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sujet:
Etude de quelque essais réalisés sur
les matériaux de construction
Par : AMRANI Salim
Ce travail a été réalisé à
l'aide de différents documents du laboratoire de bâtiments et
travaux publics « NBR Centre » à Casablanca et ceci
en Juillet 2009.
On trouvera par la suite différents modes
opératoires ou notices provenant de la norme Marocaine ou
Française
Pour la construction, le matériau principal utilise est le
béton armé, ce dernier nécessite plusieurs essais pour
connaitre par exemple la résistance a la compression ou a la
traction.
Généralités sur le béton
armé:
Le béton armé est un
matériau composite constitué
de béton et d'acier qui allie la résistance à la
compression du béton à la
résistance à la traction de
l'acier. Il est utilisé comme matériau de
construction , notamment pour le génie civil.
Principe de fonctionnement du béton
armé:
Le béton est un matériau peu cher, qui
résiste bien à la compression mais très mal à la
traction.
L'acier est un matériau qui résiste aussi bien
à la compression qu'à la traction mais bien plus cher que le
béton.
Dans une structure en béton armé, les aciers
principaux sont positionnés dans les parties tendues de béton
pour compenser la mauvaise résistance du béton en traction.
Les premiers ouvrages en béton armé utilisaient des
barres d'acier doux lisses, par la suite les barres furent constituées
d'acier haute adhérence comprenant des aspérités et ayant
une meilleure résistance.
Parmi les essais réalisés sur le béton
armé ou autres essais concernant les matériaux, le sol et le sous
sol on trouve:
· Teneur en des sols et tout venants
· Limites d'Attberg
· Pénétromètre dynamique
· Pénétromètre statique
· Essai a l'odomètre
· Essai de porosité
· Vitesse de son
· Détermination de la masse volumique réelle
et du coefficient d'absorbation d'eau
· Corps creux en béton pour planchers de béton
armé
· Détermination de la valeur de bleu de
méthylène d'un sol ou d'un matériaux rocheux par l'essai a
la tache
· Analyse granulométrique des sols et tout venant
· Analyse granulométrique des sols ,méthode
par sédimentation
· Cisaillement rectiligne-Cisaillement direct
· Essai oenométrique
· Mesure de la pression de gonflement
· Essai Proctor modifie
· Essai Proctor standard
· Resistance a la compression
· Equivalent de sable
· Teneur en eau des granulats
· Qualifications des fines-Essai au bleu de
méthylène
· Dureté Los Angeles
· Détermination de la résistance a
l'usure(micro-Deval)
· Essai Deval
· Détermination de la masse volumique d'un
matériau en place
· Densité hydrostatique
· Densité apparente
Essai pour béton frais
Essai d'affaissement
Mode opératoire:
ü Humidifier le moule et le plateau de base, puis placer le
moule sur le plateau/la surface de base horizontal(e).
ü Maintenir fermement le moule en place pendant le
remplissage, en le solidarisant par les deux pattes de fixation ou par appui
vertical sur les deux parties de base
ü Remplir le moule en trois couches, chacune correspondant
approximativement , après serrage, au tiers de la hauteur du moule.
ü Piquer chaque couche 25fois avec la tige de piquage.
Repartir les coups uniformément sur la section de chaque couche. Pour la
couche inferieure, il est nécessaire d'incliner légèrement
la tige et de donner approximativement la moitie des piquages avec des coups en
spirale jusqu'au centre.
ü Piquer la deuxième couche et la couche
supérieure, chacune sur toute son épaisseur, de sore que la tige
pénètre légèrement dans la couche sous jacente.
ü Lors du remplissage et du compactage de la couche
supérieure, mettre en excès de béton au dessus du moule
avant de commencer le piquage.
ü Si lors du piquage de la couche supérieure apparait
un manque de béton en dessous du bord supérieure du moule,
ajouter du béton pour avoir toujours un excès. Apres avoir pique
correctement la couche supérieure, araser le béton suivant le
bord supérieur du moule en effectuant un mouvement de sciage et de
roulage a laide de la tige de piquage.
ü Enlever le béton qui s'est écoulé sur
le plateau/la surface de base. Démouler le béton en soulevant
verticalement la moule avec précaution.
ü L'enlèvement du moule doit se faire en 5s a q0s par
une remontée verticale régulière sans imprimer au
béton un mouvement latéral ou de torsion.
ü L'ensemble des opérations, depuis le début
du remplissage jusqu'à l'enlèvement du moule , doit être
réalisé sans interruption et termine en moins de 150s.
ü Immédiatement après avoir retirer le moule ,
mesurer l'affaissement (h) en déterminant la différence entre la
hauteur du moule et le point le plus haut du corps d'épreuve
affaisse.
Résultat de l'essai:
L'essai n'est pas valable que sil conduit a un affaissement
normal réel, c'est a dire un affaissement pour lequel le béton
reste , dans l'ensemble , intact et symétrique.
Si l'éprouvette se cisaille , un autre échantillon
doit être pris et la procédure recommencée.
Si deux essais consécutifs montrent un cisaillement du
béton dans la masse de l'éprouvette, le béton ne
présente pas la plasticité ni la cohésion
nécessaires pour que l'essai soit applicables.
Enregistrer l'affaissement réel (h) a 10mm prés.
Rapport d'essai (peut changer selon le
laboratoire) :
Le rapport d'essai doit comprendre en général:
· L'identification de l'échantillon
· Le lieu d'exécution de l'essai
· La date et l'heure de l'essai
· Le type d'affaissement- réel/cisaillement
· L'affaissement réel mesure a 10mm près
· Tout écart par rapport a la méthode
d'échantillonnage normalisée
· La déclaration, par la personne techniquement
responsable de l'échantillonnage, indiquant qui a été
réalisé conformément a la présente norme.
Essai: Blocs en bétons de ciments pour murs et
cloisons
MODE OPERATOIRE:
Ce mode opératoire est déduit de la norme marocaine
NM 10-1-009.
I-Porosité totale:
Effectuer l'essai sur 3 des 15 échantillons
prélevés dans le lot
1. Placer les éprouvettes a l'étuve a 70C jusqu'a
poids constant P
2. Laisser refroidir pendant au moins 6h
3. Immerger les partiellement pendant 4h, puis les immerger
entièrement jusqu'à ce que le poids après essuyage reste
constant, soit P' le nouveau poids
La porosité totale en pourcentage sera donne par
P=(P'-P) /P *100.
II-Stabilité:
1. Effectuer l'essai sur les 3 éprouvettes sur lesquels on
a effectue l'essai de porosité
2. Laisser refroidir pendant au moins 6h
3. Immerger les partiellement pendant 4h, puis les immerger
entièrement pendant 20h
4. Répéter les étapes 1,2 et 3 dix fois pour
les éprouvettes
5. Sécher les éprouvettes a l'étuve a
70C jusqu'au poids constant
6. Brosser toutes les faces de l'éprouvette, et la peser
soit P10s son poids
La stabilité s'exprime par le rapport donne en pourcent
S=P10s /Ps* 100.
III-Essais mécaniques a l'écrasement:
1. Conserver les 12 éprouvettes restantes pendant 48h au
moins dans un local a labri.
2. Déterminer la section brute minimale des blocs.
3. Appliquer l'enduit sur la face d'appui et la face pose, dans
le cas d'essai rapide remplacer l'enduit par deux feuilles de carton de 2mm
d'épaisseur.
4. Placer l'éprouvette, dans la position que
l'élément aurait occupe dans l'ouvrage, entre les plateaux de la
presse. Utiliser de préférence une vitesse d'écrasement
de 0,5 MPA/s, soit le repère vert.
La résistance mécanique est exprimée par
R=C/Sb pour les blocs pleins R=C/Sb * Sa/Sn pour les blocs
creux.
Essai: Confection et conservation des éprouvettes
pour essais de résistances
Mode opératoire:
Préparation et remplissage des moules:
Si une rehausse de remplissage est utilisée , la
quantité de béton destinée a remplir les moules doit
être suffisante pour qu'il reste, après serrage, une couche de
béton dans celle-ci, ayant une épaisseur de 10 % a 20%
de la hauteur de l'éprouvette.
Les échantillons doivent être serres en au moins
deux couches, mais l'épaisseur dune couche ne doit pas dépasser
100mm.
Serrage du béton:
Serrage mécanique:
· Serrage par aiguille vibrante:
La vibration doit être appliquée durant le temps
minimal nécessaire au serrage a refus du béton.
Toute vibration excessive doit être évitée,
afin de ne pas provoquer une diminution de l'air entraine.
· Serrage par table vibrante:
La vibration doit être appliquée durant le temps
nécessaire au serrage a refus du béton, il est
préférable que la moule soit fixe ou maintenu fermement contre
cette table , toute autre vibration excessive doit être
évitée, afin de ne pas provoquer une diminution de l'air
entraine.
· Serrage manuel avec tige de piquage ou barre de
piquage:
Les coups appliques par cette tige ou cette barre doivent
être uniformément repartis sur toute la section du
récipient , il faut veiller a ce que la tige de piquage ou la barre de
piquage ne vienne pas en contact brutal avec le fond du récipient lors
du serrage de la première couche, et ne pénètre pas
sensiblement dans une couche précédente, Le béton doit
être soumis a au moins 25 coups par couche, Apres serrage de chaque
couche, afin d'éliminer les bulles d'air emprisonne mais par l'air
entraine, tapoter a la surface et que les traces laissées par la tige ou
la barre de piquage disparaissent.
Arasement
· En cas d'utilisation dune rehausse de remplissage ,
celle-ci doit être enlevée immédiatement après le
serrage.
· Le béton se trouvant au dessus du bord
supérieur du moule doit être enlevé au moyen de deux
truelles ou taloches en acier , par un mouvement de sciage de
l'extérieur vers l'intérieur, puis la surface doit être
soigneusement arasée.
Marquage
· Les éprouvettes doivent êtres marquées
sans endommagement de façon claire et durable.
· Des enregistrements doivent permettre de garantir
l'identification de l'éprouvette depuis le prélèvement
jusqu'a l'essai.
Conservation des éprouvettes:
· Les éprouvettes doivent rester dans la moule et
être protégées contre les chocs, les vibrations et la
dessiccations pendant un minimum de 16h et un maximum de 3jours, a la
température de 20 C + 5 C
· Apres démoulage , les éprouvettes doivent
être entreposées dans l'eau jusqu'au moment de l'essai , a une
température de 20 C + 2 C , ou dans une chambre a 20 C + 2
C et une hygrométrie relative >= 95%.
Transport des éprouvettes
Toute perte d'humidité et tout écart par rapport a
la température de conservation requise doivent être évites
lors du transport , en plaçant par exemple des éprouvettes dans
de la sciure humide, ou en les enfermant dans des sacs en plastique contenant
de l'eau.
---------------------------------------------------------------------Le
rapport d'essai doit contenir les informations suivantes:
· Identification précise de l'échantillon
soumis a l'essai.
· Date et heure de confection de l'éprouvette avant
le démoulage , avec notamment la durée et les conditions de
conservation.
· Détails sur la conservation des éprouvettes
avant le démoulage.
· Méthode de conservation des éprouvettes
après le démoulage.
· Tout écart par rapport a la méthode
normalisée de confection et conservation de l'éprouvette ou des
éprouvettes.
· Déclaration de la personne techniquement
responsable, indiquant que les éprouvettes ont été
préparés conformément a la présente norme.
Essai: Canalisation en béton arme et non
armé
Le laboratoire d'essais fournit généralement une
feuille comportant:
· Vérification des dimensions: Selon la
section droite ou gauche, pour chaque section on vérifie
l'épaisseur de la paroi et le diamètre.
· Dimension des abouts(males ou femelles)
· Resistance mécanique
· Observations
Essai: Détermination de l'indice de
rebondissement
Mode opératoire:
Ce mode opératoire est déduit de la norme
européenne NF EN 12 504-2
(P 18-445)
Surface d'essai
-La surface d'essai doit être d'environ 300um
-L'épaisseur minimale des éléments de
béton soumis a l'essai doit être de 100mm.
-Eviter les zones présentant des nits de cailloux , des
écaillages, une texture grossière ou une porosité.
-Poncer au moyen de la pierre a polir les surfaces jusqu'à
ce quelle soient lisses.
-Eliminer toute trace humide constatée a la surface du
béton.
Exécution de l'essai:
Réaliser 4 relevés sur l'enclume de calibrage,
noter les:
1. Maintenir fermement le scléromètre de
manière a permettre a la tige de frapper perpendiculairement la surface
d'essai.
2. Augmenter progressivement la pression exercée sur la
tige jusqu'au déclenchement du choc.
3. Réaliser 20 mesures , Enregistrer l'indice de
rebondissement.
4. Enregistrer la position et l'orientation du marteau a chaque
série d'essai. La distance minimale entre deux essais de choc doit
être de 25mm.
5. Examiner chaque empreinte laissée sur la surface, et si
le choc provoque l'écrasement ou la perforation dune surface proche d'un
vide d'air, le résultat ne doit pas être prise en
considération.
6. Réaliser 4 relevés sur l'enclume de calibrage,
enregistrer. Comparer aux valeurs relevés avant essai, En cas de
différence= > Nettoyer et calibrer le scléromètre,
puis refaire la série d'essais.
Si la valeur de rebondissement (Ra) diffère
considérablement de la valeur nominale de 80, utiliser la formule
suivante pour interpréter le résultat d'essai:
R = (somme(r) \n)*(80\Ra)
· n=nombre de lectures faites sur le béton
· Ra=valeur de rebondissement du
scléromètre
· Somme(r)=somme des valeurs de rebondissement du
scléromètre
Cette formule peut être utilisée
jusqu'à >=72
Quand les valeurs sont inferieurs, le scléromètre
doit être nettoyer et réglé.
Expression des résultats:
Corriger si nécessaire les lectures effectues afin de
prendre en compte l'orientation du marteau.
Arrondir la valeur selon le tableau suivant:
|
Inclinaison de l'instrument
|
Valeur lue sur l'instrument
|
|
10
|
20
|
30
|
40
|
50
|
60
|
|
45 degrés vers le haut
|
-----
|
-3,5
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
45 degrés vers le bas
|
+
|
+
`
|
+
|
+
|
+
|
+
|
L'indice de rebondissement est la valeur médiane de
l'ensemble des lectures exprimée sous forme de nombre entier
Si plus de 20 % de l'ensemble des lectures effectues sur une
surface d'essai donnée différent de la valeur médiane de
plus de six unités, l'ensemble des lectures doit être
écarté.
Essai: Resistance a la compression des
éprouvettes cylindriques
Mode opératoire :
Ce mode opératoire est déduit de la norme
française P18-455
I-Préparation et positionnement des
éprouvettes:
1. Essuyer toute humidité excessive de la surface de
l'éprouvette.
2. Essuyer les plateaux de la machine et retirer toute particule
ou corps étranger.
3. Centrer l'éprouvette sur le plateau sur le plateau
inferieur avec une précision de + 1,6mm
II-Mise en charge:
1. Sélectionner une vitesse constante de chargement dans
la plage 0.2 a 1 MPa\s, soit une valeur égale a 170 sur le cadence
mètre.
2. Appliquer la charge sous choc et l'accroitre de façon
continue a la vitesse constante sélectionnée jusqu'a la rupture
de l'éprouvette.
3. Enregistrer la charge maximale obtenue et la noter sur la
liste d'écrasement.
III- Evaluation des types de ruptures
La résistance a la compression est donnée par
l'équation suivante:
fc= F \Ac
où
· fc la résistance en compression exprimée en
mégapascals.
· F la charge maximale exprimée en Newton.
· Ac l'aire de la section de l'éprouvette sur
laquelle la force de compression est appliquée.
Essai Carreaux et dalles céramiques
Détermination de l'abondissement d'eau
Mode opératoire:
Sécher les éprouvettes dans l'étuve
regelée a (110+5)C, jusqu'à masse constante, c'est a dire
, jusqu'à ce que l'écart de masse entre deux pesées
successives effectuées a 24h d'intervalle soit inferieurs a 0.1%.
Laisser refroidir les carreaux jusqu'à température
ambiante dans le dessiccateur contenant du gel de silice ou autre agent
desséchant approprie, l'emploi des acides est exclu.
Peser chaque éprouvette et noter les résultats avec
la précision indiquée au tableau suivant :
Imprégnation par l'eau :
Méthode par
ébullition :
-Placer les carreaux en position verticale, sans contact entre
eux , dans l'appareil chauffant rempli d'eau, de façon que le niveau
d'eau au dessus et en dessous des carreaux soit de 5cm.
-Maintenir le niveau d'eau au dessus des carreaux a 5 cm pendant
toute la durée de l'essai. Porter l'eau à ébullition et la
maintenir en ébullition pendant 2h.
-Retirer ensuite la source de chaleur et laisser refroidir les
carreaux jusqu'à température ambiante tout en les maintenant
complètement immerges, pendant 4h + 15mn.
-Mouiller la peau de chamois et l'essor a la main, la placer sur une surface
plane et sécher légèrement chaque face de chacun des
carreaux tour a tour. Tamponner les surfaces a relief avec la peau de
chamois.
-Immédiatement après cette opération , poser
chaque carreau et noter les résultats avec la même
précision que celle utilisés pour les masses
séchées.
Méthode par immersion sous vide :
-Placer les carreaux en position verticale, sans contact entre
eux, dans la chambre a vide.
-Etablir un vide (100+ 1)kPa tout en maintenant le
vide.
-Introduire suffisamment d'eau pour recouvrir les carreaux sur
une hauteur de 5cm.
-Relâcher le vide et laisser les carreaux immerges pendant
15mn.
-Mouiller la peau de chamois et l'essor a la main.
-La placer sur une surface plane et sécher
légèrement chaque face de chacun des carreaux tour a tour.
-Tamponner les surfaces a reliefs avec la peau de chamois.
-Immédiatement après cette opération, peser
chaque carreau et noter les résultats avec la même
précision que celle utilisée pour les masses
séchées.
Pesée hydrostatique :
-Apres imprégnation sous vide des éprouvettes,
déterminer la masse m3 a 0.01g prés, par pesée
hydrostatique pour chacune des éprouvettes.
-Effectuer la pesée en
plaçant l'échantillon dans un anneau métallique, un
harnois ou un panier suspendu a un bras de balance.
-Avant de de
peser, tarer la balance en immergeant l'anneau, la harnois ou le panier a la
même profondeur que celle utilisée pour le mesurage avec
l'éprouvette en place.
Le rapport d'essai doit contenir en général les
indications suivantes :
1. Référence à la présente partie de
l'ISO 10545
2. Description des carreaux
3. Pour chaque caractéristique déterminée,
résultats obtenus pour chaque carreau individuel.
4. Pour chaque caractéristique déterminée,
valeur moyenne.
Essai : Analyse granulométrique, méthode
par tamisage a sec après lavage
Analyse et étude de l'essai :
On essaiera d'expliquer en quoi consiste l'essai dune
manière générale.
Le sol est un mélange de grains de formes et de tailles
différentes. L'analyse granulométrique a pour
objet de déterminer la distribution en poids des particules suivant
leurs dimensions. Cette classification permet l'identification du
matériau et prévoie quelques propriétés du sol.
Principe de l'essai
L'essai consiste à classer les différents grains
constituants l'échantillon en utilisant une série de tamis,
emboîtés les un 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
les classements des grains s'obtiennent par vibration de la colonne de
tamis.
Matériel nécessaire
Des tamis dont les ouvertures carrées, de dimension
normalisée, sont réalisées soit à partir d'un
maillage métallique, soit par perçage d'une tôle. Les
passoires, qui comportent des trous ronds percés dans une tôle, ne
sont plus utilisées actuellement. Pour un travail d'essai aux
résultats reproductibles, il est conseillé d'utiliser une machine
à tamiser électrique qui comprime un mouvement vibratoire
horizontal, ainsi que des secousses verticales, à la colonne de
tamis.
La dimension nominale de 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, depuis le tamis 0.08 mm jusqu'au tamis 80
mm. Pour des ouvertures inférieures à 0.08 mm, l'analyse
granulométrique n'est pas adaptée et l'on peut procéder
par sédimentométrie. L'existence antérieure de passoires
(trous ronds) a conduit à une double classification de 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, seuls appareils utilisés actuellement, sont les suivantes
:
Dimensions nominales des tamis
Conduite de l'essai
Cet essai peut s'appliquer pour des granulats non souillés
par une fraction argileuse significative. Il est alors impératif de
prendre toutes les précautions nécessaires pour que les
éléments fins, présents dans l'échantillon, ne soit
pas perdus.
Pour les échantillons pollués par une fraction
argileuse, il est nécessaire de procéder par voie humide.
L'échantillon ainsi préparé est alors séché
à ( 110 #177; 5 )°C. Après refroidissement il est
pesé jusqu'à masse constante ( masse M 2 ). Le tamisage à
sec peut alors être réalisé.
Dimension de tamis utilisés
Pour les sables, on utilisera en général les tamis
de modules 20, 23, 26, 39, 32, 35, 38. Pour les matériaux plus
grossiers, tous les tamis au-delà du module 38 seront
utilisés.
Préparation de l'échantillon
La quantité à utiliser doit répondre
à différents impératifs qui sont contradictoires:
- Il faut une quantité assez grande pour que
l'échantillon soit représentatif.
- Il faut une quantité assez faible pour que la
durée de l'essai soit acceptable et que les tamis ne soient pas
saturés et donc inopérants.
Dans la pratique, la masse à utiliser sera telle que : M =
0,2 D avec M, masse de l'échantillon en Kg et D diamètre du plus
gros granulat exprimé en mm.
Remarque
Le matériau sera séché à
l'étuve à une température maximale de 105 °C. On
emboite les tamis les uns sur les autres, dans un ordre tel que la progression
des ouvertures soit croissante du bas de la colonne vers le haut. En partie
inférieure, on dispose un fond étanche qui permettra de
récupérer les fillers pour une analyse complémentaire. Un
couvercle sera disposé en haut de la colonne afin d'interdire toute
perte de matériau pendant le tamisage.
On appellera tamisat le poids du matériau passant à
travers un tamis donné et refus le poids de matériau retenu par
ce même tamis.
Le matériau étudié est versé en haut
de la colonne de tamis et celle-ci entre en vibration à l'aide de la
tamiseuse électrique. Le temps de tamisage varie avec le type de machine
utilisé, mais dépend également de la charge de
matériau présente sur le tamis et son ouverture. Un
étalonnage de la machine est donc nécessaire. On considère
que le tamisage est terminé lorsque les refus ne varient pas de plus de
1 % entre deux séquences de vibrations de la tamiseuse.Le refus du tamis
ayant la plus grande maille est pesée. Soit R1 la masse de ce
refus 
Colonne de tamis
Le refus du tamis immédiatement inférieur est
pesé avec le refus précédent. Soit R2 la masse
du deuxième refus. Cette opération est poursuivie pour tous les
tamis pris dans l'ordre des ouvertures décroissantes. Ceci permet de
connaître la masse des refus cumulés Rn aux différents
niveaux de la colonne de tamis. Le tamisat présent sur le fond de la
colonne dutamis est également pesé.
La somme des refus cumulés mesurés sur les
différents tamis et du tamisat sur le fond (fillers) doit coïncider
avec le poids de l'échantillon introduit en tête de colonne. La
perte éventuelle de matériaux pendant l'opération de
tamisage ne doit pas excéder plus de 2% du poids total de
l'échantillon de départ.
Les résultats peuvent
être présentés selon l'exemple suivant :
Tableau 3.1.2 : Dimensions nominales des tamis. 
Expression des résultats de la courbe
granulométrique
Les pourcentages des refus cumulés, ou ceux des tamisats
cumulés, sont représentés sous la forme d'une courbe
granulométrie en portant les ouvertures des tamis en abscisse, sur une
échelle logarithmique, et les pourcentages en ordonnée, sur une
échelle arithmétique. La courbe est tracée de
manière continue et ne peut pas passer rigoureusement par tous les
points.  Fig. Courbe granulométrique d'un
sable
Mesure du Coefficient d'aplatissement des granulats
But de l'essai
L'élaboration des bétons de ciment, ainsi que la
réalisation des corps de chaussées et des couches de roulement,
nécessitent de n'utiliser que des granulats ayant une forme assez
ramassée, à l'exclusion des granulats plats. En effet, ceux-ci ne
permettent pas de réaliser un béton très compact, et, par
ailleurs, en technique routière, ils ne peuvent être
utilisés car ils conduisent à des couches de roulement trop
glissantes.
La détermination du coefficient d'aplatissement est l'un
des tests permettant de caractériser la forme plus ou moins massive des
granulats.
Matériel nécessaire
Fig. 3.2.1 Tamis à fentes
Le coefficient d'aplatissement s'obtient en faisant une double
analyse granulométrique, en utilisant successivement, et pour le
même échantillon de granulat.
· Une série de tamis normalisés à
mailles (Essai 3.1),
· Une série de tamis à fentes de largeurs
normalisées
Forme d'un granulat et coefficient d'aplatissement
La forme d'un granulat est définie par trois grandeurs
géométriques:
· La longueur L, distance minimale de deux plans
parallèles tangents aux extrémités du granulat,
· L'épaisseur E, distance minimale de deux plans
parallèles tangents au granulat,
· La grosseur G, dimension de la maille carrée
minimale du tamis qui laisse passer le granulat. Le coefficient d'aplatissement
A d'un ensemble de granulats est le pourcentage pondéral des
éléments qui vérifient la relation : 
Fig. 3.2.2: Forme d'un granulat
Principe de l'essai
L'essai consiste en une double opération de tamisage :
Le tamisage classique sur une colonne de tamis normalisés
à mailles carrées afin de séparer les granulats en une
succession de classes granulaires d/D dont les dimensions sons telles que D =
1,25d.
De ce fait, les classes de grosseurs G ainsi définies sont
telles qu'elles suivent la progression géométrique des ouvertures
des tamis utilisés au cours de l'analyse granulométrique.
Les différentes classes granulaires d/D ainsi
isolées sont tamisées une à une sur une grille à
fentes parallèles d'écartement e=d/1,58 (ce qui correspond aussi
à : E=d/2).
On peut donc associer à chaque classe granulaire d/D un
tamis fente correspondant de largeur E, ce qui permet de définir des
coefficients d'aplatissement Ai partiels. Il est ensuite possible de
déterminer un coefficient d'aplatissement global A.
La correspondance entre classes granulaires d/D et grilles
à fentes de largeur E est donnée dans le tableau suivant
Correspondance entre classes granulaires d/D et largeur E
des grilles à fentes utilisées 
Conduite de l'essai
On opère, comme dans l'analyse granulométrique,
avec un échantillon représentatif de masse M 0,2D, D -
étant le diamètre maximum des granulats en millimètres, et
M la masse de l'échantillon, exprimée en kg.
L'échantillon est tamisé sur un tamis de 4 mm
d'ouverture et le refus de masse M0, qui est pesé au gramme
près, est utilisé pour la détermination de A.
Le tamisage est effectué de telle manière que
l'essai 3.1 et chaque fraction d/D est pesée au gramme près, puis
tamisée sur le tamis à fentes d'écartement E correspondant
(tableau 3.2.1).
Le passant à travers chaque grille est pesé au
gramme près.
Expression du coefficient d'aplatissement A
Pour une classe granulaire d/D donnée, on peut
définir un coefficient d'aplatissement partiel.
avec Mgi = masse de la classe granulaire
d/D,
Mei = masse passant à travers le tamis à
fentes d'écartement E correspondant.
Le coefficient d'aplatissement global A s'exprime en
intégrant les valeurs partielles déterminées sur chaque
classe granulaire :
Il faut que la perte de matériaux pendant le tamisage soit
telle que
M0 étant la masse de l'échantillon d/D
écrêté de sa fraction 0/0,4 mm.
Modèle de feuille de calculs
Mode opératoire
Analyse granulométrique NF P18-560
Coefficient aplatissement NF P 18-561
Analyse granulometrique , méthode par tamisage a sec
après lavage
Déduit de la norme française P94-056
I)Température de séchage
Sols insensibles => T de séchage 105 C
Sols sensibles => T de séchage 50
I I)Prise d'essai
1)effectuer une prise d'essai de façon a obtenir une masse
de tamisât au tamis dm supérieur ou égale a celle
donnée dans le tableau ci-dessous
dm est la dimension minimale d'ouverture du plus grand tamis a
maille carrée utilise
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Tamis dm(um)
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400
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500
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630
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800
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Masse du sol(g)
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20
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50
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100
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150
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Tamis dm(um)
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5
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6,3
|
8
|
10
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12,5
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16
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20
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25
|
31,5
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40
|
50
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63
|
80
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Masse du matériau en kg
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0,3
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0,4
|
0,5
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0,8
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1,2
|
2
|
3
|
5
|
8
|
12
|
20
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30
|
50
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Masse minimale de tamisât nécessaire en fonction de
la dimension de maille du tamis.
2)Eliminer les éléments de dimension
supérieur a dm (éventuellement après brossage afin de
récupérer les éléments fins).
3)Peser le refus au tamis dm, noter la dimension approximative
des plus gros éléments.
III) Fonctionnement de l'échantillon
dc est la dimension nominale d'ouverture du tamis a maille
carrée sur le passant du quel est effectuée un fractionnement.
IV-Traitement du refus au tamis d'ouverture dc
1. Laver le refus au tamis dc en le remuant et en le brossant .
Recueillir tout le tamisât (T) .
2. Sécher le refus jusqu'à ce que la masse du
matériau ne varie pas de plus de 2/1000 entre deux pesées
successives effectues a un intervalle de temps t qui est au minimum 1h pour un
étuvage a 50 C, m1 ou m2 ou m3.
3. Tapisser la totalité du matériau
séché a travers une colonne d'au moins 3 tamis d'ouverture de
maille décroissante du haut vers le bas entre dm et dc.
4. Remuer soigneusement le matériau a la main.
5. Ajouter le tamisât obtenu au tamis d'au tamis(I),
l'ensemble est note (II).
6. Peser le refus du premier tamis utilise d'ouverture de maille
inferieur a dm, soit R1 sa masse.
7. Ajouter le refus du tamis immédiatement inferieur et
peser l'ensemble , soit R2, poursuivre la même opération pour tous
les tamis jusqu'au tamis d'ouverture dc
Rc est le refus cumule au tamis a maille d'ouverture dc
V-Traitement du passant au tamis d'ouverture dc
1. Apres décantation du tamisât (T), soutirer l'eau
claire sans entrainer d'éléments fins.
2. Evaporer l'eau en excès a une température ne
dépassant pas 50 C , tout en e veillant a ne pas laisser sécher
complètement.
3. Ajouter le matériau encore humide a (II).
4. Malaxer la totalité des tamisâts afin
d'obtenir 1 mélange homogène puis peser , soit (mh) sa
masse.
5. Procéder a un premier prélèvement , peser
soit (mhl) sa masse. La masse mhl doit être conforme au tableau1 pour un
tamisa d'ouverture de maille dc.
6. Sécher et peser, soit ms1 sa masse, l'intervalle de
temps t entre deux pesées successives de masse séchées ms1
est au minimum de 4h pour un étuvage a 105C et 8h pour un étuvage
a 50h.
7. Procéder a un deuxième prélèvement
du matériau, peser soit sa mh2 sa masse.
Brosser le avec de l'eau , la durée du trempage avec
éventuellement un malaxage périodique dépend de la nature
du matériau et peut varier de quelques heures a plus dune journée
.
si la masse mh2 du matériau inferieur a celle
donnée dans le tableau1 utiliser le matériau de masse ms1.
8. Passer l'échantillon humide a travers une colonne
constituée d'au moins deux tamis .
Le tamis inferieur est de 80 um d'ouverture de maille
9. Laver le matériau, lorsque le refus sur 1
tamis est propre, verser le dans un récipient.
10. Poursuivre la même opération sur le tamis
jusqu'à ce que l'eau s'écoulant soit claire.
11. Apres avoir rassemble tous les refus . laver
soigneusement tous les tamis afin de récupérer la totalité
des particules.
Evacuer l'eau excédentaire en évitant une perte de
matériau
12. Sécher les éléments de la classe
(80um, dc).
L'évaporation de l'eau est terminée
lorsque la masse du matériau ne varie pas plus de 2/ 1000 entre
deux pesées successives effectues chaque fois après un intervalle
de temps qui est au minimum 1h (étuvage a 105 degrés Celsius) et
2h (étuvage a 50 degrés Celsius ).
13. Peser soit ms2 sa masse
14. Passer la totalité du matériau a travers une
colonne de tamis constituée par au moins quatre tamis entre les seuils
de 80um et dc.
15. Agiter manuellement la colonne , puis reprendre les tamis
un a un
16. Retirer le tamis supérieur, le munir
éventuellement d'un couvercle et le placer sur un fond de tamis ,
l'opération de tamisage consiste a agiter ce tamis a la main avec des
secousses régulières sur la monture
Le tamisage est ensuite tourne de 90 degrés dans le plan
horizontal et le mouvement reprend.
Le tamisage est terminé sur un tamis lorsque la
quantité du matériau le traversant en une minute est inferieur a
1/1000 de la masse séchée du matériau
17) Peser le refus au tamis d'ouverture la plus grande
immédiatement inferieur a dc.
18) Peser les refus cumules successifs, soit r1 le refus
cumule.
19) Peser le refus cumule (ms4) et le tamisât (ms3) sil
existe au tamis d'ouverture de maille 80 um.
EXPRESSION DES RESULTATS
1. Calculer le facteur d'échantillonnage b pour la
fraction granulométrique (0,dc) le b est donne avec la formule suivante
b=mb/mha
2. Déterminer le refus cumule R équivalent sur le
tamis d'ouverture d <= dc .
R=Rc+b.r1 si dc = dc
= > Rc=0 et b=1
Rc désigne la masse des refus cumules sur le tamis
d'ouverture dc.
3.Calculer la masse séchée du matériau ms ,
elle est donnée par l'expression ms=Rc+mh(mh1/mh2).
4.Déterminer le pourcentage massique de refus pour chaque
ouverture, le pourcentage est donnée par (100-p)=100R/ms.
5.Calculer le pourcentage massique du passant pour chaque
ouverture de tamis.
Le pourcentage massique de passant est p=100/(1-R/ms).
6.Calculer le support des masses (ms2-ms4)/ms2 et vérifier
sil est inferieur ou égal a 0.01.
Si le rapport (ms2-ms4)/ms2 est supérieur a 0.01 ,
recommencer le tamisage avec la même masse ms2.
7)Représenter graphiquement les résultats , la
courbe est constituée dune succession de segments don les
extrémités correspondent au pourcentage massique de refus ou de
tamisâts.
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