QCM : Connaissance des principaux matériaux — 37 questions

Explication

Les matériaux de construction peuvent assurer des fonctions structurelles, de protection et de finition, thermiques, ainsi que de conduction des fluides. Les fonctions proposées dans les autres réponses ne correspondent pas à cette classification générale.

Explication

L’isolation réduit les échanges thermiques, alors que l’inertie thermique permet de stocker puis de restituer de la chaleur. La résistance mécanique et la protection contre l’humidité relèvent d’autres fonctions des matériaux.

Explication

Les familles citées comprennent notamment les sols, granulats et roches, les métaux, le béton, les fibres, les plastiques, les céramiques, le verre et les composites. Les autres ensembles mélangent des matériaux de construction avec des produits qui ne constituent pas des familles principales du génie civil.

Explication

Les sols, granulats et roches sont utilisés pour la mise en forme des terrains, le support des fondations et comme matière première du béton. Les huisseries et les réseaux électriques relèvent notamment d’usages associés aux métaux.

Explication

La terre crue, le bois et les fibres végétales appartiennent aux matériaux naturels, tandis que le métal, le béton armé et les produits issus des ciments industriels appartiennent aux matériaux industriels. Les autres réponses classent incorrectement plusieurs matériaux.

Explication

Les critères intrinsèques sont liés aux caractéristiques propres du matériau, alors que les critères attribués ou extrinsèques dépendent du contexte technique et socio-économique. Le prix et l’esthétique sont plutôt des critères attribués, et non des définitions des critères intrinsèques.

Explication

Les propriétés mécaniques décrivent la résistance à l’effort, à la déformation et à la fatigue. La dureté, la rugosité et l’aspect relèvent des propriétés de surface, ce qui constitue la confusion la plus courante.

Explication

Les performances attendues d’un ouvrage concernent notamment la sécurité, le confort, la facilité de maintenance et l’accessibilité. Le prix et la disponibilité sont des critères de choix du matériau, mais ne constituent pas directement les performances attendues de l’ouvrage.

Explication

La masse volumique indique la masse contenue dans une unité de volume et se calcule par $\rho=\frac{m}{V}$. Le rapport inverse, entre le volume et la masse, ne correspond pas à cette grandeur.

Explication

La masse volumique de l’eau vaut $1\ \mathrm{g/cm^3}$, ce qui équivaut à $1000\ \mathrm{kg/m^3}$. Une valeur de $10\ \mathrm{g/cm^3}$ est dix fois trop élevée.

Explication

L’essai impose un contact par une seule face, tandis que les faces latérales sont imperméabilisées et les gains de masse sont mesurés à intervalles définis. L’immersion complète constitue une autre configuration expérimentale et ne permet pas d’isoler l’absorption par une face.

Explication

La contrainte se calcule par $\sigma=\frac{F}{S}$, donc $\sigma=\frac{2000}{0,01}=200\,000\ \mathrm{Pa}$. Utiliser la force sans la rapporter à la surface conduirait à une grandeur qui ne décrit pas la sollicitation surfacique.

Explication

La déformation longitudinale est la variation relative de longueur, soit $\varepsilon=\frac{\Delta L}{L_0}=\frac{0,5}{100}=0,005$. Le module de Young relie ensuite la contrainte à cette déformation par $E=\frac{\sigma}{\varepsilon}$.

Explication

La traction directe produit un étirement de l’éprouvette, alors que la traction indirecte utilise la compression des génératrices d’un cylindre pour induire une traction centrale. La compression uniforme correspond à une autre sollicitation et ne décrit pas le principe de la traction indirecte.

Explication

La conductivité thermique caractérise le flux de chaleur traversant un matériau d’un mètre d’épaisseur sous une différence de température d’un kelvin, en $\mathrm{W\,m^{-1}\,K^{-1}}$. La quantité de chaleur stockée relève plutôt de la chaleur spécifique.

Explication

Une conductivité thermique inférieure à $0,1\ \mathrm{W/(m\,K)}$ permet généralement d’obtenir un isolant thermique. Une conductivité élevée favorise au contraire le passage de la chaleur.

Explication

Une chaleur spécifique élevée signifie qu’il faut davantage de chaleur pour modifier la température du matériau, ce qui augmente son inertie thermique. Elle ne détermine pas directement la conductivité thermique, qui décrit le transport de chaleur.

Explication

La durabilité désigne le maintien des fonctions et des performances d’un ouvrage au cours du temps face aux agents extérieurs. La résistance initiale décrit plutôt l’état du matériau au moment de sa mise en œuvre, sans caractériser son évolution à long terme.

Explication

Le gel endommage les matériaux contenant de l’eau par le changement de volume lié au gel et par la cryo-succion. Le rayonnement ultraviolet correspond principalement à l’action du soleil et ne constitue pas le mécanisme décrit pour le gel.

Explication

L’eau favorise l’oxydation des métaux, les effets capillaires dans les matériaux poreux ainsi que le développement de moisissures et de champignons dans le bois. Les autres ensembles associent à l’eau des transformations qui ne correspondent pas aux effets indiqués.

Explication

Le fluage correspond à l’évolution lente de la déformation lorsque la contrainte reste constante, alors que la relaxation correspond à la diminution progressive de la contrainte lorsque la déformation reste constante. Les autres réponses confondent ces notions avec une rupture, une variation thermique ou une reprise élastique.

Explication

La carbonatation fait pénétrer le CO₂, qui réagit avec l’hydroxyde de calcium et diminue le pH ; l’acier perd alors sa passivation, ce qui favorise la corrosion et la fissuration. La formation d’ettringite expansive relève de la réaction sulfatique interne, et non de la carbonatation.

Explication

La réaction sulfatique interne correspond à la formation tardive d’ettringite expansive, qui provoque un gonflement interne et des fissures dans le béton. La carbonatation implique plutôt la pénétration du CO₂ et la diminution du pH.

Explication

Les matériaux biosourcés proviennent de la biomasse, comme le bois, tandis que les matériaux géosourcés proviennent de ressources minérales, comme la terre crue. Les autres associations inversent ou attribuent à ces matériaux des origines qui ne correspondent pas à leur définition.

Explication

L’analyse de cycle de vie quantifie les impacts environnementaux d’un produit sur l’ensemble de son cycle, de l’extraction des matières premières à la fin de vie. Elle ne se limite ni à la résistance mécanique, ni au coût financier, ni à l’apparence du produit.

Explication

Une ACV peut évaluer notamment le changement climatique, ainsi que la consommation d’énergie et d’eau, les déchets, l’acidification et diverses pollutions. L’unité fonctionnelle est une référence de calcul du bilan, tandis que la résistance initiale et la capacité portante sont des propriétés mécaniques.

Explication

Le bois est anisotrope parce que ses caractéristiques mécaniques et physiques diffèrent selon les plans tangentiel, radial et transversal. La variation entre le duramen et l’aubier concerne sa structure interne, mais ne définit pas l’anisotropie.

Explication

Du centre vers l’extérieur, on trouve le duramen, l’aubier, le cambium, le liber puis les tissus de l’écorce. L’aubier est la partie fonctionnelle, tandis que le duramen est généralement la partie morte et plus foncée.

Explication

Dans le lamellé-collé, les lamelles de toutes les couches restent parallèles, alors que le lamellé croisé oriente les couches adjacentes à 90 degrés. L’alternance des directions caractérise donc le lamellé croisé et non le lamellé-collé.

Explication

Le contreplaqué croise les plis de bois en orientant leurs fils perpendiculairement les uns aux autres, ce qui répartit les propriétés selon plusieurs directions. Une orientation principalement longitudinale correspond plutôt au lamibois.

Explication

Une désignation comme C24 associe une lettre de classe à une valeur de contrainte de rupture en flexion exprimée en MPa. Le nombre ne désigne donc ni le nombre de couches ni une valeur d’humidité.

Explication

L’adobe est obtenu en moulant une terre argileuse mêlée de sable fin, puis en la séchant lentement à l’air libre. Le compactage dans un coffrage caractérise le pisé, tandis que la presse correspond aux blocs de terre comprimée.

Explication

Le pisé utilise une terre humide contenant généralement 5 à 15 % d’eau, placée dans un coffrage et compactée par couches. Le moulage suivi d’un séchage décrit l’adobe, tandis que la compression en presse concerne les blocs de terre comprimée.

Explication

La bauge forme des murs épais à partir d’un mélange comprenant notamment argile, limon, sable fin et fibres. Le torchis sert plutôt de remplissage dans une ossature porteuse en bois munie d’un treillis.

Explication

La terre allégée n’est pas porteuse : elle doit être associée à une ossature bois et se distingue par sa très grande isolation thermique. Le remplissage d’une ossature ne lui confère donc pas une fonction principale de résistance mécanique.

Explication

La laine de bois, la ouate de cellulose, le chanvre, le lin, la paille et le liège figurent parmi les principaux isolants biosourcés employés en France. Le polystyrène et le polyuréthane appartiennent à la famille des isolants synthétiques, et non à celle des matériaux biosourcés.

Explication

La ouate de cellulose possède une conductivité d’environ $0,035$ à $0,040\ \text{W/(m·K)}$, contre environ $0,038$ à $0,045\ \text{W/(m·K)}$ pour la laine de bois. La régulation hygrométrique importante de la laine de bois constitue une propriété distincte qui ne signifie pas qu’elle conduit davantage la chaleur.