QCM : Connaissance des principaux matériaux — 37 questions

Explication

Les matériaux de génie civil sont notamment répartis en sols, granulats et roches, métaux, bétons, fibres, matières plastiques, céramiques, verre et composites. Les autres regroupements mélangent certaines familles pertinentes avec des produits ou des catégories qui ne constituent pas cette classification.

Explication

Ces matériaux servent à modeler les terrains, à soutenir les fondations et à constituer une matière première du béton. Les autres réponses leur attribuent des fonctions relevant plutôt de l’isolation, de la finition, des réseaux ou de la fabrication de matériaux.

Explication

Les fonctions principales comprennent le rôle structurel, la protection et la finition, les fonctions thermiques, ainsi que la conduction des fluides électriques, hydrauliques et aérauliques. Les autres propositions remplacent plusieurs fonctions techniques par des critères de choix ou des objectifs de gestion.

Explication

Les performances attendues concernent la sécurité, plusieurs formes de confort, la facilité de maintenance et l’accessibilité. La masse volumique, le prix ou la couleur peuvent intervenir dans le choix d’un matériau, mais ne forment pas à eux seuls la liste des performances attendues de l’ouvrage.

Explication

Un critère intrinsèque appartient aux caractéristiques propres du matériau, alors qu’un critère extrinsèque varie selon le contexte technique et socio-économique. Le coût et l’esthétique sont plutôt des critères extrinsèques, tandis que les propriétés mécaniques et physico-chimiques relèvent des critères intrinsèques.

Explication

La masse volumique se calcule par $\rho = \frac{m}{V}$, donc $\rho = \frac{6}{2} = 3\ \mathrm{kg/m^3}$. Additionner la masse et le volume ou multiplier ces grandeurs ne correspond pas à la définition de la masse volumique.

Explication

La masse volumique de l’eau vaut $1\ \mathrm{g/cm^3}$, ce qui équivaut à $1000\ \mathrm{kg/m^3}$. Les autres valeurs introduisent un facteur de conversion incorrect et ne représentent donc pas la masse volumique de l’eau.

Explication

L’essai impose un contact par une seule face avec une nappe d’eau constante, tandis que les faces latérales sont imperméabilisées et les gains de masse sont relevés à des intervalles définis. L’immersion complète ou l’exposition de plusieurs faces ne permet pas d’isoler correctement l’absorption capillaire étudiée.

Explication

La traction produit un allongement, tandis que la compression produit un raccourcissement de l’éprouvette. La flexion et le cisaillement correspondent à d’autres modes de sollicitation et ne décrivent pas cette opposition fondamentale.

Explication

La compression exercée sur les génératrices engendre une traction au centre du cylindre, ce qui permet notamment d’évaluer les bétons et les roches. L’étirement entre deux mors correspond à une traction directe et non à cet essai indirect.

Explication

La contrainte normale se calcule par $\sigma=\frac{F}{S}$, soit $\frac{12\,000}{0,006}=2\,000\,000\ \mathrm{Pa}$. Le produit de la force et de la surface donnerait une grandeur différente, et non une contrainte.

Explication

La déformation longitudinale vérifie $\varepsilon=\frac{\Delta L}{L_0}$ ; avec $1\,\mathrm{mm}=0,001\,\mathrm{m}$, on obtient $\varepsilon=0,001/2=0,0005$. La valeur $0,002$ correspondrait à une division inversée entre la longueur initiale et l’allongement.

Explication

Le module de Young est donné par $E=\frac{\sigma}{\varepsilon}$, donc $E=150\,\mathrm{MPa}/0,00075=200\,000\,\mathrm{MPa}=200\,\mathrm{GPa}$. La multiplication de la contrainte par la déformation ne correspond pas à la définition de ce module.

Explication

Un matériau élastique retrouve sa forme initiale après déchargement, alors qu’un matériau ductile peut conserver une déformation avant la rupture. La ductilité ne désigne donc pas la reprise complète de la forme, qui relève de l’élasticité.

Explication

La conductivité thermique caractérise l’aptitude d’un matériau à conduire la chaleur et s’exprime en $\mathrm{W\cdot m^{-1}\cdot K^{-1}}$. La quantité de chaleur nécessaire pour modifier une température relève plutôt de la chaleur spécifique.

Explication

Une conductivité thermique inférieure à $0,1\,\mathrm{W/(m\cdot K)}$ permet généralement d’obtenir un matériau isolant. Les conductivités plus élevées correspondent davantage à des matériaux conducteurs, comme le béton ou l’acier.

Explication

La chaleur spécifique représente l’énergie nécessaire pour faire varier la température d’un matériau ; une valeur élevée accroît donc son inertie thermique. Elle ne définit pas directement la conductivité thermique, qui mesure la capacité à transmettre la chaleur.

Explication

La durabilité désigne le maintien des fonctions et des performances sur le long terme en interaction avec l’environnement. La résistance initiale décrit l’état de l’ouvrage au début de sa vie et ne suffit donc pas à caractériser son comportement dans le temps.

Explication

Le feu, le gel, l’eau et la pollution font partie des principaux agents extérieurs susceptibles d’altérer les matériaux. Les autres ensembles décrivent des actions mécaniques, des constituants ou des sollicitations plutôt que des agents d’altération de cette liste.

Explication

Le fluage correspond à l’augmentation lente de la déformation lorsque la contrainte reste constante, tandis que la relaxation correspond à la baisse progressive de la contrainte lorsque la déformation reste constante. Les autres réponses confondent ces phénomènes avec le gel, le retrait ou les dégradations chimiques du béton.

Explication

La réaction sulfatique interne forme tardivement de l’ettringite expansive, ce qui entraîne un gonflement interne puis des fissures lorsque les conditions sont favorables. La carbonatation, le retrait et la corrosion de l’acier correspondent à d’autres mécanismes de dégradation.

Explication

La réaction du dioxyde de carbone avec l’hydroxyde de calcium forme du carbonate de calcium et abaisse le pH, ce qui détruit la passivation de l’acier. La corrosion intervient ensuite comme conséquence possible de cette perte de protection, et non comme son mécanisme direct.

Explication

Le retrait est une diminution du volume du béton au cours du temps en l’absence de charges extérieures, pouvant engendrer des contraintes internes et des fissures. La déformation sous contrainte constante décrit le fluage, tandis que les deux autres phénomènes renvoient à la relaxation et à la réaction sulfatique interne.

Explication

L’analyse de cycle de vie quantifie les impacts environnementaux sur l’ensemble du cycle, de l’extraction des matières premières à la fin de vie, en intégrant la distribution et l’utilisation. Elle ne se limite donc ni aux performances mécaniques, ni aux coûts, ni à la seule phase de fabrication.

Explication

L’unité fonctionnelle fournit la base de référence du bilan environnemental, par exemple 1 m² de paroi, afin de comparer les systèmes sur un même service rendu. Elle ne correspond pas à la durée de vie, qui désigne la période considérée.

Explication

Le bois est hygroscopique : il échange naturellement de l’humidité avec l’air, ce qui contribue à réguler l’ambiance intérieure. Sa conductivité thermique est au contraire relativement faible, et il ne bloque pas tout transfert de vapeur d’eau.

Explication

L’anisotropie signifie que les propriétés du bois varient selon la direction, notamment dans les plans tangentiel, radial et transversal. Un matériau dont les propriétés seraient identiques dans toutes les directions serait isotrope.

Explication

Dans le bois lamellé-croisé, les couches adjacentes sont orientées à 90 degrés, ce qui le distingue du lamellé-collé où les lamelles restent parallèles. L’orientation des couches est donc le critère principal de distinction.

Explication

La classe d’aspect évalue les caractéristiques visuelles du bois, tandis que la classe de résistance mécanique concerne ses performances structurelles. La classe d’emploi ou de risque constitue une catégorie distincte liée à l’exposition.

Explication

Dans une classe comme C24, le nombre indique la contrainte de rupture en flexion en MPa, tandis que la lettre indique la famille de bois. Le nombre ne correspond donc ni à une masse volumique ni à une durée d’exposition.

Explication

La classe d’emploi 5 correspond à l’exposition la plus sévère, avec contact avec l’eau de mer. La classe 1 concerne au contraire le bois utilisé sous abri, et les autres situations relèvent de niveaux intermédiaires.

Explication

La terre crue se caractérise par une forte inertie thermique et une résistance en compression d’environ 1 à 4 MPa lorsqu’elle n’est pas stabilisée. La terre allégée est surtout destinée à l’isolation, reste non porteuse et doit être associée à une ossature.

Explication

Le coefficient d’uniformité se calcule avec $C_u=\frac{D_{60}}{D_{10}}$, soit $\frac{1{,}2}{0{,}2}=6$. Le coefficient de courbure utilise une autre expression, avec $D_{30}^2$ au numérateur.

Explication

La masse volumique absolue rapporte la masse au volume de matière solide, sans prendre en compte les vides. La masse volumique apparente considère le volume total occupé, qui comprend la matière et les vides.

Explication

L’adobe est moulé puis séché à l’air libre, ce qui correspond à la technique décrite. Le pisé est compacté dans un coffrage, la bauge est mise en œuvre sans coffrage et le torchis est appliqué sur une ossature et un treillis en bois.

Explication

Les matériaux biosourcés sont issus de la biomasse, alors que les matériaux géosourcés utilisent des ressources minérales locales comme la terre, la pierre ou le sable. La deuxième proposition inverse précisément ces deux catégories, ce qui correspond à la confusion courante.

Explication

La laine de bois, la ouate de cellulose, le chanvre, le lin, la paille et le liège figurent parmi les isolants biosourcés courants. Les autres groupes mélangent ces matériaux avec des isolants minéraux ou synthétiques, comme la laine de roche ou le polystyrène.