Réflexion et réfraction d’une onde aérienne par un solide 5.3.1.3Transmission et atténuation du son 5.3.2 Niveausonore et puissance acoustique 5.3.3 Coefficientd’absorption d’un local