S a v o i r s T e c h n o l o g i q u e s A s s o c i é s SOMMAIRE GENERAL Laboratoir e GENIE CIVIL GENERALITES, ESSAIS GENERAUX :... LES GRANULATS :…………………..…… LES CIMENTS :………………….….……... LES BETONS :…………………..………… LES ACIERS :…………………..………….. LES SOLS :…………………………..…….. PROGRAMME ET REGLEMENT D'EXAMEN ( ÉPREUVE A5 ) :……..…….. Pages 2 à 24 Pages 25 à 46 Pages 47 à 54 Pages 55 à 90 Pages Pages 95 à 130 page 1 ____________________________________________________________________ _____ Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS B.T.S. TRAVAUX PUBLICS
39
Embed
Cours Labo Partie 1 - Generalites Et Essais Generaux
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
S a v o i r s T e c h n o l o g i q u e s A s s o c i é s
S O M M A I R E G E N E R A L
Laboratoire
GENIE
CIVIL
GENERALITES, ESSAIS GENERAUX :...
LES GRANULATS :…………………..……
LES CIMENTS :………………….….……...
LES BETONS :…………………..…………
LES ACIERS :…………………..…………..
LES SOLS :…………………………..……..
PROGRAMME ET REGLEMENT D'EXAMEN ( ÉPREUVE A5 ) :……..……..
Pages 2 à 24
Pages 25 à 46
Pages 47 à 54
Pages 55 à 90
Pages
Pages 95 à 130
Pages I à IV
Fascicule de cours réalisé par Alain BRETTE
pour les classes de Techniciens Supérieurs TRAVAUX PUBLICS
Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS B.T.S. TRAVAUX PUBLICS
LABORATOIRE GÉNIE C IVIL
1. GÉNÉRALITÉS
Le laboratoire génie civil est le lieu ou l'on expérimente:
· les granulats
· les sols
· les bétons
· etc.
Il s'agit de vérifier la crédibilité des matériaux utilisés en génie civil au moyen d'essais précis et normalisés.
L'importance du laboratoire conditionne les essais qui peuvent être réalisés.
Dans le cadre de l'enseignement en T.S. TRAVAUX PUBLICS, le référentiel prévoit un certain nombre de manipulations à décrire ou à réaliser. On se limitera donc, compte tenu des temps alloués pour cet enseignement, aux connaissances demandées.
2. LA NORMALISATION
" La norme est un instrument utilisé pour concevoir et conduire une stratégie de développement et d'industrialisation de produits "
Elle permet aussi de réguler le marché.
Elle est le résultat d'une élaboration consensuelle et d'une réflexion approfondie d'experts.
Il existe plusieurs sortes de normes:
· les normes ISO élaborées par l'Organisation Internationale de Normalisation.
· les normes CEN élaborées par le Comité Européen de Normalisation.
· les normes NF élaborées par l'Association Française de Normalisation.
3. LES NORMES NF
Les normes NF sont classées par ordre alphanumérique suivant un indice de classement.
Exemple : P 18-598Les normes utilisées pour le laboratoire ont un indice de classement de classe
A : Métallurgie
P : Bâtiment et génie civil
X : Normes fondamentales - Normes générales
Pour les sous-classes et les repères, il faut se reporter aux listes et cours.
Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS B.T.S. TRAVAUX PUBLICS
COMMENT IDENTIFIER UNE NORME
Un catalogue est édité chaque année par l'AFNOR ( Association Française de NORmalisation ). Pour savoir si une norme est toujours valable, il suffit de vérifier dans ce catalogue que l'indice et la date qu'elle porte correspondent exactement.
TitreSelon le cas :* norme française homologuée ISSN 0335-3931
Indice alphanumérique et date de référence
* norme française enregistrée
* extrait de norme
normalisationfrançaise
P 18-598
Octobre 1991
*NF : norme française ( sauf pour les normes expérimentales et fascicules de documentation)
* fascicule de docu-mentation
* norme expérimentale
Granulats
Equivalent de sable
E : Aggregates - Sand equivalentD : Granulate - Sandggleichwert
* Lettre majuscule : indice de la classe
* 2 groupes de chiffres :
Traduction en anglais et en allemand du titre de la norme
Norme expérimentale publiée par l'afnor en octobre 1991
Les observations relatives à la présente norme expérimentale doivent être adressées à l'afnor avant le 31 octobbre 1993
Remplace la norme homologuée de même indice, de novembre 1979
1 er groupe : indice de la sous-classe
correspondance A la date de publication de la présente norme, il n'existe pas de norme euro-péenne ou internationale sur le sujet
2 ème groupe : numéro d'ordre
Date de l'arrêté d'homologationDate de mise en application ou date de la décision d'enregistrement
analyse Dans la série des normes P 18 ... qui concerne les granulats, la présente norme définit une méthode d'évaluation de la propreté des fines d'un sable
descripteur Thésaurus International Technique : granulat, sable, propreté, fine.
* Mois et année de publication
Les normes françaises sont éditées dans le format 21 x 29,7.
modifications D'ordre rédactionnel et de présentation
corrections
Des normes ayant le même indice mais des dates de références différentes sont différentes
éditée et diffusée par l'association française de normalisation (afnor), tour europe cédex 7 92049 paris la défense - tél.: (1) 42 91 55 55
La dernière en date est seule valable
organisme éditeurafnor 1991 À afnor 1991 1
er tirage 91-10
Numéro et date du tirage
Des normes ayant le même indice, la même date de référence, mais des numéros de tirage différents ne peuvent présenter que des différences de pure forme
Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS B.T.S. TRAVAUX PUBLICS
PRÉLÈVEMENT D'ÉCHANTILLONS
1. RÈGLES FONDAMENTALES
Les essais effectués en laboratoire se font sur des quantités réduites de matériaux que l'on appelle "ECHANTILLONS".
L'échantillon doit être représentatif de l'ensemble du matériau dans lequel on fait le prélèvement.
On prélèvera toujours une quantité de matériau nettement plus grande que celle nécessaire pour l'essai proprement dit.
Les résultats obtenus doivent correspondre aux caractéristiques de l'ensemble du matériau.
2. DIVERS MODES DE PRÉLÈVEMENT
2.1. Sols naturels et matériaux d'apport :
Pour que le prélèvement soit représentatif, il faut qu'il corresponde à ce que l'on trouvera dans le godet de la machine d'extraction ou sous les roues ou jantes des engins de compactage.
Selon la nature de cette machine, il y aura lieu de procéder de façon appropriée.
EXEMPLES :
Pour une pelle en butte, il faudra mélanger les matériaux que l'on fera tomber d'une saignée sur toute la hauteur du front de taille.
Pour un scraper, il faudra indiquer les couches horizontales successives de nature différentes.
Le prélèvement devra être exécuté avec des instruments et dans des récipients parfaitement propres et exempts de tous produits pétroliers, de terre ou de tout autre liant hydraulique ou bitumineux.
2.2.1. Granulats :
Prendre, de préférence :
* une partie en bas du tas,
* une partie en haut du tas,
* 3 parties à l'intérieur du tas à l'aide d'un tube de prélèvement (cas du sable),
* ou 2 parties à mi - hauteur ( cas du gravillon ou du sol stocké ).
2.2.2. Liants hydrauliques :
Un sac, ou 3 prises de 10 kg pour une livraison en vrac.
2.2.3. Matériaux enrobés :
Eviter la ségrégation en prélevant quelques pelletées à intervalles réguliers de quelques minutes.
Procéder ensuite par quartage sur une tôle propre.
2.2.4. Liants bitumineux :
Ne pas prélever en surface ou on rencontre des produits plus légers et éventuellement de l'eau.
Prélever par exemple à la vanne pendant que le liant est en cours de brassage dans son réservoir de chauffage.
3. QUANTITÉS APPROXIMATIVES A PRÉLEVER
Elles sont fonctions de l'étude demandée :
# SOL :
* pour identification :............................................. 10 kg
* pour étude plus complète ( Proctor, CBR, etc..): 25 à 50 kg
# GRANULATS : par coupure granulométrique :............ 20 à 25 kg
# LIANTS HYDRAULIQUES, FILLERS :........................ 2 à 3 kg
# MATERIAUX ENROBES :............................................ 2 kg
# LIANTS BITUMINEUX :............................................... 1 kg
# EMULSIONS DE BITUME :......................................... 1 l
Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS B.T.S. TRAVAUX PUBLICS
4. ECHANTILLONNAGE EN LABORATOIRE
4.1. Préparation de l'échantillon :
Les granulats et les sols devront être séchés à une température peu élevée pour ne pas modifier la nature du matériau. Le mieux est le séchage à l'air libre.
Un échantillon trop sec devra être humecté pour ne pas perdre les éléments fins.
Il faudra aussi briser les mottes, sans briser les éléments qui les composent.
4.2. Méthode de quartage :
# Pour prélever 10 kg d'échantillon, il est indispensable de manipuler au moins 80 à 100 kg afin d'arriver à une moyenne bien représentative.
# Les matériaux extraits du tas ou du front de taille, etc... sont placés sur une aire propre et homogénéisés à la pelle.
# Le tas est finement répandu en forme de galette circulaire de laquelle on extrait un quart.
# Ce quart est à nouveau brassé de la même façon et étalé en galette circulaire de laquelle on prélève un quart.
# Finalement, on arrive à la quantité fixée plus haut pour l'envoi au laboratoire, et on est assuré que cette quantité est représentative.
# On procède ensuite à l'emballage.
4.3. Echantillonneurs :
Appareils séparant en 2 fractions égales le matériau à étudier.
REMARQUE : Les 2 procédés peuvent être utilisés séparément ou conjointement en fonction des quantités à séparer et de la grosseur des grains.
Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS B.T.S. TRAVAUX PUBLICS
5. EMBALLAGE ET REPÉRAGE
Les matériaux sont emballés d'une façon qui garantisse leur arrivée au laboratoire : sac étanche, bidon plastique ou métallique, containers, etc...
Les enrobés et les liants bitumineux sont placés dans des boites ou containers hermétiques.
Les échantillons de chaux et de ciment sont emballés dans des récipients étanches remplis pour ne pas laisser d'air à l'intérieur.
NORMES À CONSULTER :
P 18 - 551 : Granulats - Prélèvement de matériaux sur stocksP 18 - 552 : Granulats - Prélèvement de matériaux en cours d'écoulementP 18 - 553 : Granulats - Préparation d'un échantillon pour essai
Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS B.T.S. TRAVAUX PUBLICS
2.2. Deuxième méthode :
On emploi du carbure de calcium qui réagit avec l'eau pour donner de l'acétylène :
C2Ca + H2O Þ C2H2 + CaO
On utilise un appareil tel que le " SPEEDY ".
* Placer une quantité bien déterminée de matériau humide dans l'appareil,
* Mettre 3 mesures de carbure de calcium dans le couvercle de l'appareil. Bien refermer,
* Retourner l'appareil et l'agiter pour que le matériau humide et le carbure se mélangent bien,
* Un manomètre commandé par la pression interne, gradué en pourcentages, donne directement la teneur en eau.
3. PRÉCAUTIONS A PRENDRE
La mesure d'une teneur en eau doit être réalisée avec soin.
Il faut prendre une masse d'échantillon représentative de celui-çi. Selon la quantité prélevée, les mesures devront être réalisées avec une précision plus ou moins grande ( balance au gramme, au dixième ou même au centième )
Utiliser une méthode et un matériel compatibles avec la quantité de matériau et la précision demandées.
Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS B.T.S. TRAVAUX PUBLICS
MASSES VOLUMIQUES
1. DEFINITIONS
La masse volumique d'un corps est la masse de l'unité de volume de ce corps
Comme il existe le volume apparent et le volume absolu ( ou réel ), on distinguera :
# la MASSE VOLUMIQUE APPARENTE ( MVA ): C'est le quotient de la masse sèche de l'échantillon par le volume occupé par la matière solide du corps et les vides contenus dans les grains ( volume apparent ).
# la MASSE VOLUMIQUE ABSOLUE ou REELLE ( MVR ): C'est le quotient de la masse sèche de l'échantillon par le volume de sa matière (volume absolu, tous vides déduits ou volume réel ).
Les masses volumiques s'expriment en fonction des unités courantes des masses et des volumes :
t/m3, kg/dm3, g/cm3 par exemples
Il ne faut pas confondre MASSE VOLUMIQUE et DENSITE : Une densité est le quotient entre la masse d'un certain volume d'un matériau et la masse du même volume d'eau à 4 °C , c'est - à - dire une grandeur sans unité.
2. MASSE VOLUMIQUE APPARENTE
2.1. Principe général :
Il s'agit de remplir une mesure de 1 dm3 ou plus ( 2 dm3, 5 dm3 ) avec le matériau et de déterminer la masse du contenu.
Le tassement, donc le mode de remplissage de la mesure, a une influence trés importante sur les résultats. Il faudra réaliser les essais avec du matériel aussi simple que possible, et trés soigneusement.
Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS B.T.S. TRAVAUX PUBLICS
2.2. Matériaux courants : ( sable, gravillon, sol )
# Prendre le matériau dans les 2 mains formant entonnoir,
# Placer les 2 mains à 10 cm environ au-dessus de la mesure et laisser tomber le matériau ni trop vite, ni trop lentement,
# Verser ainsi le matériau au centre de la mesure jusqu'à ce qu'il déborde autour en formant un cône,
# Araser à la règle,
# Peser le contenu.
2.3. Cas des liants hydrauliques et des fillers :
On utilise généralement un entonnoir porté par un trépied et muni d'une passoire et d'un opercule mobile.
# Placer l'entonnoir au-dessus du centre de la mesure. Fermer l'opercule,
# Verser une petite quantité ( 200 g environ ) de matériau fin sur la passoire et la faire descendre dans l'entonnoir à l'aide d'une spatule,
# Ouvrir l'opercule : le matériau tombe,
# Refermer l'opercule et recommencer l'opération jusqu'à ce que se produise le débordement tout autour,
# Araser à la règle,
# Peser le contenu.
2.4. Résultats :
# Les méthodes sont fidèles si les processus sont respectés.
# Il est recommandé de faire 5 essais et de prendre la moyenne des résultats.
# ATTENTION : Pour les sables, la masse volumique apparente varie considérablement en fonction de sa teneur en eau. Le sable " foisonne " et il est trés important de déterminer l'importance de ce foisonnement.
Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS B.T.S. TRAVAUX PUBLICS
3. MASSE VOLUMIQUE ABSOLUE OU REELLE
3.1. Principe général :
Le volume absolu ou réel d'un corps est généralement déterminé en mesurant le volume d'un liquide que déplace l'introduction de ce corps.
Le liquide employé est, aussi souvent que possible, l'eau, sauf pour les corps réagissant avec l'eau qui conduisent à utiliser un autre liquide ( Benzène en principe).
De nombreuses méthodes permettent de déterminer les masses et volumes des matériaux à étudier. Il faudra les utiliser à bon escient, en fonction de la précision voulue, du matériel disponible et des matériaux.
3.2. Méthode de l'éprouvette graduée :
# Mettre dans une éprouvette graduée un volume d'eau V1,
# Peser une masse M du corps ( 200 à 400 g ) et l'introduire dans l'éprouvette. Bien éliminer les bulles d'air,
# Lire le nouveau volume V2,
# Le volume absolu ou réel est : V = V2 - V1
# La masse volumique réelle est :
MMVR = ----------- V2 - V1
AVANTAGES ET INCONVENIENTS :
* Méthode rapide, simple. Matériel simple.
* Précision faible en raison de l'espacement des graduations sur l'éprouvette, de la formation du ménisque, de l'eau qui adhère aux parois.
Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS B.T.S. TRAVAUX PUBLICS
3.5. Méthode du pycnomètre :
C'est un récipient de 50 à 1000 cm3 comportant un bouchon rodé muni d'un tube trés fin sur lequel est gradué un trait de repère
# Peser le pycnomètre vide : M1,
# Introduire une prise d'esssai à l'intérieur du pycnomètre, puis peser l'ensemble avec le bouchon : M2,
# Le pycnomètre est ensuite rempli d'eau. Eliminer les bulles d'air et adapter le bouchon. Finir de remplir jusqu'au trait repère, vérifier que le niveau est stable, peser l'ensemble : M3,
# Vider le pycnomètre, bien le nettoyer et le remplir d'eau jusqu'au repère du bouchon. Peser après vérification du niveau : M4,
# La masse volumique réelle du matériau est : M2 - M1
avec MVRw masse volumique de l'eau conventionnellement prise égale à 1
kg/dm3
AVANTAGES ET INCONVENIENTS :
Méthode trés précise, mais l'influence des variations de température est trés grande. Il faut donc réaliser l'essai par température constante.
NORMES À CONSULTER : P 18 - 554 : Granulats - Mesures des masses volumiques, de la porosité, ...P 18 - 555 : Granulats - Mesures des masses volumiques, coefficient d'absorption ...P 18 - 558 : Granulats - Détermination de la masse volumique absolue des finesNF P 94 - 053 : Sols - Détermination de la masse volumique des sols fins
Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS B.T.S. TRAVAUX PUBLICS
On remarque:
# Diminution rapide et importante de la masse volumique apparente: 20 à 25 % pour w = 1 %,
# Passage par un minimum très net ( - 30 % environ ) pour une valeur de w comprise entre 3 % et 10 % selon les sables,
# Remontée de la courbe, plus lentement, jusqu'à la valeur correspondant à la saturation ( pour w = 20 % en général ).
On peut également calculer la masse de sable sec contenu dans le sable humidifié:
MsMh
1
w
et en déduire la masse volumique apparente sèche du sable pour chaque teneur en eau.
Les résultats obtenus sont alors portés sur un graphique.
* En abcisse : Teneur en eau.
* En ordonnée : Masse volumique apparente sèche.
4. FOISONNEMENT DU SABLE
Le foisonnement est l’augmentation de volume correspondante à une humidité donnée, par le rapport au volume occupé par la même quantité de sable mais à l’état sec.
On trace ensuite la courbe de foisonnement du sable.
* En abcisse : Teneur en eau.
* En ordonnée : Foisonnement.
5. IMPORTANCE DE LA VARIATION
Cette notion de foisonnement du sable est très importante pour les chantiers.
Le sable livré est rarement sec, alors que le dosage donné pour la composition d'un béton prévoit toujours un sable sec.
Il faudra donc corriger ces quantités de sable pour obtenir un béton de qualité.
Lycée Pierre Caraminot 19300 EGLETONS B.T.S. TRAVAUX PUBLICS
1
0
eG
0
1
eS
2.3.4. Teneur en granulats fins du mélange: y 1 xS
S + G
2.3.5. On part du gros granulat et on ajoute un peu de sable .
Le volume des vides du mélange sera: Vv e .G SG
L’indice des vides du mélange sera:
e e .x (1 x)G
e = 0 x' = 1
e + 1GÞ
2.3.6. On part du granulat fin de volume absolu So.
On remplace le volume S’ de sable par le même volume de gravillon S’ = G.
On a toujours So = S + S’ = S + G
d’ou S = So - S’
Le volume des vides du mélange sera: Vv e .So - e .S'S S
L’indice des vides du mélange sera: ee .So - e .S'
S G
e - e G
S G
S S s s .
e e - e . xS S e e . 1- x)S (
e = 0 x = 1Þ2.3.7. Tracer les deux courbes sur un même graphique.
Courbe réelle
Courbes théoriques
yS
S + G
1
e + 1G
xG
G + S
Ce sont des courbes théoriques, mais la réalité est légèrement différente car l'arrangement des grains suit cette évolution au voisinage des limites{G/(G+S)=0 ou 1}
Deux phénomèmes viennent se superposer:# Effet de paroi ou de coffrage ( arrangement plus lache Þ e plus grand )
# Effet de desserrement ou d'interférence. L'arrangement des petits grains dans les gros désorganisent ceux-ci (e plus grand )