Essais Sur Les Granulats

I N TR TR OD OD UC UC TI TI ON G E N E R A L E

F ORMATION Dans le cadre de notre formation à l’INSTITUT DE FORMATION TECHNIQUE SUPERIEURE (IFTS), les séances de travaux pratiques que nous suivons au Laboratoire National du Bâtiment et des Travaux Publics (LNBTP) nous permettent de rendre plus pratiques les cours de géotechnique que nous recevons en e n classe. Ainsi il nous a été demandé en tant qu’étudiant (Technicien Supérieur ) à l’IFTS un rapport qui rend compte de nos différents essais qui ont été effectués pour plus nous instruire.

Pour une rédaction bien faite du d u travail qui nous a été demandé nous suivrons dans les lignes à suivre le plan suivant :   

Les essais effectués Présentation des résultats obtenus Analyse et Interprétation des résultats

Toute fois par manque de certains certa ins matériels, de personnel ( agent du laboratoire) et de temps disponible pour la réalisation des essais, nous serons ainsi confrontés à quelques problèmes sans ignorer les problèmes de données. Sur les valeurs des résultats obtenus à propos de ces problèmes  précités, nous ne pouvons nier nier que les essais ont été tous réalisés réalisés et ont peut donc noter ces différents canevas : but de l’essai, principe de l’essai, matériels utilisés, mode opératoire. LES DIFFERNTS TYPES D’ESSAIS REALISES

Ce rapport parle essentiellement des essais de route effectués sur les granulats. On distingue : 

L’essai PROCTOR 



L’essai CBR 



L’essai à la FRAGMENTATION DYNAMIQUE



L’essai LOS ANGELES.

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Essais sur les Granulats

1. But

Ces essais ont pour but la connaissance de la résistance des agrégats afin d’avoir une bonne formulation et fabrication du béton. 2. Principe

Ils consistent à déterminer les résistances à l’abrasion et aux chocs. Elles se déterminent par l’essai de fragmentation dynamique et l’essai de Los Angeles. 3. Déroulement des essais a. Résistance à l’abrasion

Elle se détermine par l’essai de fragmentation dynamique. 

Matériels

Appareil de compactage, bol, moule, balance, tamis 1.6mm, échantillon de gneiss concassé. 

Procédure

Ici, pour notre étude au laboratoire, nous avons prélevé une quantité de 350 grammes de l’échantillon pour l’essai mise ensuite dans un moule et qu’on dispose sur l’appareil de compactage. On applique au matériau dans le moule 28 coups pour le compacter. On recueille le matériau compacté dans un bol qu’on fait passer au tamis 1.6mm. On a alors pour résultats un refus et des pertes. On  pèse le refus et on fait la différence entre ce dernier et lamasse initiale des agrégats. De plus on a remarqué que plus la résistance est grande, on a moins de  pertes. La résistance se détermine par la relation : R = ((Mi –  Mr)/Mi))*100 Mi : masse initiale ; Mr : masse du refus pesé à la balance. b. Résistance aux chocs

Elle se détermine par l’essai Los Angeles. 

Matériels

Boulets, tambour, granulat, balance, tamis 1.6mm, étuve

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

Procédure

On prélève un échantillon de fraction faible en millimètres et de masse sèche 5000 grammes plus ou moins 5 grammes (Mo) qu’on place dans un tambour contenant 11 boulets d’aciers. Au cours de l’essai, le tambour effectue 500 tours d’une vitesse de rotations de 31-33 tours / minutes pendant 15 minutes. La friction des granulats entre eux et des granulats contre les boulets et les  parois du tambour provoque leur dégradation plus ou moins accrue. Le coefficient Los Angeles (LA) est un pourcentage en masse du rapport des éléments passants au tamis 1.6mm séchés à l’étuve après lavage et la mass sèche initiale des granulats intacts pesés. c. Conclusion

Globalement ces deux essais nous ont permis de déterminer la résistance des agrégats pour la fabrication des bétons ou pour la réalisation des différents ouvrages où les agrégats sont incorporés.  NB : L’essai Micro Deval est aussi un essai sur les granulats. Les illustrations  pour les matériels se trouvent dans les annexes. COMPLEMENTS SUR LE CHAPITRE 

Fragmentation dynamique

Après passage dans l’appareil de l’essai et tamisage, on lave et on sèche les refus avant pesage et tout autre calcul. D’autre part les éléments 10/14 demandent 28 coups mais 6/10 12 coups. 

Los Angeles

La classe granulaire permet de déterminer le nombre de boulets à utiliser. Comme exemple 10/14 demande 11 boulets ; 6/10 demande 9 boulets. Si le diamètre des éléments du matériau est supérieur à 25mm le nombre de tours se multiplie par 2 (1000 tours).

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CHAPITRE I :

ESSAI PROCTOR INTRODUCTION

Pour s’assurer de la stabilité des ouvrages de Génie Civil en général il est important de mener des études sur le terrain destiné à accueillir l’ouvrage. Ainsi  parmi toute la panoplie d’essai effectué sur les granulats. Ici notre attention est  portée sur l’essai PROCTOR . Ce dernier est effectué en fonction de la taille de l’ouvrage à réaliser. On en distingue deux catégories :

- Essai Proctor Normal - Essai Proctor Modifié. 1.

But de l’essai

L’essai PROCTOR  est un essai effectué sur les matériaux cohésifs en vue de déterminer la teneur en eau optimale et la densité sèche optimale correspondant à une énergie de compactage donnée. 2.

Principe

L’échantillon prélevé pour l’expérience est subdivisé en cinq tas. Chaque tas est soumis à une énergie de compactage donnée par la norme française (NF) en vue de connaitre sa densité sèche et sa teneur en eau. Les cinq essais vont nous permettre de tracer une courbe nommée courbe PROCTOR . Les données obtenus à la suite de ces essais nous permettrons d’avoir la courbe ci-après. On notera sur cette courbe la densité sèche optimale ( optimale ( 3.

op)

et la teneur en eau

op).

Matériel utilise

Les matériels utilisés au cours de l’essai sont : 

Le Moule : matériel dans lequel l’échantillon est compacté



La Housse



Le tube gradué : servant a quantifié l’eau



La balance : sert à peser le matériau ou l’échantillon

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

La lame : elle sert à racler l’échantillon en surplus à la surface de la housse



L’étuve : appareil servant à sécher le matériau



La dame : sert au compactage du matériau



Le récipient : sert à recueillir l’échantillon Conclusion

L’essai Proctor nous a permis de connaitre la quantité d’eau à ajouter à 6000g du matériau prélevé afin d’atteindre sa densité sèche optimal avec une énergie de compactage normalisée. Les résultats obtenues au laboratoire a l’issu de l’essai seront donc appliqués au matériau pendant la réalisation de l’eau optimale et la densité sèche optimale correspondant à une énergie de compactage donnée ouvrage pour assurer sa stabilité.

CHAPITRE II: ESSAI CBR

Introduction

Tout comme l’essai PROCTOR , l’essai CBR  est effectué sur les matériaux destinés à supporter une charge (ouvrage). Il est souvent nécessaire  pendant la construction des bâtiments et Route. 1. But de l’essai

Dans ce cas l’essai est effectué pour déterminer l’indice de portance CBR du sol en place. Ce dernier paramètre nous permet de connaître la charge maximale que peut supporter ce sol. 2. Principe de l’essai

L’essai CBR étant une suite logique de l’essai PROCTOR , l’échantillon du matériau est placé dans les conditions les plus défavorables c'est-à-d ire à l’action agressive de l’eau. Ensuite les trois( 3) échantillons sont soumis à l’essai de poinçonnement. Cet essai consiste à déterminer l’énergie nécessaire à l’enfoncement d’une aiguille dans le matériau.

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3. Matériel utilise 



La Dame : outil servant au compactage



La Housse : complément du moule



L’embase perforée



La balance : sert est à peser l’échantillon



L’appareil CBR  : utilisé pendant le poinçonnement





4.

Le Moule modifié : c’est le matériau dans lequel on compacte l’échantillon

Une barque à eau : c’est un bassin dans lequel l’échantillon sera soumis à l’action de l’eau Un récipient

Mode opératoire

On prélève 6000g de matériau. Avec l’essai PROCTOR  on détermine la teneur en eau optimal pour obtenir la densité sèche optimal correspondant au matériau. L’échantillon est subdivisé en trois (3) tas. Chaque tas est compacté par couche de cinq(5) dans le moule modifié. Moule 1 : le 1er tas est compacté à 10 coups par couche. Moule 2 : le 2ème tas est compacté à 25 coups par couche Moule 3 : le 3ème tas est compacté à 56 coups par couche

On pèse les échantillons après compactage, avant de les immergés dans le  bassin. Ils doivent séjourner dans le dit bassin pendant 72 heures . Après immersion on repese les matériaux avec les moules. Ceci va nous permettre de déterminer la densité humide ( h) de l’échantillon de sol. A présent les trois ( 3) moules vont être soumis à l’essai de poinçonnement. ESSAI DE POINCONNEMENT

Chaque moule sera placé sur l’appareil CBR . Grâce à cet appareil nous allons enfoncer une aiguille dans le matériau. Plus ce matériau est compacté, plus il sera difficile d’enfoncer l’aiguille. A l’issu de l’essai, on détermine l’indice CBR  du matériau.

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Conclusion

Avec l’échantillon de matériau prélevé et grâce à l’essai  CBR  qui vient d’être effectué là-dessus, nous avons déterminé l’indice de portance de ce sol,  paramètre à absolument respecter sur le terrain, autrement nous nous exposons à la ruine de la construction. CHAPITRE III ESSAI A LA FRAGMENTATION

Introduction

Lors de la construction des routes plus précisément les granulats utilisés, compte tenu des efforts auxquels ils devront opposer une résistance, doivent être choisis soigneusement. Ici l’attention est portée sur le fait que la catégorie de granulats utilisés pour l’essai ne doit pas se briser quand sera appliquée la charge. Ainsi l’essai à la fragmentation dynamique va servir :

1- But de l’essai

L’essai à la fragmentation dynamique est réalisé essentiellement pour déterminer la dureté des granulats.

2- Principe

Un prélèvement de granulats, tamisé et pesé sera soumis à une série de coup dont le nombre est bien déterminé. Après tamisage, les refus au tamis 1,6 mm seront pesés. A la suite de l’essai on détermine le coefficient de fragmentation dynamique. 3- Matériel utilise  

Un tamis : il sert à obtenir le diamètre de grain souhaité Un dispositif de fragmentation : composé d’une masse et d’un moule qui contient l’échantillon



Une Balance : utilisé pour les pesés



Un Récipient

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4- Mode operatoire

Au cours de l’essai à la fragmentation dynamique que nous avons réalisé, on a prélevé un échantillon de granulat de catégorie 10/14. L’échantillon a une masse : m= 350,5 g. Le prélèvement est placé dans le moule et écrasé sous une masse située à une hauteur normalisé. L’échantillon étant de catégorie 10/14, on lui a administré 28 coups successifs. Le résultat obtenu sera tamisé avec le tamis à maille carré dont le coté fait 1,6 mm. On pèse le refus au tamis 1,6 mm (m’). Le coefficient de fragmentation dynamique est obtenu par la formule : Coefficient de fragmentation=

−′ 

 x100

A l’issu de notre essai, nous avons trouvé : m = 350, 5 g m’ =257, 5 g ,−,

coef =

,

 x100

coef =26,53 Conclusion

A l’issue de notre essai, nous avons obtenu une perte de masse de 93g ce qui comparer au refus est très faible. Donc on peut conclure que notre matériau a une bonne résistance.

CHAPITRE IV ESSAI LOS ANGELES Introduction

Cet essai est réalisé dans le même cadre que l’essai précédent. Mais celuici est beaucoup plus complexe et plus précis que le 1er. C’est donc un essai effectué pour des ouvrages où l’on doit utiliser des granulats et que ces derniers sont tenus de résister aux chocs.

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1- But de l’essai

L’essai LOS ANGELES sert à déterminer la résistance à l’abrasion des gros granulats c'est-à-dire leur résistance à la fragmentation par choc et à l’usure  par frottement réciproque. 2- Principe

L’échantillon prélevé est tamisé ensuite il est mis dans l’appareil LOS ANGELES. On recueille après quelques minutes l’échantillon et on note les résultats et les modifications qu’a subit ce dernier. 3- Matériel utilise  

4-

Un tambour : c’est un tube cylindrique dans lequel est effectué le mélange Les boulets : ils administrent au matériau des chocs durant la rotation du tambour



La balance : sert à effectuer les différents pesés



Un tamis : sert à déterminer le diamètre du matériau voulu



Un chronomètre : sert à déterminer la durée de l’essai



Un récipient Mode opératoire

Au cours de notre essai (LOS ANGELES), nous avons prélevé un matériau 10/14 dont la masse est 5000g (m). Cet échantillon est placé dans le tambour. Le tambour dispose d’une  palette destinée à effectuer le malaxage du matériau. Compte tenu de la catégorie de matériau dont on dispose ( 10/14) nous allons choisir 11 boulets. La durée du malaxage est de 15 minutes ce qui correspond à 500 tours. Notons  bien que le nombre de boulets dépend de la classe granulaire du matériau. A la fin du temps on pèse les refus au tamis 1,6 mm (m =3898,5 g).

Le coefficient LOS ANGELES est déterminé par la formule : Coefficient LOS ANGELES =

− 

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 x100

NB: La vrai procédure à suivre est de laver proprement l’échantillon, de le sécher à l’étuve avant de le peser. Mais compte tenu des moyens dont on dispose et du temps imparti, l’essai a été réalisé comme nous l’avons vu plus haut.

Conclusion

Vue les résultats obtenus à l’issu de l’essai nous pouvons conclure que notre matériau est résistant parce que la masse des passants au tamis 1,6 mm est nettement inférieur à la masse des refus.

Conclusion générale

Que ce soit l’essai à la fragmentation dynamique ou l’essai LOS ANGELES, les paramètres obtenus étaient des masses de refus au tamis 1,6 mm et des coefficients correspondant à chacune des expériences. Ces coefficients ont pour but de nous permettre d’apprécier la dureté des granulats. Cette dureté connue, il est plus facile d’utiliser les matériaux et il n’y a plus à craindre la destruction de l’ouvrage une mise en place.

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