Réception et classification des granulats entrant dans la composition d'un béton

Pfeiffer Benoit

Description

B.T.S. Bâtiment Laboratoire Préparation 2° série 1/8 Deuxième série d’essais : Réception et classification des granulats (sable - gravier) entrant dans la composition d’un béton Cette seconde série est consacrée essentiellement à la caractérisation des granulats entrant dans la conception d’un béton. La détermination des masses volumiques est importante car elle constitue une donnée capitale pour déterminer la composition pondérale d’un béton. De plus, plusieurs méthodes de composition de béton font référence, à l’étude du mélange granulaire de DREUX. Les essais qui constituent cette série sont effectués en Laboratoire, sur des échantillons prélevés dans les stocks en place. 1 – MASSES VOLUMIQUES 1 –1 Masse volumique apparente d’un sol en place 1-1.1 Objectifs L’objectif est de vérifier la masse volumique apparente sèche d’un sol après compactage et de la comparer avec ρ (cf. cours sur Proctor) afin de vérifier le compactage et l’utilisation du sol en d maxremblai ou en couche de forme. 1 – 1.2 Principe Pour déterminer la masse volumique d’un sol en place, il existe trois essais in-situ : - Méthode au gamma densitomètre à pointe, - Méthode au densitomètre à membrane, - Méthode au sable. Les 2 derniers essais consistent à creuser une cavité, à recueillir et peser la totalité du matériau extrait, puis à mesurer le volume de la cavité soit à l’aide du densitomètre à membrane, soit avec la ...

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Extrait

B.T.S. Bâtiment

 

Laboratoire Préparation 2° série 1/ 8 

  Deuxième série d’essais :

  Réception et classification des granulats (sable - gravi ’ er) entrant dans  la composition d un béton      

Cettesecondesérieestconsacréeessentielracétcaasirnoitemtenlaàdesgranulats entrantdanslaconceptiondunbéton.Ladéterminationdesmassesvolumiquesest importantecareltinsetucoedétermialepoureécpatinueodnnleradéonponitisopmocalren dunbéton.Deplus,plusieursméthodesdecompositiondebétonfontréférence,àlétudedu mélangegranulairedeDREUX.

LesessaisquiconstituentcettesériesonteffectuésenLaboratoire,surdes échantilonsdasvélerépnskcsneplsesotlace.       1 – MASSES VOLUMIQUES   ’ 1 –1 Masse volumique apparente d un sol en place   1-1.1Objectifs   L’objectif est de vérifier la masse volumique apparente sèche d’un sol après compactage et de la comparer avecρ d max  (cf. cours sur Proctor)compactage et l’utilisation du sol enafin de vérifier le remblai ou en couche de forme.   11.2Principe

Pour déterminer la masse volumique d’un sol en place, il existe trois essais in-situ : - Méthode au gamma densitomètre à pointe, - Méthode au densitomètre à membrane, - Méthode au sable. Les 2 derniers essais consistent à creuser une cavité, à recueillir et peser la totalité du matériau extrait, puis à mesurer le volume de la cavité soit à l’aide du densitomètre à membrane, soit avec la méthode au sable.  

11.3Ledensitomètreàmenbrane   C'est un cylindre dans lequel coulisse un piston. A sa base on adapte une membrane en caoutchouc (donc dilatable). Le piston est actionné par un tube qui le traverse, et qui est terminé par un bouchon purgeur et une poignée. Une graduation à vernier permet de mesurer avec précision le déplacement du piston.    

 

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Laboratoire Préparation 2° série 2/ 8 

        Dimensions usuelles :   * Surface de la section: 100 cm2, * Vernier au1/10 de millimètre, * Précision de 1 cm3,                     Voir le paragraphe 6.2 de la norme NF P 94-061-2 pour la réalisation de l’essai.   Exemple :   Déterminer la masse vol. sèche d’un échantillon à partir des valeurs suivantes :   V t = 1026 cm 3  V 0 = 363 cm 3  m h  w= 1284 g. = 4,65 %     11.4Méthodeausable(noneffectuéecetteannée)   Le principe est le même que pour le densitomètre à membrane, sauf que le volume de la cavité est déterminer en la remplissant d’un sable sec de masse volumique connue.  

           Voir le paragraphe 6.2 de la norme NF P 94-061-3 pour la réalisation de l’essai.   Exemple : Déterminer la masse vol. sèche d’un échantillon à partir des valeurs suivantes :   Sol : m h = 38950 g w = 4,65 % Sable : M vol app sable 0/2 = 1530 g/dm 3  m S0 = 1082 g m St = 32444 g  

 

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Laboratoire Préparation 2° série 3/ 8 

  1 – 2 Masse volumique apparente   Procédure d’essai :   • le volume MesurerV. • la mesure de matériau (Placer les 2 Remplir mains à cm 10 environ au-dessus de la mesure et laisser tomber le matériau ni trop vite, ni trop lentement), araser celle-ci. Peser l’ensemble, en déduire la masse du matériaum.

 

 •

V

m

         

Etalonnage avec de l’eau Araser       La masse volumique apparenteest alo ρ app = m rs : V       1 - 3 Masse volumique absolue   1 – 3.1 Méthode de l’éprouvette graduée :   Cette méthode est très simple et très rapide et elle utilise du matériel très courant de laboratoire. Toutefois sa précision est faible.   Procédure d’essai :      Remplir une éprouvette graduée avec un volume V 1 d eau.   ’   Peser un échantillon sec m de granulats (environ 300 g) et l’introduire dans l’éprouvette en prenant soin d’éliminer toutes les bulles d’air. Le liquide monte dans l’éprouvette. Lire le nouveau volume V 2 .   La masse ρ = m  volumique absolueest alors : abs V 2 −V 1   Remarque : La lecture des volumes V 1 et V 2 se fait dans le bas du ménisque.     1 – 3.2 Méthode du pycnomètre (dite du ballon) :    Cette méthode de détermination des masses volumiques est plus précise à condition de prendre un certain nombre de précautions.        

 

 

      Procédure d’essai :   Déterminer avec précision la massem 1 du ballon rempli d’eau. Déterminer avec précision la massem 2 d’un échantillon de matériau sec (environ 500 g). Introduire la totalité du matériau dans le ballon, remplir d’eau. Vérifier qu’il n’y a aucune bulle d’air. Peser alors avec précision le ballon, soitm 3 .   La masse volumique absolueest alors :   ρ abs = (m 1 +m m 2 2 )−m 3        Nous avons : m 3 = (m 1 + m 2 ) - m e  Öm e = masse d e    Or : ρ w = m V e    Öm = V e  ρ w e

Laboratoire Préparation 2° série 4/ 8 

V e = m 2   ρ abs

    1 – 4 Indice des vides  

 

     

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 avecρ w = 1 g/cm 3    Il vient donc : m 3 = (m 1 + m 2 ) - V e Or le volume d’eau chassée V e est :

Il vient :  m 3 =(m 1 +m 2 )− m 2   ρ abs d’où la formule ci-dessus : ρ abs = (m 1 +m m 2 2 )−m 3  

’eau chassée Öm e = V e    

M3

i= V v L’indice des vides (i) est le rapport du volume des vides (V v ) sur le volume de solide (V s ). V s     Avec : V s   Ömasse volumique absolue du matériau ( être déterminer à partir de la  pouvantρ ads ).  V = V s + V v Öde la masse volumique apparente (pouvant être déterminer à partir ρ app ).    D’où l’expression ci-dessus peut s’écrire : i= V V − s V s = V V s −1             2 – ANALYSE GRANULOMETRIQUE PAR TAMISAGE   2 – 1 Définition   L'analyse granulométrique consiste à déterminer la distribution dimensionnelle des grains constituants un granulat dont les dimensions sont comprises entre0,063et125mm. On appelle : o REFUSsur un tamis : quantité de matériau qui est retenue sur le tamis. o TAMISATqui passe à travers le tamis.(ou passant) : quantité de matériau  

 

M1

M2

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Laboratoire Préparation 2° série 5/ 8 

  2 – 2 Principe de l essai ’   L'essai consiste à fractionner au moyen d'une série de tamis matériau en plusieurs classes un 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.   2 – 3 Matériel utilisé   Dimensions des tamis utilisés pour la classification des granulats : EN 933 - 2 Les dimensions de mailles et le nombre de tamis sont choisis en fonction de la nature de l'échantillon et de la précision attendue.   ’ 2 – 4 Tamisage de l échantillon   o le matériau lavé et séché dans la colonne de tamis. Cette colonne est constituée Verser 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. ocolonne, puis reprendre un à un les tamis en Agiter manuellement ou mécaniquement cette adaptant un fond et un couvercle. Agiter chaque tamis. o  le fond sur le tamis immédiatement inférieurVerser le tamisat recueilli sur     2 – 5 Résultats   - Peser le refus du tamis ayant la plus grande maille : soitR 1 la masse de ce refus. - le refus obtenu sur le tamis immédiatement inférieur. Soit Ajouter 2 Rla masse du refus cumulé. - Poursuivre la même opération avec tous les tamis de la colonne pour obtenir les masses des différents refus cumulés … - le tamisat sur le fond . Soit PeserPsa masse. - Les masses des différents refus cumulés i Rsont rapportées à la masse totale de l'échantillon pour essai secM 1 . - Les pourcentages de refus cumulés ainsi obtenus, sont inscrits sur la feuille d'essai.  - Validité de l'analyse : La somme des masses i RetPne doit pas différer de plus de 1 % de la masseM 2 . - de la courbe granulométrique : Tracé opourcentages des tamisats ou des différents refus Il suffit de porter les divers cumulés sur une feuille semi-logarithmique :  en abscisse: les dimensions des mailles, échelle logarithmique ƒ ƒ en ordonnée: les pourcentages sur une échelle arithmétique. o La courbe doit être tracée de manière continue et peut ne pas passer par tous les points   2 – 6 Interprétation des courbes   La forme de la courbe granulométrique obtenue apporte les renseignements suivants : - dimensions LesdetDdu granulat, - plus ou moins grande proportion d'éléments fins, La   La continuité ou la discontinuité de la granularité . -          

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Laboratoire Préparation 2° série 6/ 8 

  cSable à majorité de grains fins dSable plutôt grossier gGravillon 8 / 25 à granulomét

 

eSable normal fGravillon 5 / 10 à rie discontinue

granulométrie continue

 

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Laboratoire Préparation 2° série 7/ 8 

  3 – EQUIVALENT SABLE   3 – 1 But de l essai ’    Essai utilisé de manière courante pour évaluer la propreté des sables entrant dans la composition des bétons. Il consiste à séparer les particules fines contenues dans les éléments sableux plus grossiers. Une procédure normalisée permet de déterminer un coefficient d’équivalence de sable qui quantifie la propreté de celui ci. -   3 – 2 Principe de l essai ’    L’essai est effectué sur la fraction 0/5 mm du matériau à étudier. Le tamisage se fait par voie humide afin de ne pas perdre d’éléments fins. On lave l’échantillon, selon un processus normalisé. Pour cela on utilise une solution dite « lavante », elle permet de séparer les éléments fins argileux et provoque la floculation. Après décantation, on mesure la hauteur des fines floculées (sable propre + éléments fins = h 1 ) et la hauteur de sable propre (h 2 si c’est au piston ou h’ 2 si c’est au réglet.         3 – 3 Procédure

  1. Remplissage de la solution lavante jusqu’au premier trait. 2. Masse du matériau m h = 120 (1 + w) est introduite dans l’éprouvette. 3. Imbibition du sable pendant 10 min dans la solution lavante. 4. Eprouvette secouée (60 cycles en 30 s), lavage du sable avec la solution lavante, et remplissage jusqu’au deuxième trait. 5. Début de la décantation, durée 20 min. 6. Mesure de la hauteur de sable h 1 de l ‘ensemble sable plus floculat. 7. Mesure de la hauteur du sable h 2 au piston.   Expression des résultats :    On calcule, pour chaque éprouvette, SE avec une précision décimale et on retient les moyennes arithmétiques, arrondies chacunes à l’entier le plus proche.    Valeur de l’équivalent sable:   SE= h h 2 100    1  

 

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Laboratoire Préparation 2° série 8/ 8 

  ’ 4 – COEFFICIENT D APLATISSEMENT DES GRANULATS   - La mesure du coefficient d’aplatissement (CA) caractérise le forme plus ou moins massive des granulats. - Le CA s’obtient en faisant une double analyse granulométrique, en utilisant successivement, et pour le même échantillon de granulats : - série de tamis normalisés à mailles carrées une - une série de tamis à fentes de largeurs normalisées   - Procédure d’essai :   L’essai consiste en un double tamisage : 1. Tamisage classique sur une colonne de tamis à mailles carrées, afin d’isoler les classes granulaires d i /D i . 2. Les différentes classes granulaires d i /D i ainsi isolées sont tamisées une à une sur les grilles à fentes parallèles d’écartement E = D i /2 (ex : D = 20 il vient E = 20 / 2 = 10).   On peut donc associer à chaque classe granulaire d i /D i  un tamis à fente correspondant de largeur E (ex : 20/25 correspond à une grille 12,5), ce qui permet de déterminer des coefficients d’aplatissement A i partiels. Il est possible de définir un coefficient d’aplatissement global.   Méthodologie :   - l’échantillon sur les tamis spécifié au paragraphe 5.1 de la norme 933-3 Tamiser - et éliminer tous les grains passant au tamis de 4 mm et retenus sur celui de 80 Peser - et retenir séparément tous les grains de fraction d Peser i /D i comprise entre 4 mm et 80 mm est pesé. - le refus de chaque classe granulaire est tamisé sur le tamis à fente d’écartement E Puis correspondant. Le passant à travers chaque grille est pesé.   Expression du coefficient d’aplatissement :    Pour un classe granulaire d i /D i  donnée, on peut définir un coefficient d’aplatissement partiel : A= m i 10     i   R i x 0   avec R i = masse de chaque classe granulaire d i /D i .  m i = masse passant à travers le tamis à fente d’écartement E   ’  Le global A aplatissementcoefficient d en intégrant les valeurs partielles s’exprime déterminées sur chaque classe granulaire :    A= M 2 x 0        M 1 10