ANALYSE GRANOLUMETRIQUE

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1 ANALYSE GRANOLUMETRIQUE 1. DEFINITIONS Granulat : Granularité : Granulométrie : Matériau constitué de grain minéral de provenance naturelle ou artificielle. On parle également de matériau grenu. Ensemble des caractéristiques d un matériau granulaire. Science ayant pour but de mesurer les dimensions et de déterminer la forme des grains. Elle permet de définir les granulats et de les classer d après la dimension de leurs grains. 1.1 Principes La granularité d un matériau est mesurée par un essai en laboratoire, l analyse granulométrique. Celui-ci consiste à classer les différents grains d un échantillon en utilisant une série de tamis ou passoires, emboîtés les uns sur les autres, dont les ouvertures sont décroissantes du haut vers le bas. L échantillon étant placé au sommet, la pile de tamis est vibrée. Les matériaux restant dans chaque tamis (refus) sont pesés puis convertis en %. Une courbe est tracée, c est la courbe granulométrique. Les conditions manipulations sont décrites par la norme NF EN Elle concerne les granulats du diamètre > 100 micromètre (0.001mm). 1.2 But global La résistance du béton dépend du dosage en ciment et de la qualité du ciment. Mais, elle dépend également de sa compacité, c est-à-dire de la proportion de matière que contient le béton. «Le gravier constitue la structure du béton, c est lui qui supporte et répartie les charges. Le sable s intercale entre les grains de gravier pour transmettre et répartir les charges entre ces grains de gravier. Le ciment en réagissant avec l eau se cristallise pour lier l ensemble». Mais il a également des vides d air entre ses constituants. L air ne résiste pas aux forces. L idée consiste donc à réaliser un béton avec le moins de vide possible. Il faut donc, réaliser un béton qui comporte le plus de matière solide possible, c est-à-dire un béton compact. 1.3 Les tamis Constitué d une toile métallique ou d une tôle perforée définissant des mailles de trous carrés. La taille des mailles est normalisée. Cette taille correspond aux termes d une suite géométrique de raison Les tamis sont également repérés par un numéro d ordre appelé «module», selon une progression arithmétique de raison 1. 1

2 Module "M" Ouverture de tamis en mm , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,063 Gros gravier Gravier moyen Sable 1.4 L échantillon Il faut que l échantillon analysé soit en quantité suffisante pour être mesurable et pas trop importante pour éviter de saturer les tamis. En pratique un échantillon de masse 0.3xD fonctionne bien. Il est essentiel que l échantillon soit sec (température de 105 maximum). 2. Analyse granulométrique Empiler la série de tamis suivant leur module croissant. Remarque : Il n est pas toujours nécessaire d utiliser tous les tamis. On peut n utiliser que les tamis 20 à 38 par exemple (analyse d un sable) ou une suite de tamis espacés de quelques modules, par exemple 38, 35, 32, 29 - Placer un récipient à fond plein (appelé fond étanche) sous le dernier module. - Fixer la série constituée sur le cadre vibrant. - Tamiser par vibration pendant 2 minutes. Peser les quantités de granulat refus (noté R) retenues dans chaque module et noter les résultats dans le tableau. 2

3 Analyse granulaire par tamisage P Opérateur : Désignation du matériau : préciser granulat «d/d» Date : Masse totale sèche : M1 = Masse sèche après lavage (fines) : M2 = Tamis ouverture en mm Masse des refus cumulés (Ri) en grammes Passant au dernier «fond» P = Rn + P = Pourcentage refus cumulés 100 (Ri / M1) Observations : % tamisats cumulés (Ri / M1) 100 [M2 (Rn + P)] / M2 = > 1% 3

4 2.1 La validité de l analyse granulométrique La somme des passants, Rn et P, ne doit pas différer de plus de 1% de la masse de M2. Pour ne pas fausser l analyse. Exemple : - La masse sèche d un échantillon prêt pour le tamisage M1 = 1 456g. - Après tamisage, le refus cumulé sur le dernier tamis de la série, c est-à-dire le tamis de plus petite maille, Rn = 1 448g - Dans le fond, il reste P = 4g. La masse totale sèche = = 1 452g - Ce qui signifie que les pertes dues aux imprécisions de mesures durant la manipulation représentent : = 4g. L imprécision relative à l échantillon vaut : 4 / = x 100 = 0.3%. La norme indique qu en dessous de 1% il n y a pas de conséquence sur l analyse. 2.2 Tracer de la courbe Elaboration de la courbe granulométrique : - On trace un repère orthonormé. - On place sur l axe des abscisses (horizontal) les modules. (M) - On place sur l axe des ordonnées (vertical) les tamisat en %. (T%) 4

5 2.3 Interprétation des résultats «QUALITE GRANULAIRE» Courbe 1 : Courbe 2 : Courbe 3 : Courbe 4 : Courbe granulométrique courante Granulat riche en éléments fins, pauvre en gros éléments. Granulat pauvre en éléments fins, riche en gros éléments. Courbe granulométrique discontinue. Remarque : Une granulométrie est discontinue lorsqu il manque plus de 3 granulats élémentaires consécutifs. Sinon elle est dite continue. La forme de la courbe permet d observer et d apprécier la qualité granulaire d un granulat au travers la continuité granulaire. Cette lecture est suffisante pour apprécier et classer les graviers. Il est nécessaire de pouvoir lire plus finement la granularité du sable. 5

6 3. Qualité granulaire des sables : fuseau et module de finesse Les fuseaux : Graphiquement, il est possible de représenter un secteur, appelé fuseau dans lequel la courbe granulaire du sable doit se situer pour vérifier le critère de qualité granulaire. Le module de finesse : NF P Analytiquement, le critère peut être vérifié par un nombre appelé module de finesse. Cette grandeur indique si un granulat comporte des grains plutôt fins, grossier. Il permet donc de détecter une discontinuité en début ou en fin de courbe et de définir une tolérance vis-à-vis de ces discontinuités. Le module de finesse FM d un granulat est défini par le 1/100 de la somme des refus cumulés, exprimés en pourcentage, sur les différents tamis de la série : Cette série représente un tamis sur trois à l exception du tamis Ces graphiques apparaissent en gras sur les feuilles graphiques. - Les sables de meilleure qualité granulaire pour les bétons vaut : 2.4 < FM < 3.2 L idéal étant 2.7 Un MF de 1.5 indique que le sable est trop fin, c est-à-dire qu il manque de gros grain pour faire du béton. 6

7 4. Classe granulaire La classe granulaire désigne, un granulat en indiquant son plus petit diamètre représentatif, «d» suivi de son plus grand diamètre représentatif, «D». Le granulat est appelé d/d (exemple gravier 5/25. d=5 et D=25. La connaissance de «d/d» est connue lorsque les granulats atteignent une représentativité de lorsque de 5% de son tamisât cumulés vers le début pour le «d» et vers le fin pour le «D». La norme NF P est plus précise. Elle détermine la classe granulaire en numérisant les critères de plus petits et de plus grands diamètre ainsi que le critère de représentativité. N Dimension de tamis à repérer Mesure à prendre Condition à vérifier d Tamisat cumulé, T T <3% (si D >5mm) T <5% (si D <5mm) 2 d Tamisat cumulé, T 1% <R<15% (si D < 1.56d) 1% <R<20% (si D > 1.56d) 3 D Refus cumulé, R 1% <R<15% (si D < 1.56d) 1% <R<20% (si D > 1.56d) D Refus cumulé, R R =0 Il existe 5 classes granulaires principales (Norme NF P ) : - Les fines 0/D D < ou = à 0,08 mm - Les sables 0/D D < ou = à 6,3 mm - Les gravillons d/d d > ou = à 2 mm et D < ou = à 31,5 mm - Les cailloux d/d d > ou = à 20 mm et D < ou = à 80 mm - Les graves 0/D D est compris entre 6,3 et 80 mm 7

8 Ouverture Module "M" de tamis en mm Appellations Moellons (concassés) ou Galets (roulés) Pierres Gros (concassées) Cailloux Moyen 46 31,5 (roulées) Fin Gros 42 12,5 Gravier ou gravillon Moyen ,3 Fin ,15 Gros 35 2, , , , ,00 Moyen 30 0,80 Sables 29 0, , , , , ,200 Fins 23 0, , , ,080 Fines ou farines ou fillers 8

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