cours labo PARTIE 2 - LES GRANULATS.doc

S a v o i r s

T e c h n o l o g i q u e s s

A s s o c i é

LES GRANULATS

PARTIE

02

SOMMAIRE

LES GRANULATS :…………………………….. Page 27

Laboratoire GENIE

ANALYSE GRANULOMETRIQUE PAR TAMISAGE :………………………………….….. Page 37 PROPRETE DES GRANULATS :……...……… Page 42 PROPRETE SUPERFICIELLE :…….…………. Page 43 EQUIVALENT DE SABLE A 10% DE FINES :. Page 45

CIVIL

VALEUR DE BLEU DE METHYLENE :…...…. Page 48 COEFFICIENT D’APLATISSEMENT :………... Page 51 COEFFICIENT D’ABSORPTION DES GRANULATS :…………………………………… Page 53

page 25 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

NOTES PERSONNELLES

page 26 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

LES GRANULATS 1. DEFINITIONS # GRANULAT : Ensemble de grains de dimensions comprises entre 0 et 125 mm. # GRANULARITE : Distribution dimensionnelle des grains d'un granulat. # GRANULOMETRIE ou ANALYSE GRANULOMETRIQUE : Détermination de la granularité. # COURBE GRANULOMETRIQUE : Elle traduit la distribution en masse des grains par classe granulaire. # FUSEAU GRANULOMETRIQUE : Zone délimitée par deux courbes granulométriques enveloppes, non sécantes. MODULE DE FINESSE du SABLE : Il est égal au 1/100 de la somme des refus cumulés exprimés en pourcentage sur les tamis de la série

0,16 - 0,315 - 0,63 - 1,25 - 2,50 - 5,00 mm.

2. DIMENSIONS GRANULATS

UTILISEES

POUR

LA

CLASSIFICATIONS

DES

On appelle CLASSE GRANULAIRE l’intervalle d / D dans lequel d et D représentent respectivement la plus petite et la plus grande des dimensions du produit. Les dimensions d / D sont choisies dans la série suivante : 0 - 0,063 - 0,08 - 0,1 - 0,125 - 0,16 - 0,2 - 0,25 - 0,315 - 0,4 - 0,5 - 0,63 - 0,8 - 1 - 1,25 1,60 - 2 - 2,5 - 3,15 - 4 - 5 - 6,3 - 8 - 10 - 12,5 - 14 - 16 - 20 - 25 - 31,5 - 40 - 50 - 63 - 80 - 100 - 125 mm

Ces dimensions correspondent à la grosseur des grains déterminée par l’analyse granulométrique par tamisage selon la norme P 18-560. Cette désignation des granulats en termes de dimensions inférieure ( d ) et supérieure ( D ) de tamis admet que des grains puissent être retenus sur le tamis D et que d’autres puissent passer au travers du tamis d, dans des limites précises selon leurs utilisations.

page 27 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

3. CLASSIFICATIONS DES GRANULATS 3.1.

Classification selon l'origine :

Les granulats sont dits : # NATURELS, lorsqu'ils sont issus de roches meubles ou massives et qu'ils ne subissent aucun traitement autre que mécanique. # ARTIFICIELS, lorsqu'ils proviennent de la transformation à la fois thermique et mécanique de roches ou de minerais. # RECYCLES, lorsqu’ils proviennent de la démolition d'ouvrages ou lorsqu’ils sont réutilisés.

3.2.

Classification suivant la granularité :

On distingue les familles de granulats suivantes: FILLERS :........ .

0 / D où

D ≤ 2 mm avec au moins 70% de passant à 0,063 mm

SABLONS :......

0 / D où

D ≤ 1 mm avec moins de 70% de passant à 0,063 mm

SABLES :.........

0 / D où

1 < D ≤ 6,30 mm

GRAVES :........

0 / D où

D > 6.3 mm

GRAVILLONS:.

d / D où

d ≥ 1 et D ≤ 125 mm

BALLASTS :....

d / D où

d ≥ 25 et D ≤ 50 mm

3.3.

Classification selon la masse volumique réelle MVR

Les granulats sont dits : # LEGERS

lorsque MVR < 2 t / m3

# COURANTS lorsque MVR ≥ 2 t / m3

4. CARACTERISTIQUES DES GRANULATS 4.1.

Caractéristiques intrinsèques :

Elles sont liées en général à la qualité de la roche exploitée. Entrent dans ce type de caractéristiques : masse volumique réelle, absorption d’eau, Los Angelès, Micro-Deval, résistance au polissage, friabilité des sables , etc.

4.2.

Caractéristiques de fabrication :

Elles résultent en général des conditions de fabrication. Entrent dans ce type de caractéristiques: granularité, aplatissement, angularité, propreté des sables, propreté superficielle des gravillons,etc. L’indice et le rapport de concassage font partie des caractéristiques de fabrication. page 28 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

5. ANGULARITE DES GRANULATS ALLUVIONNAIRES ET MARINS 5.1.

Indice de concassage :

C’est le pourcentage d’éléments supérieurs au D du granulat élaboré contenu dans le matériau d’origine soumis au concassage.

5.2.

Rapport de concassage :

C’est le rapport entre la plus petite dimension du gravillon d’origine soumis au premier concassage et le D du granulat élaboré.

6. GRANULARITE ET FUSEAU GRANULOMETRIQUE 6.1.

Incertitude des méthodes d’essai ( u ) :

Cette incertitude a été établie à partir des résultats d’un certain nombre d’essais.

6.2.

Valeur spécifiée : inférieure ( Vsi ) et supérieure ( Vss ) :

Suivant le nombre d’essais de contrôle effectués, chaque résultat d’essai, ou une certaine proportion des résultats d’essais, doit être conforme à ces valeurs spécifiées.

6.3.

Etendue ( e ) :

Domaine de variation du passant à un tamis donné ou du module de finesse.

6.4.

Fuseau de régularité :

Pour chaque dimension de tamis utilisé, il est établi autour une valeur de passant Xr choisie par le fournisseur en appliquant de part et d’autre la moitié des étendues e indiquées dans les tableaux suivants. Ces valeurs deviennent alors les valeurs spécifiées supérieures Vss et inférieure Vsi. Vss = Xr + e/2 Vsi = Xr - e/2 L’étendue e est donc égale à Vss - Vsi Si l’étendue n’est pas fixée, le fuseau de régularité est borné par les Vss et Vsi données dans les tableaux suivants. Les limites inférieure Li et supérieure Ls précisent la zone dans laquelle doit se situer le fuseau de régularité et délimitent un fuseau appelé Fuseau de spécifications.

6.5.

Fuseau de fabrication :

Etabli sur la base d’au moins 15 analyses datant de moins de 6 mois, le fuseau de fabrication est défini par les deux courbes granulométriques enveloppes tracées pour chaque dimension de tamis à partir de: Xf ± 1,25 sf Xf

moyenne des contrôles du fournisseur

sf

estimation de leur écart-type

page 29 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

7. GRANULATS POUR CHAUSSEES : COUCHES DE FONDATION, DE BASE ET DE LIAISON Pour chaque caractéristique, les spécifications seront choisies parmi les catégories suivantes. Sauf indication contraire, l’appartenance à une catégorie nécessite de satisfaire simultanément à toutes les conditions de cette catégorie. 7.1. Caractéristiques intrinsèques des gravillons et de la fraction gravillon des graves : Catégorie

LA + MDE

ET

LA

ET

MDE

Vss B

35

C

45

D

55

35

30

E

80

45

45

F

25 ET

30

20 ET

25

Pas de spécifications, mais Fiche Technique du Produit renseignée

page 30 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

7.2.

Caractéristiques de fabrication des gravillons : Catégorie

A(6)

Passants ( % ) à 2D

1,58 D

III Vsi 100

IV V

Vsi 99

D

(d+D)/2(2)

d

Li 85(1)

Li 30

Li 1

Ls 99

Ls 70(3)

Ls 15(5)

e 10

e 25

e 10

Li 80

Li 25

Li 1

Ls 99

Ls 75

Ls 20

e 15

e 35

(4)

0,63 d

P(7)

Vss 20

2

30

3

Vss 5

e 15

Pas de spécifications, mais Fiche Technique du Produit renseignée

(1) 80 si D ≤ 1,6d.

(5) 20 si D ≤ 1,6d.

(2) Tamis le plus proche de la valeur calculée

(6) Les Vss de A sont majorées de 5 points si D ≤10 mm.

(3) S’applique si D ≥ 2d.

(7) Les Vss de P sont majorées de 2 points si VBF ≤10.

(4) S’applique si D ≥ 2,5d.

7.3. Caractéristiques de fabrication des sablons, des sables et des graves:

Catégorie

Propreté Propreté des des graves sablons PS ou et des VB0/D(3) sables

Passants ( % ) à

PS ou VB (3) 2D

1,58 D

a b c d

Vsi 100

D

tamis (1) intermédiaire

0,08 mm

Vsi ou Vss

Vsi ou Vss

Li 85 Ls 99

e 15

e6

60

2

60

0,8

50

2,5

50

0,8

40

3

40

1

Vsi 99

e 10 Li 80 Ls 99 e 15

e 20

e 6(2)

Pas de spécifications, mais Fiche Technique du Produit renseignée

(1) Au moins un, défini par le producteur (2) Pour les sables dont la teneur en fines moyenne est ≥ 15 % e=8 page 31 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

(3) VB selon norme EN 933-9

page 32 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

8. GRANULATS POUR CHAUSSEES : COUCHES DE ROULEMENT UTILISANT DES LIANTS HYDROCARBONÉS Pour chaque caractéristique, les spécifications seront choisies parmi les catégories suivantes. Sauf indication contraire, l’appartenance à une catégorie nécessite de satisfaire simultanément à toutes les conditions de cette catégorie.

8.1.

Caractéristiques intrinsèques des gravillons: 100CPA (LA+MDE) ou

Catégorie

RPA (LA+MDE)

100CPA

Vsi A

30

B

15

C

5

ou RPA

LA+MDE

Vsi 38

ou

et

50

23

45

13

45

Vss 58²

ou

et

30

53

40

53

50

Ce tableau intègre la règle de compensation de 5 points entre 100 CPA, ou RPA et ( LA + MDE )

8.2.

Caractéristiques de fabrication des gravillons : Catégorie 2D

1,58 D

I II

A(3)

Passants ( % ) à

Vsi 100

Vsi 99

III

D

(d+D)/2(2)

d

Li 85(1)

Li 30

Li 1

Ls 99

Ls 70(3)

Ls 15

e 10

e 25

e 10

0,63 d Vss 5

P

Vss 10

0,5

15

1

20

2

(1) Si D ≤ 1,6d, Li = 80 à D et Ls = 20 à d (2) Ne s’applique que si D ≥ 2d. (3) Les Vss de A sont majorées de 5 points si D ≤ 10 mm.

8.3.

Caractéristiques de fabrication des sablons et des sables:

Catégorie

Propreté des sablons et des sables

Passants ( % ) à

PS ou VB (2)

a

2D

1,58 D

D

tamis (1) intermédiaire

0,08 mm

Vsi 100

Vsi 99

Li 80 Ls 99 e 15

e 15

e6

Vsi ou Vss 60

2

(1) Au moins un, défini par le producteur (2) VB selon norme EN 933-9 page 33 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

9. GRANULATS POUR CHAUSSEES : Bétons de ciment Pour chaque caractéristique, les spécifications seront choisies parmi les catégories suivantes. Sauf indication contraire, l’appartenance à une catégorie nécessite de satisfaire simultanément à toutes les conditions de cette catégorie. 9.1.

Caractéristiques intrinsèques des gravillons: 100 CPA -(LA+MDE) ou RPA -(LA+MDE) 100 CPA ou RPA LA+MDE

Catégorie

Vsi B (1)

15

Vsi

ou

23

45

ou

Vsi 53

40

C

---

---

45

D

---

---

55

(1) Cette catégorie intègre la règle de compensation de 5 points entre 100 CPA, ou RPA et ( LA + MDE )

9.2.

Caractéristiques de fabrication des gravillons : Catégorie

III

A(4)

Passants ( % ) à 2D

1,58 D

D

(d+ D)/2 (2)

d

0,63 d

Vsi 100

Vsi 99

Li 85(1)

Li 30

Li 1

Vss 5

Ls 99

Ls 70

Ls 15(3)

e 10

e 25

e 10

P

Vss 20

2

(1) Li 80 si D ≤ 1,6d. (2) Ne s’applique que si D ≥ 2d. (3) Ls 20 si D ≤ 1,6d. (4) La Vss de A est portée à 25 si D ≤10 mm.

9.3.

Caractéristiques de fabrication des sablons et des sables:

Passants ( % ) à

Catégorie

MF

Propreté des sablons et des sables PS ou VB 0/D(3)

2D a1

Vsi 100

1,58 D

D

Vsi 99 Li 80 Ls 99 e 10

Vsi ou Vss

0,08 mm

Ls 12 e 3(2)

e 0,6

60(2)

1

(1) Ou CV ≤ 20 % (2) 55 pour les roches massives et pour les alluvions d’IC > 50. (3) VB selon norme EN 933-9. (essai sur le 0/2 mm, résultat exprimé sur le 0/D) page 34 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

10. GRANULATS POUR BETONS HYDRAULIQUES Pour chaque caractéristique, les spécifications seront choisies parmi les catégories suivantes. Sauf indication contraire, l’appartenance à une catégorie nécessite de satisfaire simultanément à toutes les conditions de cette catégorie. 10.1.

Caractéristiques applicables aux gravillons:

10.1.1.

10.1.2.

Los Angelès: LA Catégorie

Vss

LAA

30

LAB et LAC

40

LAD

50

Sensibilité au gel: G

Les granulats de catégories GA, GB et GC sont non gélifs. 10.1.3.

Granularité: Gr

Catégorie

Passants ( % ) à 2D

1,58 D

GrA GrB

Vsi 100 Vsi 99

GrC GrD

D

(d+ D)/2 (1)

d

0,63 d

Li 80 Ls 99

Li 25 Ls 75

Li 1

e 25

Ls 20

e 15

Li 20Ls 80

e 15

e 19

e 40

e 19

Vss 5

Pas de spécifications, mais Fiche Technique du Produit renseignée

(1) S’applique si D ≥ 2,5 d. 10.1.4.

Propreté: P: Vss 1,5

Cette valeur est portée à 3 pour les gravillons de roches massives et pour les gravillons d’extraction alluvionnaire et marine d’IC ≥ 50 si VBF ≤ 10 10.1.5.

Coefficient d’Aplatissement: A Catégorie

Vss

AA

20

AB et AC

30

AD

40

page 35 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

10.2.

Caractéristiques applicables aux sables: Granularité: Gr Le fuseau de fabrication figure sur la F T P

10.2.1.

Catégorie

Passant ( % ) à

GrA à GrD

2D

1,58 D

D

Vsi 100

Vsi 99

Vsi 85 Vss 99

Module de finesse: MF

10.2.2.

MF

Catégorie

MFA

Li 1,8

e 0,6

MFB

Ls 3,2

e 0,7

MFC

e 0,7

MFD

e 0,8

Teneur en fines: f de la fraction 0/4 mm

10.2.3.

Catégorie

Passant (%) au tamis de 0,08 mm

fA

Ls 12 e 3 ou CV ≤ 20 %

fB

Ls 15 e 5 ou CV ≤ 20 %

fC

Ls 18 e 6 ou CV ≤ 20 %

fD

Pas de spécifications renseignée

mais

FTP

Propreté: PS ou VB

10.2.4.

PS ( % )

ou

Catégorie

Sables d’extraction alluvionnaire et marine (IC < 50)

Autres sables

VB0/D (g)

PSA

Vsi 65

Vsi 60

Vss 1

PSB, PSC et PSD

Vsi 60

Vsi 50

NORMES À CONSULTER : XP P 18 - 540 : Granulats - Définitions, conformité, spécifications page 36 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

NOTES PERSONNELLES

page 37 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

ANALYSE GRANULOMETRIQUE PAR TAMISAGE 1. DÉFINITIONS L'analyse granulométrique consiste à déterminer la distribution dimensionnelle des grains constituants un granulat dont les dimensions sont comprises entre 0,063 et 125 mm. On appelle : * REFUS sur un tamis : quantité de matériau qui est retenue sur le tamis. * TAMISAT ( ou passant ) : quantité de matériau qui passe à travers le tamis. 2. PRINCIPE DE L'ESSAI L'essai consiste à fractionner au moyen d'une série de tamis un matériau en plusieurs classes granulaires de tailles décroissantes. Les masses des différents refus et tamisats sont rapportées à la masse initiales de matériau. Les pourcentages ainsi obtenus sont exploités sous forme numérique et sous forme graphique.

3. MODE OPERATOIRE 3.1. Dimensions des tamis utilisés pour la classification des granulats : 0.063

0.080

0.100

0.125

0.160

0.200

0.250

0.315

0.400

0.500

0.630

0.800

1.00

1.25

1.60

2.00

2.50

3.15

4.00

5.00

6.30

8.00

10.00

12.50

14.00

16.00

20.00

25.00

31.50

40.00

50.00

63.00

80.00

100.00

125.00

Les dimensions de mailles et le nombre de tamis sont choisis en fonction de la nature de l'échantillon et de la précision attendue. Le tamis de 0.063 est peu utilisé. Pour les petits granulats - jusqu'à 5 mm - on utilise les tamis de 3 en 3 à partir de 0.080 mm. ( Série permettant la détermination du module de finesse ) A partir de 5 mm, tous les tamis doivent être utilisés.

page 38 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

3.2.

Préparation de l'échantillon :

La masse d'échantillon pour l'essai doit être telle que : M > 0,2 D avec M en kilogrammes et D, plus grande dimension des grains, en millimètres. L'essai s'effectue sur le matériau à le teneur en eau à laquelle il se trouve, afin d'éviter une perte de temps pour séchage, un risque de perte d'éléments fins du matériau, etc... Il faut préparer 2 échantillons : # L'un de masse M1h pour déterminer la masse sèche de l'échantillon soumis à l'analyse granulométrique, # L'autre de masse Mh pour effectuer cette analyse.

3.3.

Détermination de la masse sèche de l'échantillon :

# Pesée de l'échantillon M1h, # Séchage à l'étuve, sur plaque chauffante ou au four, # Pesée de l'échantillon sec : M1s # La masse sèche Ms de l'échantillon soumis à l'analyse granulométrique est calculée de la manière suivante :

M1s Ms = -------- * Mh M1h 3.4.

Lavage de l'échantillon :

# L'échantillon humide est versé sur un ou plusieurs tamis de décharge, protégeant le tamis de lavage. # La maille du tamis de lavage correspond à la plus petite maille de la colonne utilisée pour l'analyse granulométrique. ( 0,080 mm pour du sable, 4 ou 5 mm pour du gravillon ). # On lave le matériau, en veillant à ce que l'eau ne déborde pas du tamis de lavage. Le tamisat est en principe éliminé avec les eaux de lavage. # Le refus récupéré est séché: soit Ms1 sa masse

3.5.

Tamisage de l'échantillon :

# Verser le matériau lavé et séché dans la colonne de tamis. Cette colonne est constituée par l'emboîtement des tamis, en les classant de haut en bas dans l'ordre de mailles décroissantes, et en ajoutant un fond plein et un couvercle. # Agiter manuellement ou mécaniquement cette colonne, puis reprendre un à un les tamis en adaptant un fond et un couvercle. Agiter chaque tamis. # Verser le tamisat recueilli sur le fond sur le tamis immédiatement inférieur.

page 39 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

3.6.

Pesées :

# Le refus maximum admissible sur chaque tamis doit être inférieur à : * 100 g si d < 1 mm * 200 g si 1 mm < d < 4 mm * 700 g si d > 4 mm # Peser le refus du tamis ayant la plus grande maille : soit R1 la masse de ce refus. # Ajouter le refus obtenu sur le tamis immédiatement inférieur. Soit R2 la masse du refus cumulé. # Poursuivre la même opération avec tous les tamis de la colonne pour obtenir les masses des différents refus cumulés # Peser le tamisat sur le fond . Soit T n sa masse.

3.7.

Calculs :

# Les résultats sont portés sur une feuille d'essai ( voir modèle sur la norme ) # Les masses des différents refus cumulés Ri sont rapportées à la masse totale de l'échantillon pour essai sec Ms. # Les pourcentages de refus cumulés ainsi obtenus,

Ri ------- * 100 Ms sont inscrits sur la feuille d'essai. Les pourcentages de tamisats correspondants sont égaux à :

Ri 100 - {------- * 100} Ms 3.8.

Validité de l'analyse :

La somme des masses Rn et T n ne doit pas différer de plus de 2 % de la masse Ms1.

3.9.

Tracé de la courbe granulométrique :

Il suffit de porter les divers pourcentages des tamisats ou des différents refus cumulés sur une feuille semi-logarithmique : * en abscisse : les dimensions des mailles, échelle logarithmique * en ordonnée : les pourcentages sur une échelle arithmétique. La courbe doit être tracée de manière continue et peut ne pas passer par tous les points

page 40 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

4. INTERPRETATION DES COURBES La forme de la courbe granulométrique obtenue apporte les renseignements suivants :

# Les dimensions d et D du granulat ( voir cours : " LES GRANULATS " ), # La plus ou moins grande proportion d'éléments fins, # la continuité ou la discontinuité de la granularité.

 Sable à majorité de grains fins

 Sable normal

 Sable plutôt grossier

 Gravillon 5 / 10 à granulométrie continue

 Gravillon 8 / 25 à granulométrie discontinue

5. FUSEAUX GRANULAIRES DE GEORGES DREUX

FUSEAUXMODULE SABLES ADMISSIBLES

un peu trop fin Préférentiel un peu trop grossier

DE FINESSE

A

1.80 2.20 à 2.20

B C

2.20 à 2.80 2.80 à 3.20

page 41 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

6. MELANGE DE DEUX SABLES Le sable est l'élément ayant sur le béton, selon ses qualités, la plus grande influence. Il est souhaitable que son module de finesse soit compris entre 2,20 et 2,80. On pourra apporter une correction au module de finesse en mélangeant plusieurs sables. On utilise pour cela la règle d'ABRAMS : # soit un sable S1 de module de finesse trop fort Mf1

# soit un sable S2 de module de finesse trop faible Mf2 # soit Mf le module de finesse du mélange à obtenir.

Mf Mf2

Mf1 - Mf Proportion de sable S2 : -------------

Proportion de sable S1 : -------------

Mf1 -

Mf1 Mf2

Mf2 Tracer ensuite la courbe granulométrique du mélange en appliquant les pourcentages pour chacun des tamis.

NORMES À CONSULTER : page 42 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

P 18 - 560 : Granulats - Analyse granulométrique par tamisage P 18 - 540 : Granulats - Définitions - Conformité - Spécifications. P 18 - 553 : Granulats - Préparation d'un échantillon pour essai

PROPRETÉ DES GRANULATS 1. DEFINITIONS - GENERALITES Tous les granulats contiennent plus ou moins d'impuretés ayant un effet néfaste sur les qualités principales du béton : résistance, imperméabilité, durabilité. Certaines impuretés sont prohibées : elles perturbent les résultats au-delà des limites permises, même à l'état de traces. Ce sont essentiellement : * Les particules de charbon, de bois ou leurs résidus, * Les particules adhérentes d'argile qui isolent le granulat du liant. D'autres sont tolérées dans certaines limites : * Les éléments trés fins, s'ils sont en grains de moins de 0,5 cm3 et régulièrement répartis dans la masse du granulat, * Les matières organiques, très fines, dont la détection se fait par l'intermédiaire de produits chimiques dont la réaction fait apparaître une coloration qui, au bout de 24 heures, ne doit pas être plus foncèe qu'une coloration type, * Les sulfates et sulfures, qui provoquent la désagrégation du béton par augmentation du volume des parties qui les contiennent. L'influence des éléments fins dans un béton est importante : * Il faut plus d'eau pour mouiller des éléments fins que pour les gros granulats. La résistance d'un béton varie dans le même sens que le rapport C/E. Un sable contenant beaucoup d'éléments fins conduira à une faible valeur de C/E et donc à une moindre résistance du béton, * L'eau de gâchage ainsi mise en plus s'évaporera au cours du durcissement : retrait plus important et risques de fissures, * Les éléments fins et l'eau forment une boue qui gêne l'adhérence du liant.

2. PRINCIPAUX ESSAIS PERMETTANT DE DETERMINER LA PROPRETÉ SUPERFICIELLE DES GRANULATS La propreté superficielle des granulats est déterminée selon différents essais, en fonction des classes granulaires et des besoins. On se contentera de retenir les essais suivants : # Norme P 18 - 591 : Granulats - Détermination de la propreté superficielle # Norme P 18 - 597 : Granulats - Détermination de la propreté des sables : équivalent de sable à 10 % de fines # Norme Européenne EN 933-9 : Essais pour déterminer les caractéristiques géométriques des granulats - Partie 9: Qualification des fines - Essai au bleu de méthylène page 43 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

PROPRETE SUPERFICIELLE 1. DEFINITIONS Il s'agit de définir le mode opératoire pour la détermination de la propreté superficielle des granulats d'origine naturelle ou artificielle, dont D est supérieur à 2 mm. La propreté superficielle est définie comme étant le pourcentage pondéral de particules inférieures à 0,5 mm ( ou 1,6 mm pour les ballasts ) mélangées ou adhérentes à la surface des granulats dont D> 2 mm. Ces particules sont séparées par lavage sur le tamis correspondant. 2. PRINCIPE DE L'ESSAI 2.1.

Appareillage

# tamis de 0,5 mm ou 1,6 mm, # balance, # étuve réglée à 105 °C 2.2.

Exécution de l'essai

# la masse M de l'échantillon doit être telle que : M>0,2D. ( avec M en kg et D en mm ) # préparer 2 échantillons: * l'un de masse M1h pour déterminer la masse sèche de l'échantillon * l'autre de masse Mh pour déterminer la masse sèche des éléments inférieures à 0,5 mm ( ou 1,6 mm ) 2.2.1.

Détermination de la masse sèche de l'échantillon

# sécher l'échantillon M1h à l'étuve à 105 °C.Soit M1s sa masse sèche. # la masse sèche Ms de l'échantillon soumis à l'essai de propreté est: M1s Ms = ------ * Mh M1h

page 44 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

2.2.2. mm

Détermination de la masse sèche des éléments inférieurs à 0,5 mm ou 1,6

# effectuer l'essai sur le matériau à la teneur en eau à laquelle il se trouve. # tamiser sous eau l'échantillon Mh sur le tamis de 0,5 mm ou 1,6 mm. # récupérer le refus et le sécher à l'étuve. Soit m' sa masse sèche. # la masse sèche des éléments inférieurs à 0,5 mm ou 1,6 mm est égale à: m = Ms - m' # la propreté superficielle est donnée par : m P = ----- * 100 Ms 3. INTERPRÉTATION DES RESULTATS Voir norme XP P 18-540 et cours “ LES GRANULATS page 27 ”

NORMES À CONSULTER : P 18 - 540 : Granulats - Définitions, Conformité, Spécifications. P 18 - 591 : Granulats - Détermination de la propreté superficielle page 45 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

EQUIVALENT DE SABLE A 10% DE FINES 1. GENERALITES L'essai d' EQUIVALENT DE SABLE A 10 % DE FINES permet de mesurer la propreté d'un sable sur la fraction passant au tamis de 2 mm, et dont la proportion des éléments fins passant au tamis de 0.08 mm a été ramenée à 10 % à l'aide d'un sable correcteur si nécessaire, et d'en déterminer l'importance par une valeur numérique exprimant le rapport volumétrique entre les éléments sableux qui sédimentent et les élément fins qui floculent.

2. MATERIEL UTILISÉ # Tamis de 0.08 et 2 mm d'ouverture de mailles avec fond, # Autre matériel identique à celui de l'EQUIVALENT DE SABLE.

3. PREPARATION DES ECHANTILLONS Si l'échantillon pour laboratoire n'est pas humide, il faut l'humidifier afin d'éviter les pertes de fines. Tamiser le sable sur le tamis de 2 mm, laver le refus en utilisant le moins d'eau possible. Sécher le passant 0 / 2 mm obtenu sans atteindre l'état sec. La masse de l'échantillon doit être de 1,500 kg environ. Préparer quatre échantillons : # Un pour déterminer rapidement la teneur en eau ω de l'échantillon, # Un pour la préparation du sable correcteur et la détermination de la teneur en fines, # Deux pour la préparation des échantillons pour essai.

4. PRÉPARATION DU SABLE CORRECTEUR # Tamiser sous eau le deuxième échantillon de masse Mh2 sur le tamis de 0.08 mm. # Sécher et peser le refus et déterminer la teneur en fines f du sable; Ce refus de masse ms servira de sable correcteur.

ms ( 100 + ω ) f = 100 - ------------------Mh2 page 46 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

La masse msc en grammes de sable correcteur ( refus sec à 0.08 mm ) à ajouter pour la préparation d'un échantillon pour essai est :

1200 msc = 120 - -------f # Si f est inférieur à 11 %, pas de correction : la masse de chaque échantillon en grammes est :

120 * ( 1 + ω ) # Si f est supérieur à 11 % , prendre une masse en grammes égale à :

1200 msc + --------- * ( 1 + ω ) f 5. MODE OPÉRATOIRE # Siphonner la solution lavante jusqu'au repère inférieur, # Verser soigneusement à l'aide de l'entonnoir la quantité de sable voulue, correspondant à 120 g de sable sec, # Frapper fortement la base de l'éprouvette sur la paume de la main pour éliminer les bulles d'air, # Laisser reposer 10 mn, # A la fin de cette période de dix minutes, boucher l'éprouvette puis la fixer sur la machine d'agitation. Faire subir à l'éprouvette 90 cycles en 30 secondes. # Remettre l'éprouvette sur le plan de travail et laver le sable. Pour cela, descendre le tube laveur dans la masse du sable et faire remonter les particules fines. # Sortir le tube laveur lorsque le niveau atteint le trait supérieur, # Laisser reposer 20 mm en évitant toute vibration, # Au bout des 20 minutes, mesurer à l'aide du réglet la hauteur h1 du niveau supérieur du floculat au fond de l'éprouvette, # Descendre doucement le piston taré dans le liquide à travers le floculat jusqu'à ce qu'il repose sur le sable. # Bloquer le manchon coulissant .Mesurer h2 entre la face supérieure du manchon et la face inférieure de la tête du piston, # Arrondir ces hauteurs au millimètre le plus proche. # Noter la température. page 47 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

6. EXPRESSION DES RÉSULTATS La propreté du sable est donnée par la formule : h2 PS = 100 * -----h1 Ces résultats sont calculés avec une décimale. La détermination se faisant sur 2 essais, on retient la moyenne arithmétique arrondie à l'entier le plus proche. 7. INTERPRÉTATION DES RESULTATS Voir norme XP P 18-540 et cours “ LES GRANULATS page 27 ”

NORMES À CONSULTER : P 18 - 540 : Granulats - Définitions, Conformité, Spécifications. P 18 - 597 : Granulats - Détermination de la propreté des sables : Equivalent de sable à 10 % de fines page 48 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

ESSAI AU BLEU DE MÉTHYLÈNE 1. DÉFINITION Il s'agit de mesurer la capacité des éléments fins d'un sable à adsorber du bleu de méthylène. Les argiles contenues dans un sable ont la propriété de fixer le bleu de méthylène proportionnellement à leur surface spécifique. Il s’agit de déterminer la valeur de bleu de méthylène de la fraction 0/2 mm dans les sables et les tout-venant ( MB )

2. APPAREILLAGE # Agitateur à ailettes, vitesse entre 400 et 800 tours / min., # Burette de 50 ml graduée à 0,1 ml, # Papier filtre sans cendre, # Baguette de verre, # Bêcher de 1,2 ou 3 litres, # Appareillage courant : balance à 0,1 g, chronomètre, spatule, pissette, tamis de 2 mm, etc...

3. PRODUITS UTILISÉS # Solution de bleu de méthylène à 1 % soit 10 g / litre, # (Eventuellement ) Kaolinite séchée à 105 °C, de valeur de bleu MBK connue

4. PRÉPARATION DES PRISES D’ESSAI # Les échantillons doivent être, si nécessaire, réduits pour obtenir un échantillon contenant au moins 200 g de la fraction 0/2 mm, # Sécher l’échantillon de laboratoire jusqu’à masse constante et laisser refroidir, # Passer l’échantillon de laboratoire séché au tamis de 2 mm, utiliser un pinceau pour bien récupérer toutes les particules de la fraction 0/2 mm, # Peser la prise d’essai, qui doit dépasser 200 g, et noter sa masse M1, au gramme près,

page 49 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

5. MODE OPÉRATOIRE # Mettre 500 ml d'eau distillée dans le bécher, et ajouter la prise d’essai séchée en remuant bien avec la spatule, # Agiter la solution de colorant et remplir la burette, # Régler l'agitateur sur la vitesse de 600 tours/min. et positionner les ailettes à environ 10 mm du fond du bécher. # Mettre en marche l’agitateur et déclencher le chronomètre. Agiter le contenu du bécher pendant 5 min.à 600 tours/min., puis 400 tours/min. pendant toute la durée de l'essai, # A l'aide de la burette, introduire 5 ml de solution colorée. Agiter à 400 tours/min. pendant au moins 1 min. et effectuer le test à la tache, # Prélever une goutte de suspension à l'aide de la baguette de verre et la déposer sur le papier filtre, préalablement posé sur le dessus d’un bécher ou autre support, de façon à ce que la plus grande partie de la surface ne soit pas en contact evec du solide ou du liquide, # Le test à la tache est négatif tant que celle-çi est de couleur uniforme. Il est positif lorsque apparaît une auréole bleu-clair autour de la partie sombre, # Dés que le test est positif, effectuer des tests toutes les minutes sans ajouter de solution, # Si l'auréole disparaît avant la cinquième minute, on rajoute 2 ml de solution et on effectue les tests toute les minutes, jusqu'à ce que le test demeure positif pendant 5 minutes consécutives, # Noter le volume total de solution de colorant, V1, ajouté pour obtenir cette auréole. 6. EXPRESSION DES RÉSULTATS La valeur de bleu des fines MB exprimée en grammes de colorant par kg de fraction 0/2 mm est : MB =

V1 x10 M1

V1 : volume total de solution colorée injectée en millilitres M1 : masse de la prise d’essai, en grammes

Noter la valeur MB à 0,1 g près de colorant par kg de fraction 0/2 mm page 50 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

7. VALEUR DE BLEU SUR LA FRACTION 0/0,125 mm Il est parfois demandé de déterminer la valeur de bleu de méthylène sur la fraction 0/0,125 mm. Le mode opératoir est identique, il suffit de tamiser le sable ou la grave sur un tamis de 0,125 mm. La prise d’essai de masse M1 doit être de 30 g La valeur de bleu de méthylène MBF en grammes de colorant par kg de la fraction 0/0,125 mm est: MBF =

V1 x10 M1

V1 : volume total de solution colorée injectée en millilitres M1 : masse de la prise d’essai, en grammes

Noter la valeur MBF à 0,1 g près de colorant par kg de fraction 0/0,125 mm 8. INTERPRÉTATION DES RESULTATS Voir norme XP P 18-540 et cours “ LES GRANULATS page 27 ”

NORMES À CONSULTER : P 18 - 540 : Granulats - Définitions, Conformité, Spécifications. EN 933-9 : Qualification des fines - Essai au bleu de méthylène. page 51 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

COEFFICIENT D'APLATISSEMENT 1. DÉFINITIONS Il s'agit de déterminer le coefficient d'aplatissement d'un échantillon de granulats d'origine naturelle ou artificielle dont les dimensions sont comprises entre 4 et 50 mm. La forme d'un élément est définie par 3 dimensions principales: * Longueur L : le plus grand écartement d'un couple de plans tangents parallèles. * Epaisseur E : le plus petit écartement d'un couple de plans tangents parallèles. * Grosseur G : dimension de la maille carrée minimale à travers laquelle passe l'élément. Le coefficient d'aplatissement A est le pourcentage des éléments tels que : G -- > 1,58 E 2. PRINCIPE DE L'ESSAI L'essai consiste à effectuer un double tamisage: # Tamisage sur tamis à mailles carrées, pour classer l'échantillon étudié en différentes classes d/D ( avec D = 1,25 d ), suivant leur grosseur G. # Puis tamisage des différentes classes granulaires d/D, sur des grilles à fentes parallèles d'écartement d/1,58. 2.1.

Appareillage

# Pour le premier tamisage, on utilise les tamis à maille carrée d'ouverture : 50 - 40 - 31,5 - 25 - 20 - 16 - 12,5 - 10 - 8 - 6,3 - 5 - 4 mm # Pour la détermination du coefficient d'aplatissement de chaque classe granulaire, on utilise une série de grilles dont les espacement intérieurs des barres sont respectivement de : 31,5 - 25 - 20 - 16 -12,5 - 10 - 8 - 6,3 - 5 - 4 - 3,15 - 2,5 mm

page 52 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

2.2.

Exécution de l'essai

# Effectuer le tamisage de l'échantillon par voie sèche, recueillir et peser chaque fraction d/D. # Ensuite tamiser manuellement chaque classe granulaire obtenue sur une grille dont l'écartement E entre les barres est défini par un tableau de correspondance ( voir feuille de résultats ) # Peser les passants et reporter les résultats sur la feuille d'essai. 3. INTERPRETATION DES RESULTATS Voir norme XP P 18-540 et cours “ LES GRANULATS page 27 ”

NORMES À CONSULTER : P 18 - 540 : Granulats - Définitions - conformité - spécifications. P 18 - 560 : Granulats - Analyse granulométrique par tamisage P 18 - 561 : Granulats - Mesure du coefficient d'aplatissement

page 53 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

COEFFICIENT D'ABSORPTION DES GRANULATS 1. DÉFINITIONS Il s'agit de déterminer le coefficient d'absorption d'eau des granulats d'origine naturelle ou artificielle utilisés dans les domaines du bâtiment et du génie civil. La quantité d'eau pouvant être absorbée par les granulats pendant le malaxage peut conduire à une perte de maniabilité, voir à un manque d'hydratation des liants. Il faudra donc, si les granulats sont poreux, effectuer les corrections sur le dosage en eau. Le coefficient d'absorption d'eau est défini comme le rapport de l'augmentation de masse de l'échantillon entrainée par une imbibition partielle en eau, à la masse sèche de l'échantillon. Cette imbibition partielle est obtenue par immersion de l'échantillon dans l'eau pendant 24 heures à 20°C à la pression atmosphérique.

2. COEFFICIENT D'ABSORPTION D'EAU DES GRAVILLONS 2.1.

Exécution de l'essai

# La masse de l'échantillon à sa teneur en eau en l'état doit être telle que M > 0,2 D # Laver l'échantillon sur le tamis de 4 mm. Sécher le refus à l'étuve, le laisser refroidir et le peser: soit Ms sa masse. # Immerger l'échantillon dans l'eau pendant 24 h à 20°C à la pression atmosphérique. # Peser ensuite l'échantillon après l'avoir épongé soigneusement avec un chiffon absorbant, les gros élements étant essuyés individuellement. Soit Ma sa masse.

2.2.

Expression des résultats

# Le coefficient d'absorption d'eau en % du gravillon est: Ab =

Ma - Ms x100 Ms

3. COEFFICIENT D'ABSORPTION D'EAU DES SABLES 3.1.

Exécution de l'essai

# La masse de l'échantillon à sa teneur en eau en l'état doit être telle que 500 g < M < 1000 g # Sécher l'échantillon à l'étuve, le laisser refroidir et le peser: soit Ms sa masse. # Immerger l'échantillon dans l'eau pendant 24 h à 20°C à la pression atmosphérique, en utilisant le minimum d'eau. page 54 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX

# Etaler l'échantillon sur une surface plane, non absorbante, ceci pour éliminer l'eau excédentaire. Exposer le sable à un flux d'air chaud en le remuant pour assurer un séchage uniforme et en veillant à ne perdre aucun élément du sable. # Continuer l'opération jusqu'à ce que l'échantillon approche de l'état "d'écoulement libre" (grains libres de toute attraction capillaire). # Placer alors une partie de l'échantillon de sable, sans le tasser, dans le moule tenu fermement posé sur une surface lisse non absorbante, la section de grand diamètre en bas. Le remplir jusqu'en haut. # Damer légèrement la surface 25 fois et retirer le moule verticalement. Si l'humidité de surface demeure, l'échantillon garde la forme du moule. # Continuer alors à sécher la totalité de l'échantillon en le remuant constamment et en faisant des essais à intervalles réguliers, jusqu'à ce que l'échantillon damé s'affaisse au moment du démoulage. On a alors atteint l'état imbibé surface sèche. # Peser la totalité de l'échantillon. Soit Ma sa masse.

3.2.

Expression des résultats

# Le coefficient d'absorption d'eau en % du sable est: Ab =

Ma - Ms x100 Ms

4. DETERMINATION DE LA MASSE DANS L'EAU DE L'ECHANTILLON IMBIBE 4.1.

Exécution de l'essai

# Immédiatement après la pesée, introduire la totalité de l'échantillon imbibé dans le pycnomètre ou le flacon, et remplir avec de l'eau à 20°C jusqu'à environ 90% de la capacité du flacon. # Remuer et agiter le pycnomètre pour éliminer les bulles d'air. # Compléter la quantité d'eau jusqu'au repère de contenance choisi. Peser l'ensemble : pycnomètre + échantillon + eau, soit M'1 cette masse. # Retirer l'échantillon du pycnomètre, le rincer et le peser rempli d'eau à 20°C jusqu'au repère de contenance choisi, soit M'2 cette masse. # La masse dans l'eau de l'échantillon imbibé est:

M ' a = M ' 1- M ' 2

4.2.

Expression des résultats

# La masse volumique réelle en kg / dm3 est: MVR =

Ms Ma - M ' a

# La masse volumique réelle imbibée en kg / dm3 est: MVRi =

Ma Ma - M ' a

page 55 _________________________________________________________________________ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS

PUBLICS

B.T.S. TRAVAUX