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Analyse granulométrie .pdf



Nom original: Analyse granulométrie.pdf
Titre: Les appareils de mesure
Auteur: Rolle

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ANALYSE GRANOLUMETRIQUE
1. DEFINITIONS

Granulat :

Matériau constitué de grain minéral de provenance naturelle ou artificielle. On
parle également de matériau grenu.

Granularité :

Ensemble des caractéristiques d’un matériau granulaire.

Granulométrie :

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 933 – 1. 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
1.259.
Les tamis sont également repérés par un numéro d’ordre appelé « module », selon une progression
arithmétique de raison 1.

1

G.MEBARKI| Séquence 6

Module
"M"

Ouverture
de tamis
en mm

50
49
48
47
46
45
44
43
42
41
40
39
38
37
36
35
34
33
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19

80
63
50
40
31,5
25
20
16
12,5
10
8
6,3
5
4
3,15
2,50
2,00
1,60
1,25
1,00
0,80
0,63
0,50
0,40
0,315
0,250
0,200
0,160
0,125
0,100
0.080
0,063

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.

G.MEBARKI| Séquence 6

2

Analyse granulaire par tamisage P 18-560

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

63
50
40
31.5
25
20
16
12.5
10
8
6.3
5
4
3.15
2.50
2
1.60
1.25
1
0.80
0.63
0.5
0.4
0.315
0.250
0.200
0.160
0.125
0.100
0.08
0.063
Passant au dernier « fond »
P=

Pourcentage refus
cumulés
100 (Ri / M1)

% tamisats cumulés
100 – 100 (Ri / M1)

Observations :

Rn + P =
100 [M2 – (Rn + P)] / M2 =

> 1%

3

G.MEBARKI| Séquence 6

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 = 1 448 + 4 = 1 452g
Ce qui signifie que les pertes dues aux imprécisions de mesures durant la manipulation
représentent : 1 456 – 1452 = 4g.
L’imprécision relative à l’échantillon vaut : 4 / 1 456 = 0.003 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 :

4
-

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%)

G.MEBARKI| Séquence 6

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

G.MEBARKI| Séquence 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 18 - 304
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 : 0.125 – 0.250 – 0.50 – 1.00 – 2.0 –
4.
-

Cette série représente un tamis sur trois à l’exception du tamis 0.063.
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.

G.MEBARKI| Séquence 6

6

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 18-304 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.


Dimension de tamis à repérer

Mesure à prendre

1

0.63. d

Tamisat cumulé, T’

2

d

Tamisat cumulé, T

3

D

Refus cumulé, R

4

1.56. D

Refus cumulé, R’

Condition à vérifier
T’<3% (si D >5mm)
T’<5% (si D <5mm)
1% <R<15% (si D < 1.56d)
1% <R<20% (si D > 1.56d)
1% <R<15% (si D < 1.56d)
1% <R<20% (si D > 1.56d)
R’=0

Il existe 5 classes granulaires principales (Norme NF P 18-101) :
- 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

G.MEBARKI| Séquence 6

Ouverture
Module "M" de tamis
Appellations
en mm
Moellons (concassés) ou Galets (roulés)
50
80
49
63
Pierres
Gros
48
50
(concassées)
47
40
Cailloux
Moyen
46
31,5
(roulées)
45
25
Fin
44
20
43
16
Gros
42
12,5
Gravier
41
10
ou gravillon
Moyen
40
8
39
6,3
Fin
38
5
37
4
36
3,15
Gros
35
2,50
34
2,00
33
1,60
32
1,25
31
1,00
Moyen
30
0,80
Sables
29
0,63
28
0,50
27
0,40
26
0,315
25
0,250
24
0,200
Fins
23
0,160
22
0,125
21
0,100
20
0,080
Fines ou farines ou fillers

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