Granulométrie Répartition des particules d’un sol suivant leur diamètre équivalent. 2 essais permettent d’établir la granulométrie d’un sol: Granulométrie par tamisage Pour les graviers et sables. Granulométrie par sédimentation Pour les sols à grains fins* Les dépôts sont généralement constitués de mélanges de sol. En effet, ils sont presque toujours constitués de particules de grosseurs différentes. Pour bien décrire un sol, il faut donc connaître sa GRANULOMÉTRIE. L’essai le plus important et un des plus fréquent en laboratoire. 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. Pour les sols constitués principalement de particules fines  pas de sédimento pour procéder a la classification mais plutot utiliser les limites des consistances (plus précis). L’essai de sédimentation sera vu plus tard.

Granulométrie par tamisage Distribution des particules du granulat selon leur dimension. Essai : Fractionner le matériau en plusieurs classes de particules ayant une grosseur semblable à l’aide d’une série de tamis à mailles carrées. Peser les refus. Analyse granulométrique – BNQ – 040 & 350 Comme impensable de compter les particules présentes dans chaque classe  on mesure la masse des particules qui ont passé au travers des mailles du tamis supérieur, mais qui sont retenues sur le tamis inférieur  Peser les refus. Refus : les particules retenues sur un tamis. Tamisats : les particules traversant un certain tamis. Pour l’analyse granulométrique, on doit séparer les granulats en 2 grandes catégories : Gros granulats : Moins de 50% traverse un tamis de 5 mm; et/ou La portion d’un granulat retenue sur le tamis de 5 mm. Granulats fins : Ceux dont les particules traversent entièrement le tamis de 10 mm ET au moins 50% traverse le tamis de 5 mm; et/ou La portion d’un granulat traversant le tamis de 5 mm.

Méthodologie Séparer les granulats en 2 fractions : Gros granulat : retenu par le tamis 5 mm Granulat fin : traversant le tamis 5 mm Tamisage par voie humide du granulat afin de déterminer la quantité de particules traversant le tamis 80 m. Déposer les granulats lavés sur le tamis supérieur d’une série normalisée. Agiter les tamis et recueillir le refus de chaque tamis pour la pesée. Tamisage par voie humide  tamisage à l’eau, i.e. par lavage. BNQ 350 % traversant le 80 µm = (Minitiale sèche – Maprès lavage sèche) / Minitiale sèche Pourquoi tamiser par lavage ? Particules fines ( 80µm) peuvent s’accrocher aux parois du tamis si le tamisage est fait à sec  c ‘est donc pour cette raison que l’on utilise de l’eau. Important de déterminer la quantité de particules fines car peuvent être considérer comme des substances nuisibles (sable à béton) / ou requises (noyau de barrage). Donc important de calculer cette quantité et de l’ajouter au fond du tamisage. Terme « Lavage » = tamisage par voie humide  élimination des particules ! Série normalisée : tamis rangés de haut en bas par ordre décroissant d’ouverture : 5 – 2.5 – 1.25mm ; 630 – 315 – 160 – 80µm.  un tamisage bien fait : perte  0.2% (i.e.  Minitial et Mfinal  0.2%)

Présentation des résultats sous forme de tableau Grosseur du tamis (mm) Refus sur tamis (g) Refus cumulé (%) Tamisats cumulés 10 100.0 5 21 4.2 95.8 2.5 38 59 11.8 88.2 1.25 92 151 30.3 69.7 0.630 99 250 50.1 49.9 0.315 104 354 70.9 29.1 0.160 87 441 88.4 11.6 0.080 26 467 93.6 6.4 Fond 3 + 29 = 32 499 Total Données : Lavage sur tamis 80µm : Minitiale avant lavage = 500 g Mfinale après lavage = 471 g Tamisage série normalisée : Minitiale avant tamisage = 471 g Mfinale après tamisage = 470 g Étapes : a) Quelle quantité de particules (g) ont traversé le tamis 80 µm ? Minitiale avant lavage – Mfinale après lavage = 500 – 471 = 29 g. b)Valeur à ajouter au fond : 29 g. c) Quelle quantité de particules (g) ont été perdues dans l’essai ? Mfinale après tamisage - Minitiale avant tamisage x 100 = Minitiale avant tamisage 470 – 471 = - 0.2% 471 d) Refus cumulé (en g) : ex : pour tamis 2.5 : 21 + 38 = 59 g. e) Refus cumulé (en%) : Refus cumulé / Refus total = 59 / 499 = 11.8% f) Tamisats cumulé (en %) : 100% - Refus cumulé = 100 – 11.8 = 88.2%

Présentation des résultats sous forme de graphique Avantages: + visuel  utilisation de papier semi-logarithmique En abscisse :  tamis (en mm et en µm) En ordonnée : tamisats (en %)

Types de courbes Uniforme ou serrée Étalée Discontinue Continue Particules ont presque toutes la même grosseur. Courbe verticale ou très peu inclinée. Étalée : Particules sont de grosseurs très variées. Très inclinée et recoupe une plus grande gamme de diamètres de particules. Discontinue : Manque des particules d’une certaine grosseur. Palier. Continue : Comporte des particules de toutes les grosseurs.

Interprétation de la courbe Proportion des types de sols Terminologie Exemples > 35 % Nom gravier, sable, silt, … 20% - 35% Adjectif graveleux, sableux, … 10% - 20% Un peu Un peu de silt, de sable, … < 10 % Des traces Avec des traces d’argile, de silt, … La courbe granulométrique permet de trouver les proportions respectives de chaque type de sol. Courbe A : Granulométrie tres étalée, qui contient: 35% de gravier 40% de sable 22% de silt 3% d’argile Sable graveleux, avec un peu de silt et des traces d’argile.

Interprétation des résultats Coefficient d’uniformité (Cu) Cu = D60 / D10 Permet de caractériser de façon quantitative l’étalement de la courbe granulométrique. Coefficient de courbure (Cc) Cc = (D30)2 / (D10 x D60) Permet de décrire la forme de la courbe granulométrique entre D10 et D60. Fait appel à la notion de diamètre effectif. Diamètre effectif : diamètre équivalent correspondant au % de passant placé en indice  déterminer à l’aide de la courbe granulométrique. D60 = diamètre effectif des particules qui correspond à 60% du passant. D10 = diamètre effectif des particules qui correspond à 10% du passant. D30 = diamètre effectif des particules qui correspond à 30% du passant.

Coefficient d’uniformité Catégories Cu  2 = granulométrie très serrée 2  Cu  5 = granulométrie serrée 5  Cu  20 = granulométrie semi-étalée 20  Cu  200 = granulométrie étalée 200  Cu = granulométrie très étalée Valeurs typiques Sable de plage : 2  Cu  3 Gravier argileux : 25  Cu  1000 Lorsque Cu  5 : sols qualifiés d’uniformes (difficile à compacter) Un Cu = 1 désigne un sol composé de particule ayant le même diamètre équivalent (des boules de billard). Plus le Cu est petit, plus la différence entre le D10 et D60 est faible, et plus le diametre équivalent des particules est uniforme (de meme grosseur). Plus le Cu est grand, plus la différence entre le D10 et D60 est grande, et plus il y a de particules de diametre équivalent différent.

Coefficient de courbure Cc est un indice que l’on utilise avec le Cu pour classifier les sols à gros grains. Permet de préciser la forme de la courbe. Valeurs typiques  Gravier : 1  Cc  3 et Cu  4 Sable : 1  Cc  3 et Cu  6  Sols biens gradués, i.e. présence d’une grande variété de diamètres. Lorsque 1  Cc  3 , la courbe granulométrique descend d’une façon assez régulière, indiquant ainsi la présence d’une grande variété de diamètres. Un Cc trop grand ou trop petit indique l’absence de certains diamètres entre les diamètres effectifs D10 et D60: la granulométrie est alors mal graduée. Exemple : la courbe B  le sol ne contient pratiquement pas de sable moyen (car la proportion de particules entre les tamis 1.25mm et 160um est tres petite (4%) NOTE : le Cu et Cc sont significatifs dans le cas de sols dont moins de 10% des particules passent le tamis 80µm. Dans les autres cas : présente moins d’intérêt.

Classification des sols à gros grains Basée sur les résultats de l’analyse granulométrique par tamisage (% tamisat): Classe principale: G (gravier) : 50% et + > 5 mm S (sable) : 50% et + < 5 mm Suffixe: W (well graded) : Cu > 4 ou 6 ; 1< Cc < 3 P (poorly graded) : autres cas W : well graded : granulométrie étalée et bien graduée, i.e. qui présentent une distribution réguliere des diverses grosseurs de particules, sans carence d’une grosseur particuliere. P : poorly graded : sol mal gradué. Le comportement des sols est bouleversé si la proportion de fines devient importante. Donc si % traversant le 80 um  12%  poursuivre la classification avec les limites de consistance sur la partie fine. Si % traversant le 80 um 5%  x  12%  symbole double qui traduit a la fois les caractéristiques de la courbe granulométrique et la nature de la fraction fine du sol. Exemple : GW-GC

Module de finesse (mf) Permet de caractériser la granulométrie des sables utilisés pour le béton. mf =  % de refus cumulés / 100 Les tamis à utiliser sont: 5 - 2.5 - 1.25 mm; et 630 - 315 - 160µm. Note: le tamis 80 µm n’est pas inclut dans le calcul. Un bon sable pour le béton : 2.0  Mf  3.4 Seulement sur les sables.

Fuseau granulométrique Définit 2 courbes limites à l’intérieur desquelles la granulométrie du matériau peut varier et convenir quand même aux usages pour lesquels on le destine.  Pour tracer un fuseau  à partir de plusieurs analyses granulométriques  on reporte sur un graphique les tamisats cumulés maximal et minimal relatifs à chaque tamis. Jusqu’à présent  matériau  caractérisé par 1 courbe granulométrique   Dans la réalité  granulométrie d’un matériau  varie dans le temps Donc préférable de parler  « D’ensemble de courbes granulométriques » pour caractériser un matériau  Fuseau granulométrique.

Fuseau granulométrique