mars 2013 ~ Les essais de laboratoire de génie civil

Calcul de la Masse volumique et teneur en eau:

Teneur en eau :

exprime, pour un volume de sol donné, le rapport du poids de l’eau au poids du sol sec, soit ω= W_w/W_s

Masse volumique :

( γ ) est la masse d’un volume unité de sol : γ=W/V.

On calcule aussi la masse volumique sèche : γ_d=W_s/V

Essais laboratoires : Analyses granulométriques :

Les résultas de l’analyse granulométrique sont donnés sous la forme d’une courbe dite courbe granulométrique et construite emportant sur un graphique cette analyse se fait en générale par un tamisage.

Principe d’essai laboratoires Analyses granulométriques:

L’essai Analyses granulométriques consiste à fractionner au moyen d’une série de tamis et passoires reposants sur un fond de tamis un matériau en plusieurs classes de tailles décroissantes

Essai laboratoire Limites d’Atterberg :

Limite de plasticité (Wp):

caractérisant le passage du sol de l’état solide à l’état plasticité.

Elle varie de 0% à 100%, mais elle demeure généralement inférieure à 40%.

Limite de liquidité (WL):

caractérisant le passage du sol de l’état plastique à l’état liquide

WL= ω (N/25)^0.121

ω : teneur en eau au moment de l’essai donnant n coups

N: nombre de coups

Essai Equivalent de sable :

Lorsque les sols contiennent très peu particules fines, les limites D’ATTERBERG ne sont pas mesurables, pour décaler la présence en quantité plus ou moins importante de limon et d’argile, on réalise un essai appelé « équivalent de sable ».

Principe de l’essai équivalent de sable :

l’essai équivalent de sable s’effectue sur la fraction des sols passant au tamis de 5mm ; il rend compte globalement de la quantité et de la qualité des éléments les plus fins contenus dans cette fraction, en exprimant un rapport conventionnel volumétrique entre les éléments dits sableux et les éléments plus fins (argileux par exemple).

Essai au bleu de méthylène (ou à la tache) :

Les molécules de bleu de méthylène ont pour propriété de se fixer sur les surfaces externes et interne des feuillets d’argile, la quantité de bleu adsorbée par 100gramme de sol s’appelle « Valeur Au Bleu » du sol et est notée VBs_, la VBs reflète globalement :

La teneur en argile (associée à la surface externe des particules).
L’activité de l’argile (associée à la surface interne).

Essai PROCTOR :

L’essai Proctor est un essai routier, il s’effectue à l’énergie dite modifiée, il y a aussi l’énergie normale.

Principe de l’essai Proctor:

l’essai Proctor consiste à mesurer le poids volumique sec d’un sol disposer en trois couches dans un moule Proctor de volume connu, dans chaque couches étant compacter avec la dame Proctor, l’essai est répété plusieurs fois et on varie à chaque fois la teneur en eau de l’échantillon et on fixe l’énergie de compactage.

Les grains passants par le tamis de 5 mm sont compactés dans le moule Proctor.

Essai C.B.R (California Bearing Ratio):

« Essai CBR standard », « CBR immédiat », « CBR imbibé ».

On s’intéresse actuellement au « Essai CBR imbibé ».

Essai CBR imbibé

Principe de l’essai C.B.R :

on compacte avec une dame standard dans un moule standard, l’échantillon de sol recueilli sur le site, selon un processus bien déterminé, à la teneur en eau optimum (Proctor modifié) avec trois (3) énergies de compactage 25 c/c ; 55 c/c ; 10 c/c et imbibé pendant quatre (4) jours.

Essai Los Angeles :

L'essai Los Angeles : est un essai très fiable est de très courte durée, il nous permet d'évaluer la qualité du matériau.

Principe de l’essai Essai Los Angeles :

l’essai Los Angeles consiste à mesurer la quantité d’éléments inférieurs à 1,6 mm produite en soumettant le matériau aux chocs de boulets normalisés dans la machine Los Angles.

Essai Micro Deval

Il est en général effectué deux essais, pour avoir deux coefficients (Deval sec) et (Deval humide).
On s’intéresse actuellement au Micro Deval MDE (DEVAL humide) qui est de plus en plus pratiquée.

Principe de l’essai Micro Deval

l’essai Micro Deval consiste à mesurer la quantité d’éléments inférieurs à 1.6 mm

(Tamis de 1.6 mm) produits dons la machine Deval par les frottements réciproques.

Essai de Proctor

INTRODUCTION sur l'essai Proctor

Les remblais posent à l’ingénieur routier un certain nombre de problèmes, d’où on peut citer :

- La stabilité des talus

- La résistance des talus à l’érosion.

- Le tassement.

- Et le compactage.

Le « compactage » est le procédé le plus économique toujours utilisé dans la construction des remblais pour améliorer la densité sèche du sol ( gd ).

Le « compactage » est une réduction pratiquement instantanée du volume du sol dû à la réduction des vides d’air. Il ne y’a aucune expulsion d’eau ce qui différencie le compactage de la consolidation.

L’étude du compactage s ‘effectue à l’aide d’un damage normalisé connu sous le nom de « l’essai Proctor ».

MESURE EN LABORATOIRE DU COEFFICIENT DE PERMEABILITE

Le coefficient de perméabilité d’un sol saturé est une caractéristique du sol qui dépend essentiellement de sa granularité, de sa nature, de sa structure, de son indice des vides et de la température.

Plus un sol est fin ou un sol compact, plus les pores sont petits, plus les frottements et les pertes de charge sont importants et plus le coefficient de perméabilité est petit.

Deux méthodes, applications directes de la loi de Darcy, sont utilisées en laboratoire :

- la mesure sous charge constante pour les sols très perméables

- la mesure sous charge variable pour les sols peu perméables.

Analyse granulométrique

I. But de l’essai Analyse granulométrique :

L’analyse granulométrique permet de détecter et miner la grosseur et les pourcentages pondéraux respectifs des différentes familles de grains constituant l’échantillon. Elle s’applique à tous les granulats de dimension nominale inférieure ou égale à 63mm, à l’exclusion des filets.
A notre qu’il faut éviter la confusion entre la granulométrie qui s’intéresse à la détermination de la dimension des grains et la granularité qui concerne la distribution dimensionnelle des graines d’un granulat.

l’appareil de Darcy

Introduction :

Dans les années 1850, Darcy a réalisé une expérience qui par la suite est devenue classique, il a utilisé le montage montré à la figure 3.7 pour étudier les propriétés de l’écoulement de l’eau à travers un lit de sable filtrant.

Darcy z fait varier la hauteur L de l ‘échantillon de sol et la pression de l’eau en tête et en pieds de l’échantillon, et a assuré le débit Q qui est passé au travers de l’échantillon de sable. Darcy a trouvé expérimentalement que Q est proportionnelle à (h3 – h4)/L et que :

Q = k A(h₃ – h₄)/L = k.i.A

Détermination de la densité humide :

Mode opératoire :

Appareillage :

Une balance hydrostatique.
Paraffine et une plaque chauffante.

Déroulement de l’essai :

On prend un échantillon dans la partie la plus représentative de la carotte (il faut éviter les extrémités).

Essai de calcul des densités

Ce TP permet d’obtenir l’une des plus importantes caractéristiques physiques d’un sol sous plusieurs formes (densité humide, densité sèche, densité spécifique). Afin de déterminer les efforts qu’exerce un sol, on doit impérativement déterminer sa densité (elle se situe entre 1 et 2.2).

On sait aussi que le poids du sol est à la base de la mobilisation des talus et dans le cas de remblayage pour route, aérodrome….

La densité est utilisée comme paramètre de contrôle.

Schéma Essai Proctor

La boite de CASAGRANDE

La boite de CASAGRANDE est un appareil à cisaillement rectiligne c'est à dire à déformation imposée.

La résistance au cisaillement d'un sol se détermine au laboratoire en introduisant dans une boite de CASAGRANDE un échantillons des conditions similaires à celles de l’odomètre .

La vitesse de cisaillement, de l'ordre du micro par minute, doit être choisie en fonction de la perméabilité du sol testé.

Calcul de la Masse volumique et teneur en eau:

Teneur en eau :

Masse volumique :

Essais laboratoires : Analyses granulométriques :

Principe d’essai laboratoires Analyses granulométriques:

Essai laboratoire Limites d’Atterberg :

Limite de plasticité (Wp):

Limite de liquidité (WL):

Essai Equivalent de sable :

Principe de l’essai équivalent de sable :

Essai au bleu de méthylène (ou à la tache) :

Essai PROCTOR :

Principe de l’essai Proctor:

Essai C.B.R (California Bearing Ratio):

Essai CBR imbibé

Principe de l’essai C.B.R :

Essai Los Angeles :

Principe de l’essai Essai Los Angeles :

Essai Micro Deval

Principe de l’essai Micro Deval

Essai de Proctor

INTRODUCTION sur l'essai Proctor

MESURE EN LABORATOIRE DU COEFFICIENT DE PERMEABILITE

Analyse granulométrique

I. But de l’essai Analyse granulométrique :

l’appareil de Darcy

Détermination de la densité humide :

Mode opératoire :

Appareillage :

Déroulement de l’essai :

Essai de calcul des densités

Schéma Essai Proctor

Schéma Essai Proctor

La boite de CASAGRANDE

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