Analyse granulométrique

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.

II. Principe de l’essai analyse granulométrique:

L’essai consiste à classer les différents grains constituant l’échantillon en utilisant un série des tamis, emboîtées les uns sur les autres, dont les dimensios des ouvertures sont décroissantes du haut vers le bas. Le matériau étudié est placé en partie supérieur des tamis et le classement des grains s’obtient par vibration de la colonne de tamis.

III. définitions analyse granulométrique :

Pour les besoins du présent document, les définitions suivantes s’appliquent :
Prise d’essai : matériau soumis à l’essai.

Analyse granulométrique par tamisage : 

ensemble des opérations aboutissant à la séparation selon leur grosseur des éléments constituant échantillon, en employant des tamis à maille carrée afin d’obtenir une représentation de la répartition de la masse des particules à l’état sec en fonction de leur dimension.
Dimension nominale d’ouverture d’un tamis d : dimension caractéristique le la maille carrée de coté d.

Refus sur un tamis : 

partie du matériau retenu sur un tamis.
Tamisas ou passant : partie du matériau passant à travers les mailles d’un tamis.

Classe granulométrique: 

ensemble des éléments dont les dimensions sont comprises entre deux ouvertures d de tamis définissant un intervalle.

Pourcentage massique de refus :

 rapport, exprimé en pourcentage, de la masse de matériau sec retenu par un tamis d’ouverture d, à la masse totale initiale de matériau sec passant à travers le tamis de maille.

Pourcentage massique d’un tamisas :

 rapport, exprimé en pourcentage, de la masse sèche du passant à travers un tamis d’ouverture d, à la masse totale initiale de matériau sec passant à travers le tamis de maille.
Le pourcentage massique de tamisas est désigné par : 100 – r .

Courbe granulométrique :

 représentation du pourcentage massique p des différents tamisas en fonction de la dimension nominale d’ouverture des tamis.

Dimension nominale d’ouverture à N pour cent(dn) :

 dimension interpolée sur la courbe granulométrique pour laquelle le pourcentage massique p de tamisas est égal à N pour cent.

Facteur d’uniformité : 

sur le passant au tamis de 63mm, rapport des dimensions des mailles de tamis pour lesquels il y a respectivement 60% et 10% de passant :
Cu = d60 / d10

Facteur de courbure :

 sur le passant au tamis de 63mm, rapport des dimensions des mailles de tamis défini par :
Cc = d30² / d10 . d60
= Cu (d60 / d10)² 

IV. Equipement nécessaire:

Ce sont des tamis (fig.1) qui sont constitués d’un maillage métallique définissant des trous carrés de dimensions normalisées. Les passoires, qui comportent des trous ronds percés dans une tole, ne sont plus utilisées actuellement. Pour un travail aisé et aux résultats reproductibles  il est conseillé d’utiliser une machine à tamiser électrique qui imprime un mouvement vibratoire à la colonne de tamis.
La dimension nominale des tamis est donnée par l’ouverture de la maille, c’est-à-dire par la grandeur de l’ouverture carrée. Ces dimensions sont telles qu’elles se suivent dans une progression géométrique de raison √10, depuis le tamis 0.08mm jusqu’au tamis 80mm. Pour des ouvertures inférieures à 0.08mm, l’analyse granulométrique n’est pas adaptée et l’on procède par sédimentérie.
L’existence antérieure de passoires (trous ronds) a conduit à une double classification des tamis et des passoires, tout en conservant pour chaque famille d’appareil la même progression géométrique des ouvertures. Afin d’éviter toute ambiguïté  un tamis et une passoire équivalents ont été désignés par un même numéro de module. Les dimensions nominales normalisées des tamis, seul appareils actuellement, sont les suivantes :

Analyse granulométrique 

VI. Description de l’essai Analyse granulométrique :

Le matériau séché, de masse M, est versé sur une série de tamis choisis de telle manière que la progression des ouvertures soit croissante du bas de la colonne vers haut. En partie inférieur, on dispose un tamis de 0.08mm sur montant un fond étanche afin de récupérer les éléments fins qui passant à travers cette tamis.
On considère que le tamisage est terminé lorsque les refus ne varient pas de plus de 1% entre deux séquences de variations de la tamiseuse.
Le refus du tamis ayant la plus grande maille est pesé. Soit R1 la masse de ce refus.
Le refus du tamis immédiatement inférieur est pesé. Soit R2 la masse du refus deuxième refus.
La somme R1+R2 représente le refus cumulé sur le deuxième tamis.
Cette opération est poursuivie pour tous les tamis pris dans l’ordre des ouvertures décroissantes. Ceci permet de connaitre la masse des refus cumulés Rn aux différents niveaux de la colonne de tamis. Le tamisa présent sur le fond de la colonne de tamis est également pesé. Soit P sa masse.
La somme de rafus cumules mesurés sur les différents tamis et du tamisa sur le fond (fillets) doit coïncider avec le poids de l’échantillon introduit en tète de colonne. La perte éventuelle de matériaux pendant l’opération de tamisage ne doit pas excéder plus de 2ù du poids total de l’échantillon de départ

Analyse granulométrique 

V. Résultat de l’essai Analyse granulométrique  :

Après l’ échantillonnage la masse de l’échantillon est M = 1kg
Le résultat de l’analyse granulométrique est représenté sur le tableau suivant : 

Analyse granulométrique 

On a :
S = Rn + P = 991.5 + 7,5 = 999g
La perte = ((M – S ) / M).100 = ((1000 – 999) / 1000).100 = 0.1% < 2%
Alors le résultat de tamisage est acceptable.

VI. L’analyse de résultat de l'Analyse granulométrique  :

Traçage de la courbe granulométrique.

Analyse granulométrique 

Le tamisas sur le tamis 80μ = 0.85% < 50% il s’agite d’un sol grenu.
Le tamisa sur le tamis 2mm = 80%
Le pourcentage des éléments compris entre 80μ et de 2mm est de 
80 – 0.85 = 79.15% > 50% il s’agite d’un sol sable
De la courbe on a : D10 = 0.18 D30 = 0.35 D60 = 0.8
On à :
Le tamisa sur le tamis 80μ = 0.85% < 2% seul symbole
Cu = d60 / d10 = 4.44 → Cu < 6
Cc = d30² / d10 . d60 
= Cu (d60 / d10)² = 0.85 
→ Cc <1 et Cc >3
Alors on trouve que le sol est : sable mal gradué

VII. Courbe granulométrique :

•  Importance de la composition granulométrique :

Les propriétés physiques et mécaniques du béton dépendent de beaucoup de facteurs. Généralement on souhaite obtenir un béton résistant, étanche et durable. Pour atteindre ce but, il faut :
* Que le béton à l’état frais soit facile à mettre en œuvre et à compacter (pour réduire la porosité).
* Un maximum de granulats par unité de volume de béton (pour réduire la quantité de pâte liante nécessaire pour remplir les vides, tout les vides devant être remplis de pâte liante).
* Un minimum de surface spécifique (pour réduire la quantité d’eau de gâchage et obtenir un rapport C/E plus élevé).
* Il faut choisir Dmax aussi grand que le permet la dimension minimum de la pièce a bétonner et l’encombrement des granulats.
* La proportion de chaque dimension des grains doit étre choisie de façon à remplir les vides laissés par les grains des dimensions supérieures.
* Il faut réduire la teneur en éléments fins au minimum requis pour obtenir une bonne maniabilité et une une bonne compacité.
Les courbes granulométriques apporteront quelques éléments de réponses à ces conditions.
La condition essentielle pour obtenir le moins de vides possibles (meilleure compacité) dans un mélange de sable et gravillon est de : 35ù de sable de 0/5 et 65% de gravillons 5/20.

Analyse granulométrique 

Les courbes granulométriques des différents granulats peuvent être déterminées par l’essai de l’analyse granulométrique (nf p 18-560).
L’essai consiste à classer les différents grains constituant l’échantillon en utilisant une série de tamis, emboîtés les uns sur les autres, dont les dimensions des ouvertures sont décroissantes du haut vers le bas. Le matériau étudié est placé en partie supérieure des tamis et classement des grains s’obtient par vibration de la colonne de tamis.
On considère que le tamisage est terminé lorsque le refus ne varie pas de plus de 1% entre deux séquences de vibration de la tamiseuse. On trace la courbe granulométrique sur un graphique comportant en ordonnée le pourcentage des tamisas sous les tamis dont les mailles D sont indiquées en abscisse selon une graduation logarithmique.
Le poids des tamisa successifs permet de déterminer les pourcentages du tamisa à chacun des tamis utilisés,

Analyse granulométrique 

La courbe correspondant à ce sable normal, est présentée sur la figure, sur lequel ont été également portées les courbes des sables très fins et grossiers ainsi que celles de graviers. La forme des courbes granulométriques apporte les renseignements suivants :
Les limites d et D du granulat en question ;
La plus ou moins grande proportion d’éléments fins, par exemple la courbe située au-dessus de celle du sable normal correspond à un sable à majorité de grains fins et c’est l’inverse pour celle située en dessous. En effet, ces trois sables 0/5 mm mais les proportions de grains fins (<0,5 mm par exemple) sont pour chacun d’eux : 25%, 45% et 60% ;
La continuité ou la discontinuité de la granularité ; par exemple, les courbes de sable sont continues mais la courbe du gravier 5/31,5 présente une discontinuité, en effet le palier s’étendant de 10 à 20mm signifie que le granulat en question ne pas de grains compris entre 10 et 20 mm.

VIII. classification des granulats par Analyse granulométrique :

On trie les granulats par dimension au moyen de tamis (mailles carrées) et de passoires (trous circulaires) et on désigne une classe de granulats par un ou deux chiffres. Si un seul chiffre est donné, c’est celui du diamètre maximum D exprimé en mm ; si l’on donne deux chiffres, le premier signe le diamètre minimum d, des grains et le deuxième le diamètre maximum D.
Un granulat est caractérisé du point de vue granulaire par sa classe d/D. lorsque d est inférieur à 2mm, le granulat est désigné 0/D. il existe cinq classes granulaires principales caractérisées par les dimensions extrêmes d et D des granulats rencontrées (norme NFP18-101) :
Les fines 0/D avec D ≤ 0.08mm,
Les sables 0/D avec D ≤ 6.3mm,
Les gravillons d/D avec d ≥ 2mm et D ≤ 31.5mm,
Les cailloux d/D avec d ≥ 20mm et D ≤ 80mm,
Les graves d/D avec d ≥ 6.3mm et D ≤ 80mm,
Il peut étre utile dans certains cas d’écrire la classification suivante :

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Source: http://adf.ly/1PAMRk 

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