TP01 Masse Volumique Apparente [PDF]

Zitiervorschau

Réalisé par

Rabia aymane section b gr 4

TP :Masses volumiques apparente

1-Définition : • La masse volumique apparente : est la masse volumique d'un mètre cube du matériau pris en tas, comprenant à la fois des vides perméables et imperméables de la particule ainsi que les vides entre particules. • La masse volumique apparente d'un matériau pourra avoir une valeur différente suivant qu'elle sera déterminée à partir d'un matériau compacté ou non compacté • La masse volumique apparente sèche Pd est la masse de granulats secs (Ms) occupant un volume apparent (volume des solides: Vs+ volume des vides Vv), • notée et exprimée en (gr/cm3 ; kg/m3 ; T/m3).

2-But de TP : Meserer la masse volumique apparente de sable (de mère, normalisé) et d’un gravier, et les comparer avec la valeur théorique donnée.

3-Matériel nécessaire : - Un récipient cubique ou cylindrique de volume connu et dont la taille est adaptée aux granulats : - Granulats de dimension maximale D 20 mm: récipient de capacité> 1 L - Un entonnoir - Une balance - Une règle métallique

4- Matériaux nécessaire : 1

-

Un échantillon de sable Un échantillon de gravier

5-Mode opératoire : -

Déterminer le volume du récipient = V

-

Noter la masse du récipient propre et vide

-

Verser dans le récipient les granulats secs, par couches successives et sans tassement (utiliser l’entonnoir ou les mains). Araser à l’aide de la règle métallique. Peser le récipient rempli : noter (M). Calculer la masse volumique apparante : ρa= M/V Refaire la mesure 3 fois.

6-Travail demandé : a) Tableau 1 : masse volumique apparente d’un sable de mère. désignation Essais 1 Essais 2 Essais 3

ρa (gr/cm3) 1.475 1.5 1.475

M (gr) 295 300 295

Moyenne 1.483

Tableau 2 : Masse volumique apparente d’un sable normalisé. désignation Essais 1 Essais 2 Essais 3

ρa (gr/cm3) 1.725 1.675 1.625

M (gr) 345 335 325

Moyenne 1.675

Commentaire : Les valeurs pratiques trouvées de la masse volumique apparente des deux sables est proches de l’intervalle théorique qui varie entre 1.4 – 1.6 (g/cm3).

Tableau 3 : Masse volumique apparente d’un gravier. 2

désignation Essais 1 Essais 2 Essais 3

ρa (gr/cm3) 1.275 1.300 1.350

M (gr) 255 260 270

Moyenne 1.308

Commentaire : Les valeurs pratiques trouvées de la masse volumique apparente du gravier est comprise dans l’intervalle théorique 1.4 – 1.6 (g/cm3). Conclusion : La masse volumique apparente des granulats trouvée dans ce TP est proche de l’intervalle donné, l’erreur commise est due au erreur de mesure commise par l’homme ou la balance.

TP 02 :Masses volumiques absolue

1-Définition : C’est la masse d’un corps par unité de volume absolu de matière pleine (volume de matière seule, pores à l’intérieur des grains exclus), après passage à l’étuve à 105 °C, notée et exprimée en (gr/cm3, kg/m3 ou T/m3).

2-But du TP : Mesurer la masse volumique absolue d’un gravier et d’un sable de carrière et la comparer avec la valeur théorique donnée.

3-Matériel nécessaire : -

Un récipient Un entonnoir Une balance Des éprouvettes graduées

4-Matériaux utilisés : 3

- Un échantillon de sable - Un échantillon de gravier

5-Mode opératoire : -

Remplir l’éprouvette graduée avec un volume d’eau V1= 150ml. Peser un échantillon sec M= 80g de granulats. Introduire le granulat dans l’éprouvette graduée en chassant les bulles d’air. - Lire le nouveau volume V2. - Calculer la masse volumique absolue : ρabs= M/ V2 – V1 - Refaire la mesure 3 fois.

6-Travail demandé : Tableau 1 : masse volumique absolue d’un gravier. désignation Essais 1 Essais 2 Essais 3

ρabs (gr/cm3) 2.67 2.67 4.44

V (ml) 30 30 18

Moyenne 3.26

Commentaire :On remarque que la valeur trouvée de la masse volumique absolue de sable est loin de l’intervalle théorique qui varie entre  2.5 et 2.65 (gr /cm3)

Tableau 2 : masse volumique absolue d’un sable de carrière. désignation Essais 1 Essais 2 Essais 3

ρabs (gr/cm3) 2.67 2.67 2.67

V (ml) 30 30 30

Moyenne 2.67

Commentaire : On remarque que la valeur trouvée de la masse volumique absolue de gravier est très proche de l’intervalle théorique qui varie entre  2.5 et 2.65 (gr /cm3) 4

Conclusion : Pour avoir une valeur de masse volumique absolue comprise dans l’intervalle théorique il faut diminuer les erreur le plus que possible toute en s’assurant du réglage de la balance, ainsi qu’en travaillant avec l’entonnoir pour ne pas perdre d’échantillon, et aussi répéter l’essais plusieurs fois si possible.

TP 03 : EQUIVALENT DE SABLE Introduction Les sables utilisés dans différentes domaines ne sont pas tous propres, ils contiennent plusieurs impuretés (éléments fins et des fines argileuses) adhérentes à la surface des grains. Il est démontré dans la pratique que ces impuretés agissent de manière défavorable sur les qualités mécaniques et de comportement, des bétons et des matériaux de chaussées. Cette proportion relative d’impureté doit être limitée dans les granulats et en particulier dans le sable pour lequel on effectue l’essai de propreté appelé "équivalent de sable». Cet essai consiste à faire floculer, dans des conditions normalisées de temps, d’agitation et avec une solution spéciale, les impuretés du sable.

Définition L’équivalent de sable est un indicateur, utilisé en génie civil et en géotechnique, caractérisant la propreté d’un sable ou d’un grave. Il indique la teneur en éléments fins, d’origine essentiellement argileuse, végétale ou organique à la surface des grains. Ce terme désigne également l’essai qui permet de déterminer cet indicateur. On parle « d’essai d’équivalent de sable piston » ou, plus simplement, d’essai d’équivalent de sable »

-But de TP Cet essai a pour but de caractériser la présence d’éléments fins dans un sable par une valeur numérique : 1- Mesurer la propreté des sables. 5

2- L'essai consiste à séparer les flocules fins contenues dans le sable. 3- Déterminer un coefficient d'équivalent de sable qui quantifie la propreté de celui-ci selon une procédure normalisée.

-Principe de la manipulation L'essai est effectué sur la fraction 0/5mm du matériau à étudier. Le tamisage se fait par voie humide pour ne pas perdre d'éléments fins. (NP, dans cette manipulation on n'aura pas fait de tamisage préalable pour des raisons de temps et on partira d'un échantillon d'éléments fins). On lave l'échantillon selon un processus normalisé et on laisse reposer le tout. Au bout de 20 mn, on mesure les éléments suivants :  la hauteur h1 : sable propre + éléments fins  la hauteur h2 : sable propre seulement On en déduit l'équivalent de sable : ES=h1/h2 * 100 (%) Il y a 2 façons de mesurer h2, soit visuellement pour déterminer ESV (équivalent de sable à vue), soit avec un piston pour déterminer ES. Le mode opératoire a une grande influence sur le résultat donc il faut le suivre scrupuleusement. L'essai est effectué avec 120 g de grains. Il est préférable d'utiliser un échantillon humide, pour éviter les pertes des éléments fins du sol.

-Mode opératoire Remplir les éprouvettes avec la solution lavante, jusqu'au premier trait 1. Verser la quantité de sable voulue en éliminant les bulles d'air. 2. Boucher les éprouvettes et les agiter par des mouvements rectilignes horizontale de 20cm d'amplitude, 90 allers retours en 30 secondes (effectués de manière automatique par la machine, si possible). 3. Laver et remplir les éprouvettes, avec le tube plongeur  rincer le bouchon au dessus de l'éprouvette  faire descendre le tube laveur en le faisant tourner entre les doigts pour  laver les parois intérieures de l'éprouvette laver le sable en faisant descendre et remonter lentement le tube laveur

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 dans la masse de sable pour faire remonter les particules fines dans la solution supérieure 1. Sortir le tube, fermer le robinet lorsque le niveau du liquide atteint le trait supérieur puis laisser reposer 20 mn en évitant toute vibration. La tolérance sur le temps de repos est faible (plus ou moins 10 sec) car la hauteur du floculat dépend fortement de celui-ci. 2. Mesurer à vue les hauteurs h1 et h2 La mesure de h2 n'est pas toujours aisée donc l'ESV qui en découle contient des incertitudes. Il faut donc procéder de manière précise pour déterminer l'ES en utilisant la méthode du piston. 3. Descendre le piston taré dans le liquide à travers le floculat, le manchon prenant appui sur le bord supérieure de l'éprouvette, et l'immobiliser au contact du sable. Mesurer alors h2'. Ces opérations sont identiques pour les 2 éprouvettes réalisées sur chaque sable. Les mesures h1, h2 et h'2 doivent être faites avec la précision du mm.

-Matériel utilisés  Eprouvettes en P1exiglas avec deux traits repères et leur bouchons.  Entonnoir pour introduire le sable, tamis, spatule, balance, thermomètre, récipients,  Bonbonne de solution lavante avec son bouchon, le siphon et le tube souple  Tube laveur métallique plongeant  Machine agitatrice (Si disponible)  Réglet métallique pour la mesure des hauteurs des sables et floculats  Piston taré à masse de 1 kg pour la mesure de l'ES

-Matériaux utilisés  - Echantillon de sable - Solution lavante.

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Expression des résultats :

On calcule pour chaque éprouvettes, ESV et ES avec une precision décimale et on retient les moyennes arrondies chacune à l’entier le plus proche. Eprouvette1

Eprouvette2

h1

8,85±0,01

8,85±0,01

h2

8,7±0,01

8,65±0,01

h’2

8,65±0,01

8,5±0,01

E.S.V

98%±2%

98%±2%

E.S

97%±2%

96%±2%

Moy E.S.V

98%±2%

Moy E.S

97%±2%

Conclusion Alors on peut conclure (d’après ses résultats) que se sable est relativement propre, et par suite il est bon pour la construction

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-TP 04 FOISONNEMENT DU SABLE Définition : Foisonnement : Augmentation du volume en vrac (ou apparent) d'un matériau pulvérulent suite a un remaniement ou une augmentation de la teneur en eau (foisonnement d'un sable par ex.).

But de l’essai : Le But de l’essai est de déterminer la variation de la masse volumique apparente d’un sable en fonction de sa teneur en eau. Pour cela il faut déterminer la masse volumique apparente à différentes valeurs de la teneur en eau du sable et tracer la courbe masse volumique apparente en ordonnée et la teneur en eau en abscisse.

Le cœfficient de foisonnement du sable f est :

f = Mvapp/Mvappw(1+Wm) - 1

Où Mvappo : Masse volumique du granulat sec Mvappw : Masse volumique minimale du sable remanié (Valeur lu sur le graphique) Wm : Teneur en eau correspondante (%)

Matériel utilisés :  Un bac à sable  Une éprouvette graduée pour évaluer le volume du sable  Une règle pour araser le sable

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 Une éprouvette graduée pour ajouter l’eau  Une balance

Tableau de mesure Teneur en

0

1

2

3

4

5

6

7

eau(%) Masse (M)

Volume (V)

Mvapp (M/V)

Unités utiliser : Pour la masse : g Pour le volume : ml(=cm3

Justification des incertitudes : - Pour la masse on a : ΔM = 1g i.e la plus petite masse que peut détecter l’instrument de mesure(la balance). -Pour le volume : on a VΔ = 2,5 cm3 i.e la plus petite valeur bien estimer à l’œil nu. -Pour la masse volumique : On a Mvapp = M/V d’où log(Mvapp) = log(M)-log(V) d’où d(Mvapp)/Mvapp = d(M)/M – d(V)/V d’où ΔMvapp = Mvapp*[ ΔM/M + ΔV/V

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Graphe obtenu :

On trouve alors : f = 1,75/1,29(1+5) - 1 A.N

f = 7,14

Calcul de l’incertitude : On a f = Mvapp/Mvappw(1+Wm) - 1 D’où en introduisant le log est en différenciant comme précédemment on trouve alors : Δf = (f+1)*[ ΔMvappo/ Mvappo + ΔWm/(1+Wm) + ΔMvappw/Mvappw ] Avec : ΔMvappo = Mvappo*[ ΔM/Mo + ΔV/V ] et ΔMvappw= Mvappw*[ ΔM/Mw + ΔV/V ] A.N : Mvappo = 1,56 ; Mvappw = 1,29 ; ΔWm = 1 ΔM = 1g ; ΔV = 2,5 cm3 V = 320 cm3 ; Mo = 500g ; Mw = 415g D’où Δf = 1,52 Et finalement on peut écrire f = 7,14 ± 1,52 On remarque que le coefficient de foisonnement de se sable est important, ce qui peut causer de grave conséquences économiques dans le transport en cas de présence d’antécédent cas d’humidités…

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