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Zitiervorschau

Introduction

La métrologie est la science de la mesure. Elle définit les principes et les méthodes permettant de garantir et maintenir la confiance envers les mesures résultant des processus de mesure. Il s'agit d'une science transversale qui s'applique dans tous les domaines où des mesures quantitatives sont effectuées. On peut distinguer, artificiellement, différents aspects de la métrologie, et pour faciliter sa compréhension  dans ce projet en va opter au test de Blaine qui est une mesure de la finesse de ciment.

Domaine d’application de l’appareil

Le test de Blaine, dit de perméabilité à l'air, est une méthode de mesure de la finesse du ciment, ou du filler utilisé comme addition pour béton hydraulique, basée sur une propriété fractale, qui donne une mesure exprimée en termes de surface spécifique (en m2/g dans le Système international), c'est-à-dire la surface développée par unité de masse. On obtient typiquement des chiffres de l'ordre de 0,3 à 0,35 m2/g.

Mesure de la finesse du ciment La surface spécifique (finesse Blaine) permet de mesurer la finesse de mouture d'un ciment. Elle est caractérisée par la surface spécifique ou surface développée totale de tous les grains contenus dans un gramme de ciment (norme NF EN 196-6). Elle s'exprime en cm2/g. Suivant le type de ciment, cette valeur est généralement comprise entre 2800 et 5000m2/g.

Objectif de l'essai Les ciments se présentent sous forme de poudre finement divisée. Cette finesse est une caractéristique importante: lors du gâchage, plus la surface de ciment en contact avec l'eau est grande et plus l'hydratation est rapide et complète. La finesse d'un ciment est généralement exprimée par sa surface massique:

1

C'est la surface totale des grains contenus dans une masse unité de poudre. La surface massique est généralement exprimée en cm2 de surface des grains de ciment par gramme de poudre. L'objectif de l'essai est d'apprécier cette surface.

Principe de l'essai L'essai a pour but de calculer le débit d'air susceptible de passer à travers la poudre. La surface massique du ciment étudié n'est pas mesurée directement, mais par comparaison avec un ciment référence dont la surface massique est connue. Il s'agit de faire passer un volume d'air connu au travers d'une poudre de ciment. Toutes choses étant égales par ailleurs, plus la surface massique de cette poudre est importante et plus le temps t mis par l'air pour traverser la poudre est long. Dans les conditions normalisées décrites, la surface est proportionnelle à 

Équipement nécessaire  Un appareil appelé «Perméabilimètre de Blaine».  Une cellule dans laquelle est placé le ciment à tester  Un manomètre constitué d'un tube en verre en forme de U rempli, jusqu'à son repère inférieur D'une huile légère.  La cellule est équipée d'une grille en Sa partie inférieure.  Un piston sert à tasser le ciment Dans la cellule sous un Volume V défini  Une balance précise à 0,001 g.  Un chronomètre précis à 0,2 s près.  Des rondelles de papier filtrent adaptées au diamètre de la cellule.  Du mercure pour mesurer le volume V de la couche tassée.  Un thermomètre précis à 0,1 °C près pour mesurer température de l'air

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Le ciment est placé dans une cellule, dont le volume est limité par un piston (piston qu’on enlève lors de l’essai). Cette cellule est placée dans l’ajutage conique d’un tube en verre formant manomètre en U;ce tube comporte 4 traits repère. Le liquide de ce manomètre en U peut être inspiré par une poire munie d’une soupape, à l’extrémité d’un tube comportant un robinet.

Figure 01: Perméabilimètre de Blaine

3

Perméabilimètre de Blaine manuelle

Perméabilimètre de Blaine automatique Figure : 02

Cellule : tube métallique, dont le volume est limité par : à la partie inférieure : une grille (trous diam. 1 mm), à la partie supérieure : un piston Il faut placer deux rondelles de papier filtre, pour éviter toute perte de ciment. La vitesse d’écoulement de l’air à travers le ciment dépend du tassement de ce ciment dans la cellule, donc de la quantité de ciment qu’on y introduit. Cet état de tassement est caractérisé par sa porosité n.

Piston

Papier filtre

Corps de la Cellule Ciment

Grille

Figure :03

La masse du ciment est déterminée par : m=m v abs x Vabs V vides) Le volume apparent est le volume V de la cellule, et Vvides = n . V app m = mv abs (V – n x V)

m=m

v abs x (Vapp _

m = mv abs x V x (1-n)

On opère généralement à porosité constante, avec n =0,5. Il faut don déterminer la masse volumique absolue du ciment (voluménomètre de Le Châtelier) et le volume de la cellule (détermination directe). Pour la détermination du volume de la cellule on emploie le mercure.

1. Placer

la

grille

+

2

rondelles

remplir de mercure et le peser : P1 Sur grille = une rondelle, placer un peu plus de ciment que ce que correspondrait à n = 0,5 (ainsi le mercure ne tassera pas le ciment : 2,8 à 3,0 g), placer une 2eme rondelle de papier filtre; enfoncer complètement le piston, puis le retirer, remplir de mercure. Peser ce mercure : P2. Le volume V de la cellule est celui occupé par le ciment : V = P1 – P2 / mvHg mvHg : masse volumique du mercure à la température de l’expérience. Mode opératoire. 1. Placer grille + papier filtre + ciment (quantité calculée) + papier filtre,

f pi al pt ir e de r,

2. 3. 4.

5. 6. 7. 8.

Tasser et ôter le piston, Vérifier le niveau du liquide : il doit arriver au trait inférieur (4); si nécessaire, parfaire ce niveau, Placer la cellule sur l’ajutage. La jonction doit être étanche (très mince couche de vaseline). S’assurer de l’étanchéité de l’ensemble (boucher la cellule avec le pouce, aspirer avec la poire pour faire monter le liquide aux environs du trait supérieur (1), si on ferme le robinet, le niveau doit rester constant). L’étanchéité étant réalisée, aspirer le liquide jusqu’à ce qu’il atteigne le trait supérieur (1), et fermer le robinet. L’air traverse le ciment, et le niveau du liquide baisse : chronométrer le temps que met le liquide à passer du 2e trait au 3e trait; soit t (en secondes) la moyenne des temps résultant de 3 mesures consécutives. Noter la température, En déduire la surface spécifique : Ssp = K. √e3. √t / mv abs. (1-n). √η

Avec : K : constante de l’appareil, n : porosité (en général : 0,50), mv abs : masse volumique absolue du ciment, η : viscosité dynamique de l’air, à la température de ’essaie Pour faciliter le travail, l’abaque suivant nous permet de déterminer : mvHg, √η en fonction de la température de l’essai. Pour la détermination de K on fait l’expérience suivant le même mode opératoire avec un ciment étalon présentant une masse volumique absolue et une surface spécifique connues. Prendre une valeur moyenne de mesure sur 3 échantillons de la poudre étalon. Figure  :04

Le liant hydraulique dont on désire mesurer la surface spécifique doit être à porosité constante (égale à 0,500). - Méthode : peser à 0,01 g près, une masse m de liant telle que, compte tenu de son volume V après tassement dans la cellule, sa porosité soit égale à 0,500. - La masse de matière à prendre s'écrit: m = (1 - e) Ñv. ñ - masse volumique V - volume utile de la cellule. *Placer la grille au fond de la cellule. Appliquer sur cette grille, au moyen d'une tige à face inférieure plane et d'une équerre, un disque neuf de papier-filtre. *Verser le liant dans la cellule en utilisant un entonnoir. *Donner quelques légères secousses à la cellule pour niveler la couche supérieure du liant, puis placer sur celui-ci un autre disque neuf de papier filtre. *Tasser avec précaution au moyen du piston en évitant la remontée de la poudre au-dessus du papier filtre jusqu'à ce que le collier vienne buter contre le haut de la cellule. *Retirer le piston lentement (Il est commode de pratiquer une légère rotation alternative). *Vérifier le niveau du liquide du manomètre qui doit affleurer au trait inférieur. *Enduire de vaseline la partie rodée de la cellule et la placer sur son ajutage en lui imprimant un léger mouvement de rotation pour répartir la vaseline; veiller au cours de cette opération à ne pas altérer le tassement de la couche. *Aspirer lentement au moyen de la poire l'air du tube jusqu'à ce que le niveau du liquide atteigne le trait supérieur. Fermer le robinet. Mettre en marche un chronomètre sensible au cinquième de seconde quand le niveau de liquide atteint le deuxième trait. *L'arrêter quand le niveau de liquide atteint le troisième trait. *Noter le temps écoulé t ainsi que la température de la pièce. *Faire trois mesures et prendre la moyenne arithmétique des trois temps. *La surface spécifique est calculée par la formule:

S - Surface spécifique (cm2/g).

k - Constante de l'appareil.. e - Porosité de la couche tassée. t - Temps mesuré en secondes. ñ - Masse volumique (g/cm3). ç - Viscosité de l'air à la température d'essai (en poises). Figure 2: Principe de fonctionnement du permiabilimètre de Blaine

Élément (% de pouzzolane)

0

5

10

15

20

Surface spécifique de Blaine (g/cm2) 2858 3180 3210 3358 3528 Tableau : Poids spécifique des ciments préparés. Les résultats du tableau 9 présentent l'effet de l'addition pouzzolanique sur le poids spécifique du ciment. La conclusion suivante peut être tirée : Réduction des temps du début de prise. Selon les résultats obtenus, on note que l'augmentation de la quantité de l'ajout de l'argile calcinée incorporé dans le ciment à un effet significatif sur le poids spécifique de ciment. Ceci peut être dû à la porosité crée par la substitution partielle du clinker par l'argile calcinée (taux de substitution de l'argile calcinée) et la faible densité de l'ajout.

Conclusion

Le ciment est un matériau très important dans la construction donc il faut connaître toutes ces propriétés et grâce au test de Blaine, Qui nous permettra de calculer ou sa finesse et sa surface spécifique Perméabilimètre de Blaine Permet la détermination de la finesse du ciment en calculant la surface spécifique, indiqué comme la surface totale (cm²/g). La finesse de mouture est liée à la notion de ‘’surface spécifique’’ qui désigne le total des aires de tous les grains contenus dans une quantité unité. Le test de Blaine consiste a mesuré le temps mis par un volume d'air donné pour traverser un échantillon, Il est connu que la vitesse d’écoulement d’un fluide à travers un corps granulaire et si faible que les grains qui compose ce Corp.