Granulométrie par sédimentation

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1 Granulométrie par sédimentation
Permet d’estimer la distribution granulométrique des particules de silt et d’argile. On peut combiner une analyse granulométrique par tamisage avec une analyse par sédimentation. MAIS, la principale donnée obtenue est le % d’argile ( < 0.002mm). Avec les particules dont le diamètre est inférieur à 0.08 mm  physiquement impossible d’utiliser des tamis car particules sont trop petites (pas efficace)  analyse par sédimentation. Le sol sera donc tamiser afin de séparer les gros des fines: sur les gros: granulométrie par tamisage (vu plus tard); sur les fines: granulométrie par sédimentation. L’objectif de la sédimentation est de quantifier le % de silt et d’argile contenu dans le sol (leur proportion approximative) et non de classifier un sol. Lorsque l’on a un sol avec des « fines » (+ de 12%) : on n’utilise pas de valeurs déduites de la courbe granulométrique pour classifier un sol. on utilise plutôt les limites des consistances (plus précis).

2 Granulométrie par sédimentation (suite)
Principe  Loi de Stokes Relation entre: La vitesse de chute de particules sphériques dans un fluide. Le diamètre des particules. La densité des particules. La densité du fluide. La viscosité du fluide. V = K D2 Méthode qui fait appel à des notions de physique qui lient la vitesse de chute d’une sphère dans un liquide à son diamètre et sa densité, ainsi qu’a la densité et la viscosité du liquide : Plus le sol sédimente rapidement, plus les particules sont grosses (silt et sable fin). Plus le sol sédimente lentement, plus les particules sont fines (argile) V = KD2 V = Vitesse de chute D = Diamètre des particules K = constante pour densité du sol, viscosité et température de l’eau. La vitesse est liée au carré du diamètre. Mais si : sphère trop grosse : crée de la turbulence, donc pas précis. sphère trop petite : mouvement d’une feuille (trop long). Donc équation valable pour des particules de dimension : mm < d < 0.2 mm.

3 Méthodologie Préparer l’échantillon selon le type de sol.
Introduire un agent dispersant et mélanger la solution et le sol à l’aide d’un agitateur. Verser la suspension dans un cylindre de sédimentation de 1 litre et ajouter de l’eau distillée afin d’avoir une suspension totale de 1000 ml. 1) Taille de l’échantillon varie entre 40g et 100g; mais la masse maximum de silt et d’argile : 40g. Le delta correspond au reste du sol. Si le sol ne comprend que des particules fines, l’échantillon doit être tamisé sur le tamis 400m. 2) Objectif de l’agent dispersant : séparer les particules d’argile les unes des autres. Laisser reposer le sol 16hrs afin d’atteindre la saturation complète. Mélanger de 30 à 40 sec pour un sol à gros grains contenant des fines, et 1 à 5 min pour les sols à grains fins.

4 Méthodologie (suite) Boucher et agiter vigoureusement le cylindre pendant 1 minute puis le déposer dans un endroit stable et exempt de vibration. Noter le temps de départ de la sédimentation. Mesurer la concentration et la vitesse de chute des particules de sol à l’aide d’un hydromètre après des temps suggérés de 2, 5, 15, 30, 60, 120, 240 et 1440 min. Le cylindre doit être renverser de bas en haut à plusieurs reprises. Temps de départ: instant précis où le cylindre a été déposé. Mesurer la température à chaque fois que l’on mesure la concentration. La concentration est mesurée avec un HYDRO-DENSIMETRE : mesure la quantité de sol en suspension. Ractuel = concentration en g/l. Selon Stokes: plus les particules sont fines, plus le sol reste en suspension longtemps, plus la concentration reste élevée.

5 Analyse des résultats D = K (L / ti)1/2 D = diamètre des particules
K = coefficient de température et de densité du sol. L = profondeur effective (cm) ti = temps (min) But : trouver le diamètre des particules en suspension à chaque lecture à l’hydro-densimètre. Selon la loi de Stokes : L / t = Vitesse exprimée en cm/min K = pour tenir compte de la différence de densité et de température p/r à la calibration (tableau 6.4) HYDRODENSIMETRE: Calibré pour un sol ayant une densité = 2.65 dans une solution de 1000ml, à une température de 20oC (si différent  utiliser K). LECTURE: Ractuel = lecture sur l’hydro-densimètre en haut du ménisque L = utiliser le tableau 6.5 en corrigeant la lecture actuelle pour le ménisque (+1). La correction pour le ménisque : lecture dans l’eau (avec solution dispersante à 4%) sans sol afin de voir la hauteur du ménisque. Car une fois que le sol est ajouté, la suspension est trop opaque pour lire en bas du ménisque. Comme la calibration est à l’envers, on ajoute la correction (au lieu de la soustraire).

6 Analyse des résultats P = [(Rc)/Msec] x a x 100
P = % de passant (tamisat) Rc = Lecture de l’hydro-densimètre corrigée. Msec = masse sèche de l’échantillon a = facteur de correction pour la densité des sols. But : pour chaque diamètre, trouver le % de passant associé. Pour le calcul des passants  logique est simple car: « Pour chaque diamètre calculé, la lecture à l’hydro-densimètre donne le nombre correspondant de grammes de sol en suspension. Toutes les particules en suspension présentent donc un diamètre égal ou inférieur à celui qui a été calculé. Si plus gros, la particule a déjà calé au fond du cylindre. » Pour les calculs, on a besoin de Rc = lecture corrigée Rc = Ractuel – correction pour zéro + correction pour la température Ractuel = lecture en haut du ménisque sur l’hydro-densimètre Correction pour zéro : lecture dans un cylindre de contrôle pour tenir compte de l’impureté de l’eau (due a l’agent dispersant). Correction pour la température (tableau 6.3) a : correction pour la densité (tableau 6.2)

7 Analyse des résultats Avec les diamètres (D) et tamisats (P), on trace la courbe granulométrique. On détermine les proportions nécessaires pour combiner un tamisage et une sédimentométrie. % d’argile = % de passant pour D = 0,002mm