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Nom original: Méthode granulométrique.pdfTitre: INSTITUT AGRONOMIQUE ET VETERINAIRE HASSAN IIAuteur: LABO DE PHYSIQUE DU SOL

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INSTITUT AGRONOMIQUE ET VETERINAIRE HASSAN II
DEPARTEMENT DES SCIENCES DU SOL
LABORATOIRE DE PHYSIQUE

TP2

GRANULOMETRIE
La granulométrie est l'expression pondérale de la répartition des particules d'un
échantillon de sol, classées selon leur diamètre. Elle est le complément analytique de la notion
de texture. Les normes internationales définissent en classement les particules selon :
Argile
Limon fin
Limon grossier
Sable fin
Sable grossier

0 -2
µ
2 -50
µ
20 - 50
µ
50 - 200
µ
200 - 2000 µ

La détermination de la granulométrie est basée sur la vitesse de sédimentation des
particules en suspension dans un liquide

V = KR2

V = Vitesse
K = Constante
R = Rayon de la particule

En laboratoire, en utilisant 2 techniques : Mesures à profondeur constante (pipette Robinson
), mesures à profondeur variable (hydromètre de Boyoucos ). Il est parfois nécessaire
d'effectuer 2 prétraitements quelle que soit la méthode utilisée.

A. Prétraitements (facultatifs, selon les objectifs de l'analyse ).
1. Matériel
- Bain de sable
- Bêcher ou erlen meyer 500 ml
- Pèse substance
- Verre de montre
- Filtre Buchner, papier filtre, ...

2. Réactifs
- H2O2 15 vol
- H2O2 30 vol
- HC1 1/10
- HC1 1/5
- KC1 0.02N

3. Destruction de la matière organique :
Peser de 10 à 12g (texture équilibrée) ou de 20 à 25g (texture grossière ) de sol à l'aide
d'une pèse substance et les introduire dans un bêcher ou un erlen meyer de 500ml. Ajouter

20ml H2O2 15 vol et agiter de temps en temps, si la mousse formée (CO2) est trop abondante,
on peut la résorber par une à 2 gouttes de butanol. Lorsque le dégagement de CO2 est
terminé, on porte sur le bain de sable et on ajoute 10ml d'H2O2 30 vol. On recouvre d'un verre
de montre et on chauffe sans porter à ébullition, agiter de temps en temps. L'attaque est
terminée lorsque le surnageant est limpide et lorsque, seules, de petites bulles d'O2 se
dégagent. Porter alors à 100 °C pour évaporer H2O.
Pour les sols marocains avec des taux très faibles (1 - 2% ) de matière Organique, ce
traitement n'améliore pas les résultats.

4. Destruction du calcaire:
Traiter l'échantillon par 20ml d'HCI (1/10). Agiter régulièrement jusqu'à disparition du
dégagement de CO2 (soit fin de la réaction, soit épuisement de HC1 ). Ajouter alors 20ml
d'HC1 (1/5) et porter au bain de sable chaud pour terminer la décalcarisassions porter
éventuellement à ébullition.
L'excès d'HC1 peut s'effectuer de 2 manières :
a- Lavage avec l'eau distillée et siphonage du surnageant cette opération est répétée
plusieurs fois jusqu'à obtention d'un pH voisin de 7.
b- Transfert de la suspension sur un filtre Buchner garni d'un filtre et lavage par eau
distillée.
On peut refaire l'une ou l'autre de ces techniques par un dernier lavage avec KC1
0,02N et élimination de surnageant.
Là aussi, la destruction du calcaire n'est effectuée qu'à des d'analyses fines pour la
recherche en pédologie et géomorphologie. En physique des sols et pour des applications
agronomiques ou géotechniques, on ne détruit pas le CaCO3. Après ces 2 traitements, il
convient de déterminer le poids résiduel de l'échantillon pesé préalablement, soit " p" le poids
de sol après traitements.

B. Pipette de Robinson
1. matériel
- pipette de Robinson de 20ml reliée à l'eau
- éprouvette graduée à 1000ml
- capsules inoxydables ou en nickel
- thermomètre 0-60 °C, chronomètre,
- tamis 0.05 et 0.2mm
- pipette de 10 et 20ml
- mixer à couteau ou agitateur rotatif plan.

2. Réactifs
- Hexametaphosphate de Na à 50% (= calgon ) (dispersant ).

3. Mode opératoire
L'échantillon de sol est mis en suspension dans 200ml d'eau distillée auquel on ajoute
10 ou 20ml de calgon (sable = 10ml, texture équilibrée = 20ml ).
On agite mécaniquement quelques heures sur un agitateur rotatif ou on mixe à l'aide
d'un mixeur à couteau (à 65% de la vitesse maximale).
On transfert la suspension homogénéisée dans une éprouvette graduée à travers 2
tamis (0.200mm et 0.050mm) pour la séparation des sables et ne garder pour la sédimentation
que la fraction inférieure à 0.050mm. Le contenu de chaque tamis est transféré dans des
capsules tarées de 50cc que l'on met à sécher : Poids d et e respectivement pour les tamis (0.2
et 0.050mm) et on complète à l'eau distillée. On prépare de la même manière une éprouvette

graduée témoin contenant 10 ou 20ml de calgon à 50%° et 990 ou 980ml d'eau distillée. Dans
cette solution témoin on plonge un thermomètre.
L'éprouvette contenant la suspension du sol est agitée par retournement successif et
déposé sur la paillasse. O n déclenche immédiatement le chronomètre. Le prélèvement de
20ml, à l'aide de la pipette Robinson sont effectuées à 10cm de profondeur. Les temps de
prélèvement dépendent de la température et surtout de la dimension des particules que l'on
veut prélever.

Utilisation et manipulation de la pipette de Robinson :
voir démonstration au Laboratoire de Physique du Sol

a = Première aliquote : argile + limon fin .
La première aliquote est prélevée en fonction du temps indiquée dans le tableau de
sédimentation pour les particules < 50 µ. Les 20ml sont transférés dans une capsule tarée. On
sèche 24h à 105°C et pèse le poids.

b = Deuxième aliquote : argile
On procède de la même manière on se référant au temps indiqué dans le même tableau
2ieme poids.

c = Solution témoin
Prélever 2 * 20ml de la solution témoin à l'aide de la pipette de Robinson et sécher
pour connaître le poids exact de calgon pour une prise d'essai de 20ml : poids t1 et t2.
4. Résultats
Tous les résultats sont exprimés en pourcentage.
C. Hydromètre de Boyoucos (ASTM 152 H ).
L'hydromètre (ou densimètre) Boyoucos est constitué d'une tige graduée en g de sol /
litre surmontant un bulbe testé.
On considère que la lecture R effectuée correspond à la densité moyenne des
particules au niveau du centre du bulbe et, ce, à une profondeur L correspondant au
déplacement des particules après un temps de sédimentation t.
En conséquence, pour des temps
On disposera des lectures
Des profondeurs

t1..................ti...................tn
R1................Ri..................Rn
et
L1................Li..................Ln pour effectuer les calculs.

A : expression du % de particules

%i 

Ri  Tt
 100
ph

B : expression du diamètre moyen des particules

 i  1000 

30  t  Li

 1/ 2

g s  1

 1/ 2

 ti  1/ 2

Li et ti sont les données expérimentales et exprimées respectivement en cm et en minutes
Li = 16.3 - 0,1633. Ri
t est la viscosité de l'eau en cp : = f ( T° )
à
10°C
 = 0,01060
20°C
22°C
24°C
26°C

0,01005
0,00960
0,00910
0,00270

g est l'accélération due à la pesanteur = 080,7 cm / sec2
s est la densité des particules solides = 2.65
1 est la densité du liquide = 1.00
c- Expression graphique
A chaque temps de lecture ti corresponde un % et un i, en reportant chaque couple de
valeurs (i, % i ) sur un graphique semi-logarithmique, on obtient une courbe cumulative à
partir de laquelle on peut interpeller des % pour des valeurs déterminées de soient :
2 µ = argile
20 µ = limon fin
50 µ = limon grossier

1. Matériel
- hydromètre Boyoucous ASTM 15 2H
- éprouvette graduée à 1000ml
- Thermomètre, chronomètre
- tamis 18 et 24
- éprouvette graduée 100ml.

2. Réactifs
- Calgon 50‰

3. Mode opératoire
Dans le cas de l'hydromètre, la suspension est préparée à partir de 40g de sol (ayant
subi ou non les 2 prétraitements). Soit 40g sols auxquels on ajoute environ 100ml d'eau et
100ml de Calgon 50‰ .
Homogénéisation : voir pipette
On transfère la suspension dans une éprouvette graduée à 1000ml et on complète avec
de l'eau (on prépare de même un témoin soit 100ml de Calgon 50‰ et 900ml d’eau). La
suspension est agitée par retournement successif à la main et déposée sur le paillasse. On

déclenche le chronomètre et on introduit doucement l'hydromètre. On effectue les lectures P
aux temps suivants : 40" - 1' - 3' - 10' - 30' - 90' - 480mn
Le témoin permit de connaître la t° C et en y plongeant un hydromètre, la lecture RT
(densité due au calgon).

Tamisage = voir pipette.
5. Résultats
Voir ci-dessus pour argile, limon fin et grossier et pipette pour sables.
Cette méthode reste très lente et laborieuse et ne donne pas de bons rendements pour un
laboratoire d'analyse qui doit traiter des centaines d'échantillons par jour. Ceci a incité des
recherches à la modifier dans un but de simplification. Gee et Bauder ont proposé une
modification qui donné très bonne satisfaction et qui est utilisé au laboratoire d'analyse du
Département des Sciences du Sol.

D. Interprétation
Quelle que soit la méthode utilisée, on dispose pour l'échantillon de sol des valeurs :
% argile, % limon fin, % limon grossier,
% sable fin et % sable grossier.
A l'aide d'un triangle textural, on peut connaître le nom de la texture de l'échantillon en
reportant les valeurs :
% argile
% limon fin + limon grossier
% sable fin + % sable grossier.
Pour les applications plus fines (recherche) il est recommandé d'établir la courbe
granulométrique et d'en extraire les valeurs caractéristiques ( D50, De, ... ).

Particules de 0.002mm de diamètre
Température °C.

15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

Profondeur de décantation ou de
prélèvement en cm après:
8heures
7heures
6heures
8,8
7,7
6,6
9,0
7,9
6,8
9,3
8,1
7,0
9,5
8,3
7,2
9,8
8,6
7,3
10,0
8,8
7,5
10,3
9,0
7,7
10,5
9,2
7,9
10,8
9,4
8,1
11,0
9,7
8,3
11,3
9,9
8,5
11,5
10,1
8,7
11,8
10,3
8,9
12,1
10,6
9,1
12,3
10,8
9,3
12,6
11,0
9,5

Particules de 0.02mm de
diamètre
Temps de chute pour 10cm en
minutes-secondes.
5,27
5,19
5,10
5,03
4,55
4,48
4,41
4,34
4,28
4,22
4,15
4,10
4,04
3,59
4,54
3,48

TABLEAU DES TEMPS DE SEDIMENTATION POUR
LA FRACTION < 20  DERIVES DE LOI DE STOCKES
Masse spécifique réelle = 2.65 g/cm3
Profondeur de décantation = 10 cm

Température °C

Temps mn sec

Température °C

Temps mn sec

17.5
18.0
18.5
19.0
19.5
20.0
20.3
20.5
21.0
21.3
21.5
21.7
22.0
22.3
22.5

4 59
4 55
4 51
4 48
4 44
4 40
4 38
4 37
4 33
4 31
4 30
4 28
4 26
4 24
4 23

22.7
23.0
23.7
23.3
23.5
23.7
24.0
24.3
24.5
24.7
25.0
26.0
27.0
28.0
29.0
30.0

4 22
4 20
4 16
4 18
4 17
4 16
4 14
4 .13
4 12
4 .11
4.09
4.03
3.58
3.53
3.47
3.43

TABLEAU DES PROFONDEURS DE DECANTATION POUR
LA FRACTION < 2  DRIVERS DE LA LOI DE STOCKS (cm)
 s = 2.65 g/cm3 < 2 

Température
°C
20.0
20.5
21.0
21.5
22.0
22.5
23.0
23.5
24.0
24.5
25.0
26.0
27.0
28.0
29.0
30.0

T
4H 30mn
5.79
5.86
5.93
6.01
6.09
6.15
6.22
6.29
6.37
6.43
6.51
6.66
6.81
6.97
7.12
7.17

5H 00mn
6.44
6.52
6.59
6.68
6.75
6.83
6.91
6.98
7.08
7.15
7.24
7.40
7.56
7.74
7.91
8.08

E

M

P

5H 30mn
7.08
7.17
7.25
7.34
7.43
7.51
7.60
7.68
7.78
7.86
7.96
8.14
8.32
8.51
8.70
8.88

S
6H 30mn
8.37
8.47
8.57
8.68
8.78
8.88
8.98
9.08
9.20
9.29
9.41
9.62
9.83
10.06
10.28
10.50


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