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11-10.

Vth International Brick Masonry Conference

Compression and Teosioo Tests 00 Mortar Cubes Prof. Dr. Ir. F. Mortelmanns

Prof. at u. of Leuven

Eng. L. Van Biervliet Chief Engineer of A.S.B.L., Leuven Research & Development

ABSTRACT

In the course of a 4-year research program on the construction technique of reinforced masonry, three test specimens have been made up of every mixture of mortar adhering to the NBN B12-208 norm (dimensions: 40x40x160 mm)

The same type of sand, previously dried, as well as the same cement and the same quantity of water have been used.

The length of mixing, the only non-controlled parameter, was left to the individual discretion of each researcher. The mixer used was of the counter-current type (The Eirich system). Thus we have obtained a series of 139 tests in which 278 have been geared towards compression tests and

139 to tension tests. All the tests were performed according to the NBN B12-208 norm. Then the results were reduced to a. statistical procedure. A mathematical correlation between the results obtained by the compression tests on the one hand and the tension tests on the other hand, have been elaborated on.

Dans le cours d'une recherche de quatre ans sur la technique des constructions en maçonnerie armée, trois éprouvettes ont été confectionnées de chaque mélange de mortier suivant la norme N BN B 12-208 (dimensions: 40 x 40 x 160mm).

Le même type de sable, préalablement desséché, ainsi que le même ciment et la même quantité d'eau ont été utilisés.

La durée du malaxage, seul parametre non contrôlé, a été laissée à l'appréciation individuelle du laborant. Le malaxeur utilisé était du type dit à contre-courant (systeme EIRICH). Ainsi nous avons obtenu une série de 139 éprouvettes dont 278 ont été destinées aux essais de compression

et 139 aux essais de flexiono Tous les essais ont été exécutés suivant la norme NBN B12-208. Puis les résultats ont été déPoillés par une méthode statistique. Une proposition de corrélation mathématique entre les résultats obtenus par les essais de compression d'une pari et les essais de flexion d'autre part, a été élaborée.

INTRonUCTION Le Ciment

Pendant plusieures années déjà le "Laboratorium Reyntjens voor Proeven op Materialen" fait des recherches dans le domaine de la maçonnerie portante. La maçonnerie armée a fait l'objet d'un programme de recherche de 1975 jusqu'à 1979. Ce programme a été subventionné par l'I.R.S.I.A. et par l'Industrie Belge. Les essais ont été faits en collaboration avec le C.S.T.C. Pendant les deux bien­nales, des échantillons de mortier ont été pris de chaque mélange. Tous les essais sur les mortiers ont été exécutés conformément aux normes belges (voir annexe I).

COMPOSITION nu MORTIER

Le Sable

Le sable utilisé provient de Huldenberg. Les caractéristiques de ce sable sont les suivantes :

-courbe granulométrique -module de finesse -masse volumique apparente -particules inférieures à 74 ILm

-particules inférieures à 20 ILm -matieres organiques

voirfig.1 1,04 1.350 kg/m3 6,12 % 2,41 % 0%

Le ciment utilisé était un ciment P 300, ce qui implique en ce qui concerne la résistance mécanique :

-résistance à la compression apres 28 jours: 300 kgl cmz

-résistance à la flexion apres 28 jours: 50 kg/cm 2

Composition du Mortier

Le mortier u ti lisé était de la qualité C 300 c.à.d. 300 kg de ciment par m 3 de sable. Le malaxeur utilisé était du type dit à contre-courant (systeme EIRICH).

Par malaxage la composition était :

-60 kg de sable séché (44,5 litres) -13,3 kg de ciment P 300 -16,3 I. d'eau

Pour le premier malaxage, le temps de malaxage a été choisi par le maçon en fonction de la maniabilité du mor­tier. Ce temps s' élevait à 5 mino Pour tous les autres malaxages on a maintenu ces 5 mino

LES EPROUVETTES

Les éprouvettes de mortier ont été confectionnées et con-

Session lI, Paper la, Compression and Tension Tests on Mor/ar Cubes

servées suivant la norme belge N.B.N. B I 4-209 : Cela veut dire :

Pour la Confection des Éprouvettes :

- échantillonnage : 3 prises en des points bien distri­bués dans le malaxeur -constitution de I'échantillon par quartage

-moulage dans des moules en acier dont les dimen-sions intérieures sont

-longueur : 160:± 0,4 mm -Iargem : 40 :± O, I mm -hauteur : 40:± 0, 1 mm

-Ie mortier est vibré à I' aide d'un appareil à chocs standardisé (voirfig. 2)

Pour la Conservation des Éprouvettes

-avant le démou lage: moules recouvertes température de 20 :± 10 C humidité relative d'au moins 90%

-démoulage apres 24 heures -apres démoulage : conservation sous eau, non cour-

ante , à 20:± 10 C

DETERMINATION DE LA RESISTANCE A LA FLEXION ET DE LA RESIST ANCE A LA COMPRESSION

Détermination de la Résistance à la Flexion

La resistance à la flexion est déterminée par moyen d'une machine d'essai de flexion type : "Tonindustrie­Biegezugfestigkeit für Prüfkõrper 40 x 40 x 160 mm3 _

Stützweite 100 mm".

Détermination de la Résistance à la Compression

Cet essai est exécuté en plaçant un dispositif intermé­diaire (comme indiqué à lafig. 3) entre les plateaux d'une presse.

INTERPRETATION STATISTIQUE DE LA RESIST ANCE A LA FLEXION

L'interprétation statistique donne les résultats suivants :

-nombre de résultats -moyenne -déviation standard -différence maximale entre

deux résu ltats -coHficient de variation

139 21,45 kg/cm 2

4,56 kg/cm 2

27,00 kg/cm2

0,21

En appliquant le test "chi-carré" o n tI"ouve qu'une distri­bution normale ne peut pas être rejetée. Si I' on accepte une telle distribution on trouve pour la moyenne des résultats un domaine de 95 % de probabilité avec

une limi te inférieure de 20,69 kg/cm 2 et une limite supérieure de 22,22 kg/cm 2

Lafigure 4 donne :

-1'hislOgramme des fréquences - Ia courbe cumulative des fréquences relatives - Ia distribution normale calcu lée

INTERPRETATION STATISTIQUE DES ESSAIS A LA COMPRESSION

Apres une interprétation statistique on trouve :

-nombre de résultats 278

9 1

-moyenne -déviation standard -différence maximale entre

94,44 kg/cm 2

20,64 kg/cm2

93, I kg/cm2

deux résultats -coHficient de variation 0,22

En appliquant le test "chi-carré" on trouve qu'une distri­bution normale ne peut pas être rejetée . Si I' on accepte une telle distribution on trouve pour la moyenne des résultats un domaine de 95 % de probabilité avec

une limite inférieure de 92,0 I kg/cm 2 et une limite supérieure de 96,88 kg/cm2

Lafigure 5 donne :

-I'histogramme des fréquences -Ia courbe cumulative des fréquences relatives -la distribution normale calculée

RELATION ENTRE LA RESIST ANCE A LA FLEXION ET LA RESIST ANCE A LA COMPRESSION

La figure 6 donne le diagramme de corrélation avec en abscisse la résistance à la flexion et en ordonnée la résis­tance à la compression . Si I' on accepte une corrélation Iinéaire on trouve par un calcul de régression basé sur la méthode des moindres carrés

y = 28,4 + 3,09x

avec y = résistance à la comp,"ession en kg/cm2

x = résistance à la flexion en kg/cm2

avec-un coHficient de corrélation = 0,696 -une différence moyenne entre y mesuré et y calculé

(T = :± 14,85 kg/cm2 J

Deux tests différents déclarent la corrélation significative pour le niveau de 5 % de signification

I) la distribution de r donne une valem de r = O, I 04 pour 250 résultats. Vu que le r de la relation (0,696) est plus grand que le r de la distribution on peut dire que la corrélation est significative (ref. 6).

2) la vale u r t ~ r ~ suit la distribution de Student ~

aux environs de zéro. II y aura donc une relation significative si t > t 95

pour 120 résultatst,.;;= 1,66

00 résultats t 9;; = 1,645

92

t = 0,696~2 J I - (0,69)2

donc t» t 95 (ref. 7)

La figure 7 donne :

- Ia ligne de régression (1)

15,86

-Ies lignes écartées d 'une valeur (J (14,85 kg/cm 2) de

la ligne de régression (3) -Ies limites de 95 % de confidence sur y calcu lé contre

y mesuré (2)

CONCLUSIONS

Les coefficients de vanatlon aussi bien pour la résistance à la compression que pour la résistance à la flexion ont une valeur relativement élevée. (pl us grand que les 10 % généralement admis pour les bétons de laboratoire).

Les valeurs caractéristiques, déduites des résultats obtenus, sont

-I> résistance caractéristique à la flexion

RWk = Rwm - 1,64 S = 21,45 - 1,64 x 4,56 - 14 kg/cm2

Vth International Brick Masonry Conference

-I> résistance caractéristique à la compression

RWk = Rwm - 1,64 S = 94,44 - 1,64 x 20,64 - 61 kg/cm 2

De la figu re 70n peut déduire que, bien que la relation est statistiquemen t signi ficative, le domaine de 95 % de confidence est assez restraint. On peut se poseI' la question si I'on doit continueI' à exécuter simultanément les essais de flex ion et les essais de compression.

BIBLIOGRAPHIE

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2. NBN B I2-208: Ciments Essais de flex ion et de compression

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FiguTt J. O\1\·t' rll1lc, (:nfll) 1,!:.;t~wij.J(,'n ( ;::1:1)

Session 11, Paper 10, Compression and Tension-Tests on Mortm-Cubes

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Figure 2 .

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