Les matériaux de construction Filière: Génie civil.

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1 Les matériaux de construction Filière: Génie civil

2 CHAPITRE 1: GÉNÉRALITÉS

3 I- Définitions Un matériau est une matière première, à l’état brut, qu’on utilise pour fabriquer des objets divers.matière Un matériau peut être d’origine naturelle comme comme le caoutchouc, la soie, le bois, etc. ou artificielle, fabriqué par l'homme comme l'acier, le papier, le tissu, le verre, etc. On parle souvent de matériaux de construction pour désigner l'ensemble des matières utilisées dans le domaine de la construction.

4 Quatre grandes familles de matériaux peuvent être distinguées: Matériaux métalliques Galets Sable Matériaux organiques Matériaux minéraux Matériaux composites

5 Dans le domaine de la construction, les matériaux sont classés selon leur emploi dans l’ouvrage. Ainsi on distingue:  Les matériaux de structure qui ont la propriété de résister contre des forces importantes et d’assurer la stabilité de l’ouvrage: Pierres Terres cuites Bois Béton Acier, etc.  Les matériaux de protection qui ont la propriété d'enrober et de protéger les matériaux de construction principaux: Enduits Peintures Bitumes, etc

6 II-Propriétés des matériaux de construction La connaissance des propriétés des matériaux permet de prévoir leur capacité à résister sous des conditions diverses. Chaque matériaux possède des propriétés:  mécaniques (résistance à la compression, à la traction, à la torsion, la déformation, la plasticité…),  physiques (dimensions, densité, masse volumique, porosité…),  chimiques (résistance à la corrosion, aux acides…),

7  physico-chimiques (absorption, perméabilité, retrait et gonflement, etc)  thermique (la dilatation, la résistance et comportement au feu, etc…)

8 CHAPITRE II: LES GRANULATS

9 Granulats Sable

10 I- Définitions On appelle granulats des petits morceaux de roches, inertes ou actifs, destinés à réaliser des ouvrages de travaux publics, de génie civil et de bâtiments. Le granulat, est après l’eau, le produit le plus consommé. C’est l’ensemble des grains compris entre 0 et 125 mm dont l’origine peut être naturelle, artificielle ou provenant du recyclage. Les granulats pour béton sont définies suivant la norme NM 10.1.271 comme étant l’ensemble des grains de dimensions comprises entre 0 et 63mm.

11 Le terme agrégats, utilisé pour désigner les granulats, est donc impropre. En effet, un agrégat est un assemblage hétérogène de substances ou éléments qui adhérent solidement entre eux (le mortier ou le béton par exemple).

12 II-Origine des granulats Granulats NaturelsArtificiels Recyclés Transformation à la fois thermique et mécanique des roches et minerais démolition d’anciens ouvrages Aucun traitement autre que mécanique des roches et minerais

13 II- Les différents types de granulats Les granulats peuvent être classés selon leurs formes, leurs masses volumiques, ou leurs granulométries II-1. selon la forme des grains Les granulats Roulés Anguleux

14 Les granulats roulés sont souvent d’origine naturelles, provenant des rivières, des dunes, des mers… Leur forme est due au facteur de transport (eau, vent ou glace) que subissent ces granulats après leurs production par désagrégation des roches mères

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16 Les granulats anguleux un faible transport des grains après leurs production naturelle par désagrégation des roches mères un concassage de roches massives au niveau des carrières photo

17 II-2. Selon la masse volumique a- Granulats courants: Ce sont généralement les Basaltes, Quartzites, Grès, Porphyre, Diorite, granites, Schistes, Laitier. Les granulats sont dits courants lorsque leur masse volumique réelle MVR est supérieure ou égale à 2000 kg/m 3 ou t/m 3. Basalte Grès Diorite Granite

18 b- Granulats légers: Les granulats sont dits légers lorsque leur masse volumique réelle MVR est inférieure à 2 Mg/m 3 (ou t/m 3 ). Les granulats légers peuvent être d’origine naturelle comme par exemple la ponce, le pouzzolane (La pouzzolane est une roche d’origine volcanique à structure alvéolaire qu’on peut considérer comme un « laitier expansé » de lave. Sa couleur peut aller du brun-noir au rouge brique) ou la vermiculite, ou d’origine artificielle comme le laitier expansé, les granulats le mâchefer (le résidu solide de la combustion du charbon ou du coke dans les fours industriels ou bien encore de celle des déchets urbains dns les usines d’incinération)

19 Vermiculite Ponce Mâchefer Perlite

20 c- Granulats lourds: Les granulats lourds sont des granulats très denses, essentiellement employés pour la confection des bétons lourds utilisés pour la construction d’ouvrages nécessitant une protection contre les rayonnements produits, par exemple, dans les réacteurs et piles atomiques. On distingue par exemple:  La barytine, sa densité absolue est 4,2 à 4,7  La magnétite, sa densité absolue est 4,5 à 5,1

21 Magnétite Barytine

22 II-2. Selon la granulométrie Les granulats sont caractérisés par leurs dimensions. Chaque classe granulaire est définie par la plus petite «d» et la plus grande «D» dimensions qu’elle renferme. On parle alors d’une classe granulaire d/D. Ils sont ainsi répartis en tranches dimensionnelles qu’on appelle classes granulaires.

23 III- Qualités et caractéristiques des granulats III.1 - Caractéristiques physiques III.1.1- Granularité La granularité est la répartition dimensionnelle des grains dans un granulat, exprimée en pourcentage massique de matériau. Cette caractéristique est déterminée par analyse granulométrique par tamisage décrite par la norme NF EN 933-1.

24 Les masses des différents refus sont rapportés à la masse initiale sèche du matériau. Les pourcentages ainsi obtenus sont exploités sous forme de graphique (courbe d’analyse granulométrique) L’analyse granulométrique consiste à fractionner le matériau en différentes coupure au moyen de tamis. a- Principe de l’essai de l’analyse granulométrique

25 b- Appareillage nécessaire Tamis à toile tissée Tamis à tôle perforée une série de tamis placée sur la table vibrante Granulats à analyser

26 Un tamis est constitué d'une toile métallique ou d'une tôle perforée définissant des mailles de trous carrés Les tamis sont désignés la taille des mailles. Les tamis sont également repérés par un numéro d'ordre appelé module. Le premier tamis, 0,063 a comme module le numéro 19, le suivant le module 20 et ainsi de suite selon une progression arithmétique de raison 1 A chaque maille correspond un module et réciproquement Tamis 1,25mm de module 32

27 Tableau des correspondances module/maille

28 La série R20 est une série géométrique à raison de 20 √10 soit environ 1,12, ce qui donne donc le tableau suivant des tamis les plus utilisés : Lors d'une analyse granulométrique, les tamis de la série suivante compris entre d et D de la taille du produit désigné, doivent être utilisés en plus de tout autre tamis nécessaire : 0,063 mm ; 0,125 mm ; 0,250 mm ; 0,500 mm ; 1 mm ; 2 mm ; 4 mm ; 8 mm ; 16 mm ; 31,5 mm ; 63 mm ; 125 mm. Pour les essais nécessitant des tamis particuliers, ceux- ci doivent être choisis dans la série R20 spécifiée dans l'ISO 565.

29 On appelle refus la partie des grains retenue dans un tamis. Le refus cumulé représente tous les grains bloqués jusqu’au tamis considérer (les grains du tamis considéré plus les grains bloqués dans les tamis de mailles supérieures). Le tamisat ou passant désigne les grains qui traversent le tamis, c'est-à-dire les grains ayant des dimensions plus petites que celle du tamis en question. Les masses cumulées des différents refus sont exprimées en pourcentage par rapport à la masse initiale sèche de la prise d’essai de l’échantillon de granulat

30 b- Préparation des prises d'essai Opération de quartage Les échantillons doivent être réduits par quartage ou à l'aide d'un échantillonneur afin d'obtenir le nombre requis de prises d'essai.

31 Échantillonneur pour gravier La répétition en cascade de cette opération, en retenant à chaque opération le contenu de l'un des bacs, permet d'obtenir l'échantillon nécessaire, après trois ou quatre opérations identiques. Cet appareil de laboratoire, permet de diviser facilement en deux parties représentatives la totalité d'un échantillon initial, chaque moitié étant recueillie dans un bac de manière séparée.

32 Schéma d'une opération de répartition des matériaux en utilisant de l'échantillonneur La masse de chaque prise d'essai doit être conforme au tableau ci-dessous, pour des granulats de masse volumique comprise entre 2,00 Mg/m 3 et 3,00 Mg/m 3

33 d- Mode opératoire Sécher la prise d'essai en la portant à une température de (110 ± 5) °C jusqu'à masse constante. Laisser refroidir, peser et inscrire le résultat, soit M1 Cette masse M1 subira par la suite un lavage dans un tamis de 63µm pour évaluer la teneur des fines dans ce granulat. On poursuit le lavage jusqu'à ce que l'eau passant à travers le tamis de 63µm soit claire.

34 On récupère le refus du tamis de 63µm, on le sèche à (110 ± 5) °C jusqu'à ce que sa masse soit constante. On laisse refroidir, on pèse et on inscrit le résultat, soit M2. On agite la colonne, manuellement ou mécaniquement, puis on reprend un à un les tamis en commençant par celui qui présente la plus grande ouverture et on agite manuellement chaque tamis en s'assurant qu'il n'y a pas de perte de matériau, en utilisant, par exemple, un fond et un couvercle. L'expérience prouve que le lavage n'élimine pas nécessairement l'ensemble des fines. Il est donc nécessaire d'introduire un tamis de contrôle de 63µm dans la colonne. On verse le matériau lavé et séché (ou l'échantillon sec directement) dans la colonne de tamis. Cette colonne est constituée d'un certain nombre de tamis emboîtés, et disposés de haut en bas, dans un ordre de dimension de mailles décroissant, avec le fond et le couvercle.

35 Peser le matériau tamisé, restant dans le fond le cas échéant, et inscrire la valeur de sa masse soit P. L'exécution du tamisage sur un tamis peut être considérée comme achevée lorsque le refus ne change pas de plus de 1,0 %, en 1 min de tamisage. Peser le refus au tamis ayant la dimension de maille la plus grande et noter sa masse R 1. Effectuer la même opération pour le tamis immédiatement en dessous, et noter la masse du refus R 2 Poursuivre la même opération pour tous les tamis qui sont dans la colonne, afin d'obtenir la masse des différentes fractions de matériaux retenus et noter ces masses, R 3, R 4,... R i,...R n.

36 Analyse granulométrique par tamisage

37 Un récipient pour recueillir les granulats, est posé sur la balance. La balance est tarée. Le plus grand tamis est vidé dans le récipient. Sans vider le récipient, le tamis suivant est à son tour vidé dans le récipient. La balance indique le cumul des masses des granulats refusés dans chaque tamis Cette opération est reproduite ainsi de suite jusqu’au dernier tamis.

38 où : M1 est la masse séchée de la prise d'essai, en kilogrammes ; M2 est la masse séchée du refus au tamis de 63 mm, en kilogrammes ; P est la masse du tamisat restant dans le fond, en kilogrammes e- calcul et expression des résultats Pour chaque tamis, on calcule la masse du tamisat T i et on calcule les tamisats cumulés T c T i = M 2 -R i T c = ∑Ti On calcule le pourcentage cumulé des différents tamisats de la masse sèche d'origine M1 passant jusqu'au tamis de 63µm non compris. %T c = 100*T c /M 1 On calcule le pourcentage de fines (f) passant à travers le tamis de 63µm conformément à l'équation suivante ; f = 100* ((M 1 - M 2 ) + P)/M 1

39 Exemple d’une feuille d’essai

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41 On trace la courbe granulométrique sur un graphique comportant en ordonnée le pourcentage des tamisats sous les tamis dont les mailles D sont indiquées en abscisse selon une graduation logarithmique.

42 Exemple de courbes granulométriques obtenues par tamisage

43 Alors de ces courbes granulométriques on déduit : La classe granulaire du granulat analysé L’importance des différentes dimensions composant ce granulat (sable fin, moyen ou grossier) L’absence de certaines fractions granulaires induisant une discontinuité du granulat L’analyse granulométrique d’un sable nous permet de déterminer son module de finesse.

44 III.1.2- Module de finesse Le module de finesse est une caractéristique importante surtout en ce qui concerne les sables. Un bon sable doit avoir un module de finesse Mf compris entre 2,2 et 2,8; au dessous, le sable a une majorité d’éléments fins et très fins, ce qui nécessite une augmentation du dosage en eau, au dessus, le sable manque de fines et le béton y perd en ouvrabilité. Le module de finesse est égal au 1/100 de la somme des refus cumulés, exprimés en pourcentage, sur les tamis : 0.125 - 0.250 – 0.5 – 1 – 2 et 4mm Le caractère plus ou moins fin d'un sable peut être quantifié par le calcul du module de finesse (MF).

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46 Le tableau suivant définit des critères de classe de la finesse d’un sable.

47 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 des bétons très compacts, et, par ailleurs, en technique routière, ils ne peuvent être utilisés car ils conduisent à des couches de roulement trop glissante. III.2.3- coefficient d’aplatissement Selon leur origine, leur nature et leur mode d’élaboration, les granulats peuvent avoir des formes sphériques, cubiques, nodulaires, plates ou allongées. Ces caractéristiques, ainsi que l’état de surface des grains influent sur leur mise en œuvre. Le coefficient d’aplatissement des granulats permet de caractériser la forme des granulats dont la dimension est comprise entre 4 et 63 mm.

48 a- Principe de l’essai L’essai consiste a effectuer deux tamisages successifs : Un tamisage sur tamis permet de classer l’échantillon en différentes classes granulaires di/Di. Un tamisage des différentes classes granulaires di/Di, sur des grilles a fentes parallèles d’écartement : Di/2

49 b- Appareillage

50 Largeurs des fentes des grilles utilisées dans la mesure du coefficient d’aplatissement (dimensions en millimètres) Grille à fentes

51 Peser une masse M 0 de granulats. La masse de la prise d’essai doit être conforme aux valeurs indiquées dans le tableau ci- après. c- Mode opératoire Echantillonner le granulat à tester selon les modalités définies dans l’analyse granulométrique par tamisage. Sécher l’échantillon à l’étuve à 110 ± 5°C jusqu’à masse constante (la masse est considérée constante lorsque deux pesées successives séparées d’une heure ne différent pas de plus de 0,1 %) et laisser refroidir. Dans le cas d’une coupure d/D, éliminer tous les grains passant au tamis de d/2 (avec 4 mm au minimum), et ceux retenus au tamis de 1,4 D (avec 80 mm maximum).

52 Masse de la prise d’essai en fonction du D (mm)

53 Tamiser ensuite chaque classe granulaire sur une grille à fentes parallèles dont l’écartement E est déterminé dans le Tableau ci-après. Ce tamisage se fait manuellement. Tamiser la prise d’essai sur les tamis en suivant le procédé de l’analyse granulométrique par tamisage. Recueillir les différentes fractions d/D en prenant bien soin de récupérer chaque élément, et les peser au gramme près : soit Mg 1, Mg 2, Mg 3, etc, la masse de chaque classe granulaire ainsi obtenue. Peser, au gramme près, le passant sur la grille correspondant à chaque classe granulaire d/D : soit Me 1, Me 2, Me 3, etc, les valeurs sont obtenues en grammes.

54 Schéma de synthèse de la manipulation Exemple pour un granulat 8/16 roulé

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56 Un gravillon de forme favorable (sphérique, cubique, nodulaire) présente un coefficient d’aplatissement généralement compris entre 5 et 20 %. Un gravillon de forme défavorable (plate ou allongée) présente un coefficient d’aplatissement élevé compris entre 20 et 40 %. Dans l’industrie du béton, il est recommandé de ne pas dépasser la valeur de 20%, avec une tolérance maximale de 5 %.

57 III-2-4 Détermination de la propreté des sables D’une façon générale, l’utilisation de granulats pollués, influe beaucoup sur la qualité du béton en provoquant une baisse des résistances mécaniques et une augmentation du retrait, sans oublier un dosage en eau plus important un excès de fines (ensemble des grains passant au tamis de 80 µm) nécessite un dosage en eau plus élevé mais un manque de fines conduit à des bétons peu maniables, ségrégables et de faibles compacités.

58 L’essai consiste à faire floculer les éléments fins d’un sable mis en suspension dans une solution lavante puis, après un temps de mise au repos donné, à mesurer la hauteur des éléments sédimentés. a- Principe de la méthode Il est effectué sur la fraction du sable passant au tamis de 2 mm.

59 Un tamis, de 2 mm. Une balance, de résolution de 0,1 g. Deux éprouvettes cylindriques transparentes en matière plastique, diamètre intérieur 32 mm, hauteur 430 mm, munies de deux repères à 100 et 380 mm de la base. deux bouchons de caoutchouc s’adaptant sur les éprouvettes. Un entonnoir à large ouverture pour transvaser l’échantillon dans l’éprouvette cylindrique. Un piston tare de 1 kg ± 5 g. Un réglet métallique gradué, de 500 mm de longueur. Un flacon de 5 litres muni d’un siphon (placé à 1 mètre au dessus de la table de travail). Un tube laveur relié au flacon. Solution lavante pour équivalent de sable (solution toute prête : flacon de 125 ml à diluer dans l’eau distillée pour obtenir un volume de 5 litres). Un chronomètre, précision 1 seconde. Une machine d’agitation. b- Appareillage nécessaire

60 La Solution lavante est préparée en diluant (125 ± 1) ml de solution concentrée dans (5,00 ± 0,01) l de l'eau distillée ou déminéralisée. La Solution concentrée est composée des éléments suivants : a) chlorure de calcium cristallin, CaCl2.6H2O ou chlorure de calcium anhydre, CaCl2 ; b) glycérine à 99 % de glycérol, de qualité de réactif pour laboratoire ; c) formaldéhyde en solution, 40 % en volume, de qualité de réactif pour laboratoire ; d) eau distillée ou déminéralisée.

61 b- Appareillage nécessaire

62 Échantillonneur Machine d’agitation des éprouvettes Balance

63 c- Mode opératoire Echantillonner le sable à tester selon les modalités définies plus haut. Sécher l’échantillon à l’air, de manière à obtenir une teneur en eau comprise entre 1 et 2 %. Eviter de travailler avec un sable parfaitement sec pour éviter les pertes de fines. NB 1 / l’échantillon ne doit pas être séché à l’étuve. NB 2 / l’échantillon ne doit pas être séché totalement, et conserver une teneur en eau supérieure à 1 %. Tamiser le matériau au tamis de 2 mm. L’essai est réalisé sur la fraction 0/2 mm du sable. Prélever dans la fraction 0/2 mm, un premier échantillon destiné à la mesure de la teneur en eau. Prélever dans la fraction 0/2 mm deux autres échantillons destinés à l’essai d’équivalent de sable. Chacune de ces deux prises d’essai doit posséder une masse sèche équivalente à 120 g. La masse humide des deux prises d’essai à prélever est donc de 120 (1 + w/100) g (où w est la teneur en eau de la fraction 0/2 mm obtenue sur le premier échantillon).  Préparation des échantillons pour essai

64  Exécution de l’essai

65 Laisser reposer 10 minutes ± 1 minute.  Exécution de l’essai Remplir l’éprouvette de solution lavante jusqu’au premier repère de 100 mm. Verser progressivement à l’aide de l’entonnoir, la prise d’essai dans l’éprouvette puis frapper fortement à plusieurs reprises la base de l’éprouvette sur la paume de la main afin de déloger les bulles d’air et favoriser le mouillage de l’échantillon. Boucher l’éprouvette à l’aide du bouchon de caoutchouc et l’agiter par 90 cycles en 30 secondes, à la main ou mécaniquement (machine d’agitation). Retirer ensuite le bouchon, le rincer avec la solution lavante à l’aide du tube laveur au-dessus de l’éprouvette, rincer les parois de l’éprouvette puis enfoncer le tube jusqu’au fond de l’éprouvette.

66 Faire remonter les éléments fins, tout en maintenant l’éprouvette en position verticale en procédant de la manière suivante : l’éprouvette étant soumise à un lent mouvement de rotation, remonter lentement et régulièrement le tube laveur. Lorsque le niveau du liquide atteint le trait repère supérieur, relever le tube laveur de façon à maintenir le niveau de liquide à la hauteur du trait repère. Mesurer à l’aide du réglet la hauteur h 1 du niveau supérieur du floculat par rapport au fond de l’éprouvette Arrêter l’écoulement dès la sortie du tube laveur. Laisser reposer pendant 20 minutes ± 15 secondes. Descendre doucement le piston dans l’éprouvette, jusqu’à ce qu’il repose sur le sédiment. Pendant cette opération, le manchon coulissant prend appui sur l’éprouvette. Bloquer le manchon coulissant sur la tige du piston. Introduire le réglet dans l’encoche du manchon, amener le zéro contre la face inferieure de la tête du piston. Lire la hauteur h 2 du sédiment au niveau de la face supérieure du manchon. Recommencer ces opérations avec la 2 ème prise d’essai.

67 1 23 c- Mode opératoire

68 H1 H2

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70 d- Mesures

71 e- Expression des résultats Le résultat final est la moyenne des deux valeurs obtenues pour les deux prises d’essais. L’équivalent de sable SE exprimé en pourcentage est donné par la formule : SE = 100 × h 2 /h 1

72 f- Exemple de calcul

73 g- Résultats

74 III.2.5- Qualification des fines — Essai au bleu de méthylène (NM 10.1.141) Cet essai a pour objectif de déterminer la qualité des éléments fins d’un granulats. Il est basé sur la capacité de ces éléments fins à absorber du bleu de méthylène. Il est à noter que ce colorant étant préférentiellement fixé par les fines argileuses.

75 a- principe de l’essai Cet essai consiste à injecter successivement des doses élémentaires d’une solution de bleu dans un bain aqueux contenant la prise d’essai. L’adsorption est contrôlée après chaque ajout en effectuant une tâche sur un papier filtre. la valeur de bleu de méthylène noté MB s'exprime alors en gramme de colorant adsorbé par kilogramme de l'échantillon testé

76 Une prise d'essai de granulats est mise en suspension dans de l'eau. Des doses de la solution de bleu de méthylène sont progressivement ajoutées dans la suspension. L'adsorption de la solution par la prise d'essai est vérifiée après chaque addition en effectuant un test à la tâche sur du papier filtre. Lorsque du colorant libre est déceler de façon répété, le test est arrêté, la valeur de bleu de méthylène noté MB est calculée (s'exprime alors en gramme de colorant adsorbé par kilogramme de l'échantillon testé)

77 b- Appareillage Balance dont la portée permet de réaliser toutes les pesées avec une précision relative de 0,1% Chronomètre au 1/10 s Tamis de 2 mm Pissette de 500 ml Bêcher plastique de 3l Une burette de 100 ou 50 ml Papier filtre : grammage 95g/m2, épaisseur de 0,20mm, Vitesse de filtration 75, rétention de 8µmc Une baguette de verre Un agitateur à ailettes de 400 à 700 tr/min Une solution de bleu de méthylène de qualité médicinale à 10g/l

78 Baguette en Verre Solution de bleu de Méthylène Bécher Agitateur à ailettes Papier filtre Chronomètre

79 La prise d’essai est un échantillon contenant au moins 200 g de la fraction 0/2 mm, Verser (500 ± 5) ml d'eau distillée ou d'eau déminéralisée dans le bécher et ajouter la prise d'essai séchée en remuant bien avec une spatule. Remplir la burette de solution colorée au bleu de méthylène Régler l'agitateur sur la vitesse de 600 tr/min et positionner les ailettes à environ 10 mm du fond du bécher. Mettre en marche l'agitateur et déclencher le chronomètre, agiter le contenu du bécher pendant 5 min à (600 ± 60) tr/min, puis agiter continuellement à (400 ± 40) tr/min pendant la poursuite de l'essai. Poser le papier-filtre sur le dessus d'un bécher, ou d'un autre support approprié, de façon à ce que la plus grande partie de sa surface ne soit pas en contact avec du solide ou du liquide. c- Exécution de l’essai

80 Après une agitation de 5 min à (600 ± 60) tr/min, introduire dans le bécher une dose de 5 ml de solution de colorant; agiter à (400 ± 40) tr/min pendant au moins 1 min et effectuer un test à la tâche sur le papier filtre. Si après l'ajout des premiers 5 ml de solution de colorant l'auréole n'apparaît pas, effectuer une autre addition de 5 ml de solution de colorant, continuer à agiter pendant 1 min, et faire un autre test à la tâche. Si aucune auréole n'est visible, continuer à agiter, en alternant les ajouts de colorants et les périodes de mélange jusqu'à apparition d'une auréole. Lorsque ce stade est atteint, continuer à agiter et sans autre ajout de solution de colorant, effectuer des tests à la tâche toutes les minutes. Si l'auréole disparaît durant les quatre premières minutes, ajouter une autre dose de 5 ml de solution de colorant. Si l'auréole disparaît à la cinquième minute, ajouter seulement 2 ml de solution de colorant. Dans tous les cas, continuer l'agitation et les tests à la tâche jusqu'à ce qu'une auréole reste visible pendant 5 min. Enregistrer le volume total de solution de colorant V 1, ajouté pour obtenir une auréole qui est restée visible pendant 5 min, à 1 ml près.

81  Description du test à la tâche Après chaque injection de colorant, le test à la tâche consiste à prélever à l'aide de la tige de verre une goutte de la suspension et de la déposer sur le papier filtre. La tâche qui se forme est composée d'un dépôt central de matériau, en général d'une couleur bleu foncé, entouré d'une zone humide incolore. La quantité de suspension prélevée par la goutte doit permettre d'obtenir un dépôt dont le diamètre est compris entre 8 mm et 12 mm. Le test est considéré comme positif si, dans la zone humide, une auréole bleu clair persistante d'environ 1 mm apparaît autour du dépôt central.

82 Essai au bleu de méthylène - Vue du papier filtre et des tâches auréolées

83 Calcul et expression des résultats V 1 est le volume total de solution de colorant injectée, en millilitres. où : M 1 est la masse de la prise d'essai, en grammes

84 III.2.6- Masse volumique apparente (NM 10.1.707, NF EN 1097-3) La masse volumique apparente sèche ρd est la masse de granulats secs occupant un volume apparent (= volume de solides (Vs) + volume de vides (Vv) La détermination de la masse volumique se fait donc simplement en mesurant, la masse et le volume correspondant des matériaux

85 L’essai consiste à mesurer la masse de l'unité de volume apparent occupé par un granulat sec, c'est-à-dire du Volume constitué par la matière solide et le vide qu'elle contient. a- Principe de l’essai b- Appareillage Un récipient cubique ou cylindrique de volume connu Une règle métallique à araser Une main écope pour le remplissage Une balance de portée 5kg, précision 1g

86 Peser un récipient vide de volume connu V T et noter M 1 c- Exécution de l’essai Verser dans le récipient le matériau par couches successives, en le répartissant sur toute la surface et sans tassement Araser avec soin à l’aide de la règle métallique Peser la masse M 2 du récipient rempli Calculer

87 III.2.7- Masse volumique réelle et absolue (NM 10.1.273, NF EN 1097-6) La masse volumique réelle est le rapport entre la masse de matériau et le volume réel des grains (somme des volumes élémentaires des grains y compris le volume des pores fermés). La masse volumique absolue ρs est la masse par unité de volume de la matière qui constitue le granulat, sans tenir compte des vides pouvant exister dans ou entre des grains.

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93 III-2-7-1 Méthode du panier en treillis pour les granulats compris entre 31,5 mm et 63mm Les granulats doivent être échantillonnés conformément à ce qui a été décrit dans l’essai de l’analyse granulométrique. La masse de la prise d’essai de granulats doit être supérieure ou égale aux valeurs données dans le Tableau ci-dessous. a- Préparation d'une prise d'essai Laver la prise d'essai sur le tamis de 63 mm et sur celui de 31,5 mm pour éliminer les grains les plus fins et laisser l'échantillon s'égoutter. Écarter tous les grains refusés au tamis de 63 mm.

94 b- Appareillage Panier en treillis Récipient étanche Balance

95 c- Mode opératoire de l'essai Placer la prise d'essai préparée dans le panier en treillis et immerger le tout dans le récipient rempli d'eau à une température de (22 ± 3) °C, la hauteur de l'eau au dessus du panier étant de 50 mm au moins. Dès le début de l'immersion, éliminer l'air occlus de la prise d'essai préparée en la soulevant à environ 25 mm au dessus du fond du récipient et en la laissant retomber à 25 reprises, une par seconde, environ. Laisser le panier contenant les granulats complètement immergé pendant cette opération pendant une période de (24 ± 0,5) h. Secouer le panier et son contenu, et les peser (M2) dans une eau à une température de (22 ± 3)°C. Enregistrer la température de l’eau lorsque la masse (M2) a été déterminée. NB/ Si la pesée de la prise d'essai implique son transfert dans un récipient différent, secouer le panier contenant la prise d'essai 25 fois dans le nouveau récipient, comme décrit plus haut, avant de le peser (M2). Sortir le panier et son contenu de l'eau et les laisser s'égoutter pendant quelques minutes. Verser doucement les granulats du panier sur un chiffon sec. Remettre le panier vide dans l'eau, le secouer 25 fois et le peser dans l'eau (M3).

96 Sécher doucement la surface des granulats et les transférer sur un autre chiffon sec, doux et absorbant, quand le premier chiffon n'absorbe plus d'eau. Bien étaler les granulats sur ce chiffon en une couche mono-granulaire et les laisser exposés à l'air libre mais à l'abri des rayons du soleil ou de toute autre source de chaleur jusqu'à ce que les films d'eau visibles aient disparu, les granulats gardant toutefois un aspect humide. Peser les granulats (M1). Transférer les granulats sur un plateau et le placer dans l'étuve à une température de (110 ± 5)°C jusqu'à masse constante (M4). d- Calcul et expression des résultats Calculer les masses volumiques réelles (ρ a, ρ rd et ρ ssd, selon le cas), en mégagrammes par mètre cube, conformément aux équations suivantes  Masse volumique absolue ρ a = M4/M4-(M2-M3)

97  Masse volumique réelle déterminée après séchage en étuve  Masse volumique réelle saturée surface sèche ρ rd = M4/M1-(M2-M3) ρ ssd = M1/M1-(M2-M3)  Calculer le coefficient d'absorption d'eau (en pourcentage de la masse sèche) après immersion pendant 24 h (WA24) conformément à l'équation suivante : WA 24 = 100 (M1-M4)/M4

98 III- Qualités et caractéristiques des granulats III.1 - Caractéristiques mécaniques Ces caractéristiques sont déterminées par des essais qui tentent de reproduire les sollicitations auxquelles seront soumis les granulats selon leur usage spécifiques. III.1.1- Résistance à l'usure Cette caractéristique est déterminée par un essai de laboratoire dit « Micro Deval » (NM 10.1.148)

99 a- Principe de l’essai L'essai consiste à mesurer l'usure produite, dans des conditions définies, par frottements réciproques des granulats dans un cylindre en rotation avec une charge abrasive. b- Appareillage Charge abrasive et échantillon Appareil de Micro deval cylindre ou jarre

100 b- L'échantillon pour essai La prise d'essai doit consister en deux éprouvettes, d'une masse de (500 ± 2) g chacune. La masse de l'échantillon doit être au moins égale à 2kg pour les granulats appartenant à la classe granulaire comprise entre 10 mm et 14 mm.  30 % à 40 % des granulats passent au travers d'un tamis de 11,2 mm. L'essai doit être effectué sur des granulats ayant une granularité comprise entre 10 mm et 14 mm avec:  60 % à 70 % des granulats passent au travers d'un tamis de 12,5 mm, ou

101 c- mode opératoire

102 Échantillon après séchage et tamisage à 1,6mm

103

104  Introduire dans chaque cylindre d'essai une éprouvette de masse M. Ajouter un nombre suffisant de billes d'acier pour obtenir une charge abrasive de (5 000 ± 5) g.  Ajouter (2,5 ± 0,05) l d'eau dans chaque cylindre.  Mettre les cylindres en rotation à une vitesse de (100 ± 5) min –1 pendant 2h ou (12 000 ± 10) tours.  Après essai, recueillir le granulat et les billes d'acier dans un bac  Tamiser le matériau dans le bac sur le tamis de 1,6mm; la charge abrasive sera retenue sur un tamis de 8mm.  Laver l’ensemble sous un jet d’eau et retirer la charge abrasive (à l’aide d’un aimant par exemple).  Sécher le refus à 1,6mm à l’étuve à (110±5)°C, jusqu’à masse constante  Peser ce refus au gramme près, soit m’ le résultat de la pesée.

105 où : MDE est le coefficient Micro-Deval de l'essai en présence d'eau ; M est la masse de l’éprouvette mise à l’essai m’ est la masse de refus à 1,6 mm, en grammes. d- Expression des résultats Pour chaque éprouvette, calculer le coefficient Micro- Deval MDE à partir de l'équation suivante : MDE= 100*(M-m’)/M

106 III.1.2- Résistance à la fragmentation Deux méthode permettent de déterminer cette caractéristique: essai « Los Angeles » et essai « Fragmentation par impact » Dans ce qui suit nous détaillerons l’essai « Los Angeles » (NM 10.1.138, NF EN 1097-2)

107 a- principe de l’essai Charge abrasive consistant en onze boulets d’acier, ayant chacune un diamètre compris entre 45 mm et 49 mm et une masse comprise entre 400 g et 445 g. ; la masse totale de la charge devant être comprise entre 4690 g et 4 860 g. Faire rouler dans un tambour rotatif un échantillon de granulat mélangé à des boulets d’acier. À la fin, on évalue la quantité de matériau retenu sur le tamis de 1,6 mm.

108 Charge abrasive (11 billes de 47mm de Φ) Cylindre b- appareillage

109 La masse de l’échantillon envoyé au laboratoire doit être égale à 15 kg au minimum de la classe granulaire 10mm à 14 mm. L’échantillon à analyser est préparé de la même manière que l’essai Micro–Deval. La masse de l’échantillon pour essai doit être égale à (5 000 ± 5) g. c- Préparation de l’échantillon à essayer d- Mode opératoire

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111 Vérifier que le tambour soit propre avant d’y mettre l’échantillon. Placer avec précaution les boulets dans la machine, puis y introduire la prise d’essai. Remettre le couvercle et faire 500 tours à la machine, à une vitesse constante de 31 tr/min à 33 tr/min. Verser le granulat sur un plateau placé sous l’appareil en veillant à éviter toute perte de matériau. Vider le tambour et le nettoyer soigneusement en éliminant toutes les fines, surtout autour de la plaque saillante. Enlever soigneusement les boulets du plateau en veillant à ne perdre aucune particule du granulat. Analyser le matériau recueilli sur le plateau par lavage et tamisage au tamis à 1,6 mm. Sécher le refus à 1,6 mm à une température de (110 ± 5)°C, jusqu’à obtention d’une masse constante.

112 e- Calcul et expression des résultats où : m’ : est la masse du refus à 1,6 mm, en grammes. M : est la masse de la prise d’essai Enregistrer le résultat arrondit à l’unité la plus proche. Le coefficient Los Angeles LA, est calculé à partir de l’équation suivante : LA= 100*(M-m’)/M