3.1.IntroductionDfinitionOn donnera le nom de granulats un
ensemble de grains inertes destins tre agglomrs par un liant et
former un agrgat.Le terme agrgats, utilis pour dsigner les
granulats, est donc impropre. En effet, un agrgat est un assemblage
htrogne de substances ou lments qui adhrent solidement entre eux
(le mortier ou le bton par exemple).Le terme granulat, au
singulier, dsigne un ensemble de grains d'un mme type, quel que
soit le critre de classification utilis. Le terme granulats, au
pluriel, sera utilis pour dsigner un mlange de grains de divers
types.Les granulats utiliss dans les travaux de gnie civil doivent
rpondre des impratifs de qualit et des caractristiques propres
chaque usage. Les granulats constituent le squelette du bton et ils
reprsentent, dans les cas usuels, environ 80 % du poids total du
bton.Les granulats sont ncessaires pour la fabrication des btons;
du point de vue conomique, car ils permettent de diminuer la
quantit de liant qui est plus cher; du point de vue technique, car
ils augmentent la stabilit dimensionnelle (retrait,fluage) et ils
sont plus rsistants que la pte de ciment. Il faut par consquent,
augmenter au maximum la quantit de granulats, en respectant
toutefois les deux conditions suivantes: Les granulats doivent
satisfaire certaines exigences de qualit; La qualit de pte liante
doit tre suffisante pour lier tous les grains et remplir les
vides.Les essais effectus en laboratoire portent ncessairement sur
des quantits rduites de matriaux, ceux-ci devant permettre de
mesurer des paramtres caractristiques de l'ensemble du matriau dans
lequel on a fait le prlvement. Il faut que l'chantillon utilis au
laboratoire soit reprsentatif de l'ensemble. Cette opration est
gnralement difficile, prend du temps et, parfois, est coteuse, mais
elle est essentielle; souvent, les essais effectus sont sans valeur
car ils ne sont pas reprsentatifs.En gnral le prlvement
d'chantillons se fait en deux temps:a) Prlvement sur le chantier,
la carrire ou l'usine d'une quantit de matriaux nettement plus
grande que celle qui sera utilise pour l'essai.b) Au laboratoire,
prlvement de la quantit ncessaire l'essai et qui soit galement
reprsentative de l'chantillon de dpart.Lorsqu'il n'est pas possible
de prendre tout le tas et de le rduire, on procde un prlvement
local.Prlvement sur tas normauxa) la main, l'aide d'une planche ou
d'une plaque mtallique.b) la main, sur tas d'lments grossiers
(gravier concass) par ratissage dans un rcipient.c) au moyen d'une
sonde, ouverture 4 ~ 6 cm, longueur 60 ~ 100 cm, extrmit taille en
sifflet.
Prlvement en laboratoire (chantillonnage en laboratoire)Le
passage de l'chantillon total prlev sur le tas l'chantillon rduit,
ncessaire l'essai, peut se faire parquartageou l'aide
d'unchantillonneur. L'chantillon doit tre sch l'tuve 105 C s'il est
exempt de minraux argileux, ce qui est rare, ou 60 C dans le cas
contraire.Quartage
Fig. 3.2: Opration dequartageEchantillonneurCet appareil de
laboratoire fig 3.3, permet de diviser facilement en deux parties
reprsentatives la totalit d'un chantillon initial, chaque moiti
tant recueillie dans un bac de manire spare.La rptition en cascade
de cette opration, en retenant chaque opration le contenu de l'un
des bacs, permet d'obtenir l'chantillon ncessaire, aprs trois ou
quatre oprations identiques.
Le procd peut tre rsum par la (fig. 3.4) ci-dessous. Celle-ci
permet de slectionner une masse (m) partir d'un prlvement de masse
3m.
Fig. 3.4: Schma d'une opration de rpartition des matriaux en
utilisant de l'chantillonneur
3.2.Courbes granulomtriquesImportance de la composition
granulomtriqueLes proprits physiques et mcaniques du bton dpendent
de beaucoup de facteurs. Gnralement on souhaite obtenir un bton
rsistant, tanche et durable. Pour atteindre ce but, il faut: que le
bton l'tat frais soit facile mettre en oeuvre et compacter (pour
rduire laporosit). un maximum de granulats par unit de volume de
bton (pour rduire la quantit de pte liante ncessaire pour remplir
les vides, tous les vides devant tre remplis de pte liante). un
minimum de surface spcifique (pour rduire la quantit d'eau de
gchage et obtenir un rapport C/E plus lev).Par ailleurs: il faut
choisir Dmax aussi grand que le permet la dimension minimum de la
pice btonner et l'encombrement des granulats. la proportion de
chaque dimension des grains doit tre choisie de faon remplir les
vides laisss par les grains de dimensions suprieures. il faut
rduire la teneur en lments fins au minimum requis pour obtenir une
bonne maniabilit et une bonnecompacit.Les courbes granulomtriques
apporteront quelques lments de rponses ces conditions.La condition
essentielle pour obtenir le moins de vides possibles
(meilleurecompacit) dans un mlange desableet gravillon est de: 35 %
desablede 0/5 et 65 % de gravillons 5/20.
Fig. 3.5: Compacit d'un mlange de grains fins et de grains
grossiersLes courbes granulomtriques des diffrents granulats
peuvent tre dtermines par l'essai de l'analyse granulomtrique (NFP
18-560).L'essai consiste classer les diffrents grains constituant
l'chantillon en utilisant une srie detamis, embots les uns sur les
autres, dont les dimensions des ouvertures sont dcroissantes du
haut vers le bas. Le matriau tudi est plac en partie suprieure
destamiset le classement des grains s'obtient par vibration de la
colonne detamis.On considre que le tamisage est termin lorsque le
refus ne varient pas de plus de 1 % entre deux squences de
vibration de la tamiseuse. On trace la courbe granulomtrique sur un
graphique comportant en ordonne le pourcentage des tamisats sous
lestamisdont les mailles D sont indiques en abscisse selon une
graduation logarithmique. Par exemple pour le trac de la courbe
granulomtrique d'unsable0/5, on pse une certaine quantit (aprs
schage) soit 2 kg par exemple.Le poids des tamisats successifs
permet de dterminer les pourcentages du tamisats (tableau 3.1)
correspondant chacun destamisutiliss.Tableau 3.1: Rsultats d'une
analyse granulomtrique correspondant unsable(fig. 3.5)La courbe
correspondant cesablenormal, est prsente sur la fig. 3.6, sur
lequel ont t galement portes les courbes dessables trs fins et
grossiers ainsi que celles de graviers. La forme des courbes
granulomtriques apporte les renseignements suivants: Les limites d
et D du granulat en question; La plus ou moins grande proportion
d'lments fins; par exemple la courbe situe au-dessus de celle
dusablenormal correspond unsable majorit de grains fins et c'est
l'inverse pour celle situe en dessous. En effet, ces
troissablessont dessables0/5 mm mais les proportions de grains fins
(