TD Materiaux de Construction s1 [PDF]

Zitiervorschau

TD-CHAPITRE I et II

(Définition-Généralités-Rapport d’essai)

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EXERCICE: A- LES GRANULATS 1- Donner les définitions des termes suivants : -Matériaux de construction -Agrégats -Agrégats fins -Gros granulats -Sols 2- Donner la classification des granulats selon la nature minéralogique et selon la forme des grains. 3- Citer quatre caractéristiques physiques des granulats, autre que la teneur en eau, la compacité, l’indice des vides et la porosité. 4- A propos des quatre expressions citées à la question précédente, donner les formules qui permettent de calculer chacune d’elle. 5- Citer les différents essais qui permettent d’apprécier selon vous la qualité des granulats. 6- Comment peut-on obtenir les granulats ? B-LES LIANTS 7- Donner la définition des liants hydrauliques. 8- Citer les différents types de liant que vous connaissez ? 9- Dites à quoi corresponde les différentes expressions : XHN ; XHA ; CPA ; CPJ. C-LES METAUX 10- Citer les différents types de métaux que vous connaissez. 11- Classifier les métaux suivants en métaux ferreux puis en métaux non ferreux : fer- acier doux-acier mis durs –aciers durs- fonte- cuivre -l’étain le plomb- le chrome- le zinc- l’aluminium. 12- Qu’appelle t-on alliage au niveau des métaux? Citer quatre types d’alliage que vous connaissez. D- LE BOIS 13- Combien de catégories de bois existe-il en Europe ? Puis donner une définition pour chaque catégorie. 14- Dans le cadre africain classifier les essences suivantes : Doussié- Samba- Iroko- Teck- Sapelli- Cailcédrat – Eucalyptus- Bété- KatibéVène. 2

E- ECHANTILLONNAGE ET RAPPORT D’ESSAI 15- Définir : rapport d’essai ; échantillonnage ; quartage ; échantillon global ; prélèvement ; prise. 16- Décrivez nous les techniques d’échantillonnage que vous connaissez. 17- Parlez nous de la présentation et du contenu d’un rapport.

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TD-CHAPITRE III

(Analyse granulométrique par tamisage)

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SUJET NO1 QUESTION DE COURS : 1- Qu’appelle t-on refus sur tamis, tamisât ou passant dans l’analyse granulométrique par tamisage ? 2- Quelle différence faites-vous entre la granulométrie et la granularité ? 3- Quel rapport lie le tamis et la passoire ? 4- Qu’appelle t-on quartage et à quel moment utilise-t-on cette méthode ? EXERCICE : Les résultats d’une analyse granulométrique par tamisage sur le sable de la plage de LOME ont donné les résultats suivants : TABLEAU DES RESULTATS D’UNE ANALYSE GRANULOMETRIQUE PAR TAMISAGE Tamis en mm 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,160 0,080 Fond du tamis

Refus partiels

Refus cumulés Poids en % gramme 41 203 697 1402 1798 1957 1982 2000

Tamisât en %

1- Compléter le tableau puis tracer la courbe de cette analyse granulométrique par tamisage. 2- Calculer le coefficient d’uniformité Cu de même que le coefficient de courbure Cc pour ce sable. 3- Que pouvez-vous conclure à partir de la valeur du coefficient d’uniformité calculé ? 4- Calculer le module de finesse MF de ce sable. 5- Que pouvez- vous dire à partir de ce module de finesse.

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SUJET NO2

QUESTIONS DE COURS : 1-Donnez la définition de l’analyse granulométrique par tamisage. 2-Quelle différence faites-vous entre un tamis et une passoire ? 3-Quel est l’intérêt de l’analyse granulométrique par tamisage ? 4-Pourquoi dit-on que la classe granulaire du granulat est une donnée indispensable à la formulation du béton ? EXERCICE : Partie A : l’analyse granulométrique par tamisage d’un matériau réalisé au laboratoire à donné les résultats suivants : D60 + D 30 /D 10=14/3 et D60 −2 D10 =D 30 On vous demande de calculer les coefficients d’uniformité et de courbure. L’un des tamis utilisé a pour module 49. Quel serait alors le coté de la maille correspondante. Partie B : Pour harmoniser leur point de vue sur le sable livré sur le chantier de construction d’un bâtiment de type R+5, CODJO et KOFFI ont fini par demander la réalisation de l’analyse granulométrique par tamisage qui donne les résultats suivants : Tamis (mm) Tamisât (g)

50 2500

40 2418,75

31,5 1312,5

25 1312,5

20 320

16 72,5

12,5 0

En votre qualité de technicien en la matière, on vous demande de : 1-Tracer la courbe granulométrique de l’analyse. 2-Interpréter les résultats de cette analyse après avoir calculé les coefficients d’uniformité, de courbure et le module de finesse. Partie C : Les résultats de deux analyses granulométriques par tamisage sont consignés dans le tableau ci-dessous : Tamis (mm) % Passants

courbes NO1 NO2

5 100 100

2,5 98 90

1,25 92 28

0,63 20 10

0,315 8 4

0,16 2 1

0,08 0 0

On vous demande de : 1-tracer ces deux courbes 2-hachurer l’intervalle se trouvant entre ces deux courbes 3-cette partie hachurée est appelée (choisir entre a, b et c) : 6

a-fuseaux granulométriques, b-fuseau enveloppe, c-fuseau de référence.

SUJET NO3

QUESTION DE COURS : 12345-

Définir les termes suivants : échantillonnage ; quartage ; agrégat sec ; Quelle différence faites-vous entre granularité et granulométrie Donner la différence entre tamis et passoires Que signifie le terme « granulat d /D » ? Quelle différence faites-vous entre l’analyse granulométrique par tamisage et par sédimentométrie.

PROBLEME : Dans le cadre de votre stage académique dans un laboratoire d’étude et de recherche en génie civil de la place, le responsable chargé des essais sachant bien que vous venez de finir votre première année de génie civil à l’E.S.G.C.-V.A.K, vous confies après avoir réalisé lui même l’essai d’analyse granulométrique par tamisage sur un échantillon de sable, le volet calcul des paramètres, analyse et interprétation des résultats. A cet effet il vous remet la feuille d’essai qui se présente comme suit : Module AFNOR

Tamis en (mm) 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 0,080

Refus partiel (g) 80 120 380 210 280 290 90

Refus cumulé (g)

Refus cumulé (%)

Tamisât (%)

Sachant qu’il est parti d’une masse sèche initiale = 1500g pour réaliser l’essai ; il vous demande de : 1- vérifier si cette masse convient bien pour l’essai, si non que se produirait-il ? 2- Compléter le tableau précédent après avoir rappeler la relation qui existe entre la dimension d’un tamis et son module correspondant 3- Calculer le coefficient de courbure ; le coefficient d’uniformité et le module de finesse pour ce sable, puis donner une interprétation pour chacun de ses paramètres 4- Tracez sur papier indiqué la courbe granulométrique de ce sable.

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TD-CHAPITRE IV

(Analyse granulométrique par sédimentométrie)

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SUJET :1 QUESTIONS DE COURS : 1-Définition et but de l’analyse granulométrique par sédimentométrie, 2-Donner la formule qui permet de calculer la vitesse de décantation des grains par la loi de stockes. EXERCICE 1: Dans le but de déterminer les proportions des grains de différentes tailles pour le sol de Djassin, nous avons procédé par analyse granulométrique par tamisage et sédimentométrie. Sachant que la masse de l’échantillon sec avant lavage est de 615g et celle après lavage au tamis 0,080 et séchage à l’étuve à 105 O C après 24heures est de 375g pour les particules de diamètre supérieur à 0,080mm. Calculer : 1) Le pourcentage p' des particules fines ayant traversé le tamis 0,080mm. Une partie des particules fines ayant traversé le tamis 0,080mm a été prélevé en vue de réaliser l’essai d’analyse granulométrique par sédimentométrie. Les résultats obtenus sont les suivants : Tableau d’analyse granulométrique par sédimentométrie Date : 04 /10 /15 Chantier : Djassin O Sondage : N 2 Profondeur : 2,5m Opérateur : SONANGNON Dates

Heures

05 /10 / 15

11h00

Durée de sédimentation

Température en oC

Lecture R

Correction m

30s 1mn 2mn 5mn 10mn 20mn 40mn 1h20mn 2h00 24h

27 27 27 27 27 27 27 27 27 27

8,00 8,00 7,00 6,00 5,00 5,00 5,00 4,00 4,00 3,5

+2,5 +2,5 +2,5 +2,5 +2,5 +2,5 +2,5 +2,5 +2,5 +2,5

Lecture corrigée R1

Diamètre

¿ 0,080

Pourcentage passant d¿ 0,080

0,080 0,055 0,038 0,025 0,017 0,012 0,0085 0,0060 0,0050 0,0016

2- Calculer : -la date à laquelle l’essai prend fin -les heures de lectures pour chaque durée de sédimentation -les lectures corrigées R1 pour chaque durée de sédimentation -les pourcentages des passants au niveau de chaque diamètre. 9

SUJET :2 EXERCICE 1: Calculer la vitesse de décantation d’une particule lors de l’essai de la sédimentation à un instant t= 30s et à la température de 20,05oC sachant que le poids spécifique de cette particule est égal à 2,65 g/cm3, la masse volumique du liquide est égale à 1,60 3 2 g/cm , l’accélérateur de la pesanteur égale à 10cm/ s , le diamètre de la sphère égale à 55 μm et la viscosité dynamique du liquide égale à 1,002.10−3 Poise, EXERCICE 2: On a effectué l’analyse granulométrique par sédimentométrie sur un matériau donné. Les résultats sont les suivants. Dates

Heures

07 / 11/12

09h25

Durée de sédimentation

Température en oC

Lecture R

Correction m

30s 1mn 2mn 5mn 10mn 20mn 40mn 80mn 240mn 1440mn

27 27 25 25 22 22 20 17 15 15

9,20 9,20 8,80 8,20 8,00 7,50 7,10 6,70 5,90 5,40

+1,5 +1,5 +1,0 +1,0 0,5 0,5 0,0 -0,5 -1,0 -1,0

Lecture corrigée R1

Diamètre

¿ 0,080 μm

Pourcentage passant d¿ 0,080

80 55 38 35 17 12 9 6 3,5 1,5

1- Après avoir rempli le tableau, dites l’heure et la date à laquelle l’essai prendra fin. 2- Une particule identifiée dans la solution a mis 01h20mn pour parcourir une distance de 25mm. Sachant que γ s =26 kN /m3, γ W =1 g/cm3 , g=10 cm/s2 et μ=1,139 poise  ; calculer le diamètre de cette particule.

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TD-CHAPITRE V et VI

(Essai de propreté sur le sable : le test d’humus et Equivalent de sable)

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SUJET : 1 QUESTIONS DE COURS : 1-Définition et but de : a-Essai de propreté sur le sable ou essai colorimétrique, b-Essai de propreté sur le sable ou équivalent de sable. 2-Manipulation de l’essai d’équivalent de sable. EXERCICE : 1 Pour la finition de son bureau d’étude, l’ingénieur vous invite à l’interprétation des résultats : 1- De deux échantillons A et B analysés par le test d’humus.  Le liquide surnageant l’échantillon A est plus sombre que la couleur standard N O 3  Le liquide surnageant l’échantillon B est plus clair que la couleur standard N O 3 2-d e l’essai d’équivalent de sable  Essai N O 1 : h1=15cm ; h2=9cm  Essai N O 2 : h1=22cm ; h2=16cm  Essai N O 3 : h1=13cm ; h2=12cm EXERCICE : 2 L’entreprise LIPROVAK , adjudicataire de la finition du bâtiment administratif de la mairie de DUNIAN a réalisé l’essai d’équivalent de sable sur la carrière à lui proposé. Les résultats de ces essais sont les suivants : 1er essai : h1=18 cm ; h2=12 cm 2è essai : h1=17 cm ; h2=13 cm 3è essai : h1=17 cm ; h2=15 cm

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1- Après avoir calculé l’équivalent de sable (ES) de chaque essai ainsi que l’équivalent moyen (ESmoy) , interpréter chaque résultat en considérant l’équivalent de sable à vue. 2- Peut-on utiliser cette carrière pour la finition du bâtiment ?

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SUJET : 2

QUESTIONS DE COURS : 1-Essai de propreté sur le sable ou essai colorimétrique : mode opératoire et interprétation des résultats. 2-Essai de propreté sur le sable ou équivalent de sable (ES) : manipulation et expressions des résultats. EXERCICE : 1 Les essais d’équivalent de sable réalisés sur le sable de Sèmè -Kpodji ont donné les schémas ci-dessous. On demande : 1-de calculer ESV moyen de ce sable 2-de calculer ESP moyen de ce sable sachant que pour : - le sable N O 1 on a h2= 7,3cm - le sable N O2 on a h2= 7,2cm - le sable N O 3 on a h2= 8 cm Voir figure 2

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TD-CHAPITRE VI et VII

(Densité et Absorption sur le sable et le gravier)

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SUJET: 1 QUESTIONS DE COURS : 1234-

Qu’appelle t-on : agrégat sec ; agrégat saturé sec en surface. Donner la définition et le but de la densité et absorption sur le sable. Donner la définition et le but de la densité et absorption le gravier. Densité et absorption sur le sable : mode opératoire et expression des résultats.

EXERCICE : 1 On réalise au laboratoire la densité et l’absorption d’eau d’un sable naturel en utilisant un pycnomètre remplit d’eau pesant 600g à 20 OC. Les lectures faites au cours de cet essai sont : -

Masse du pycnomètre+agrégat (sss) =725 g Masse du pycnomètre vide= 200g Masse du pycnomètre+agrégat (sss)+ eau= 1022g Masse d’agrégat sec+le récipient= 995 g

Calculer : 1- La densité sèche ( γ s ) de l’agrégat en g/cm 3 2- La densité (sss) noté ( γ sss ) de l’agrégat en g/cm3 3- Le pourcentage d’absorption ABS % NB : Masse du récipient vide =500g EXERCICE : 2 Sur le tronçon Pahou Ouidah, des essais de densité et d’absorption sur le sable ont été réalisés au laboratoire. Les résultats sont consignés dans le tableau cidessous : Pycnomètre 1 Pycnomètre 2 Eléments pesés Masse (g) Masse (g) Pycnomètre vide 30,40 30,00 Pycnomètre +sable (sss) 52,20 52,60 Pycnomètre +sable (sss) + eau 72,45 72,00 Pycnomètre +eau rempli 58,80 57,80 Récipient 214,20 233,25 Récipient+ échantillon séché 235,90 255,81

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1-Déterminer la densité sèche moyenne de l’agrégat 2-Déterminer la densité moyenne de l’agrégat saturé sec en surface 3-Déterminer le pourcentage moyen d’absorption de l’agrégat.

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TD-CHAPITRE VIII et IX

(Le Ciment et les Adjuvants-Essai sur le ciment)

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SUJET :

Questions de Cours : 1- Comment obtient-on le ciment Portland ? 2-Qu’est qu’une réaction d’hydratation ? 3-Comment peut-on régler le problème de la prise éclaire ? 4- Après avoir défini ce que c’est qu’un adjuvant, donnez-en deux exemples suivis de leur définition et domaine d’utilisation. 5- Quel est l’intérêt de la mesure du poids spécifique du ciment. Problème 1 : On désire calculer la surface spécifique d’un ciment dont les résultats des essais réalisés au laboratoire à une température de 16 OC se présentent comme suit : - Masse volumique ρ=13,56 g /cm 3 - Viscosité de l’air y=0,0001788 Poise - Porosité de la couche tassée e=0,500 - Constante de l’appareil k =0,8 ± 0,2 - Temps mesuré t= 55.548,06029s 1- Calculer la surface spécifique de ce ciment 2- Cette surface spécifique calculée est elle conforme aux spécifications exigées par la norme ? Pourquoi 3- Calculer la perméabilité P de la couche tassée. Problème2 : Le poids spécifique du ciment variant pour chaque catégorie du ciment, cette mesure permet de déceler les charges et produits étrangers au ciment. De plus, la volumique présumée pour les ciments CPA et CPJ est supérieur à 3g/cm 3 et celle pour les ciments de laitier est inférieure à 2,7g/cm3 . Pour vérifier la conformité des ciments CPA te CPJ de laitier vendus dans un dépôt de ciment de Porto-Novo, une entreprise marocaine chargée de la construction du siège de l’Assemblée Nationale avec ces trois catégories de ciment a demandé de à deux laboratoires de la place de lui réaliser les essais sur la détermination du poids spécifique du ciment. Les essais réalisés sur chaque catégorie de ciment dans les laboratoires d’ATS et de LERGC.SA se présentent comme suit :  Ciment catégorie CPA et CPJ -pesée d’une masse M=64 g de ciment pour chaque catégorie de ciment CPA et CPJ - volume des pycnomètres utilisés pour l’essai 19

V1= 20,63 cc pour le ciment CPA V2=20,55 cc pour le ciment CPJ  Ciment catégorie de laitier : -pesée d’une masse M1=60g de ciment laitier -volume du pycnomètre utilisé pour l’essai V3=25cc 1- Calculer alors pour chaque catégorie de ciment citée ci-dessus la masse volumique absolue de ces ciments. 2- A partir de vos résultats calculés et les données de l’exercice, peut on dire que les ciments CPA, CPJ et de laitier sont conformes à la prescription de ce qui a été dit dans l’énoncé plus haut ? Justifier alors votre réponse par des arguments scientifiques.

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TD-CHAPITRE X

(Etude de composition de béton)

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SUJET : 1 On désire confectionner un béton pour ouvrage massif et la dimension D= 50mm est supposée admissible pour les granulats. La résistance demandée est σ 'n=300 bars Les granulats sont de qualité courante, concassés avec une vibration normale. Le ciment utilisé est de classe 325 mais sa résistance vraie moyenne à 28 jours estσ 'c =480 bars . Affaissement désiré : 7cm Les granulométries des trois granulats sont données comme suit : Module Afnor 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 35 32 29 26 23 20

Tamis (mm) 50 40 31,5 25 20 16 12,5 10 8 6,3 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 0,08

Sable (0/5) % passant

100 98 83 55 25 4 0

Gravier G1 (5/20) % passant

100 84 66 44 30 16 7 0

Gravier G2 (20/50) % passant 100 80 9 2 0

On donne les masses spécifiques des granulats :  Pour le sable : 2,55  Pour le gravier G1 :2,62  Pour le gravier G2 :2,65 Quantifier les composants du béton confectionné pour un moule cylindrique de diamètre 16 cm et de hauteur 32cm 22

SUJET : 2

On considère une dalle en béton armé de 18cm d’épaisseur. Les matériaux utilisés ont pour caractéristiques : f c28 =30 MPa , Ciment : CPJ 45 -

Classe vraie à 28 jours : 48 MPa Masse volumique apparente : 1,1 kg /dm 3 Masse volumique absolue : 3,1 kg /dm3 Granulats roulés : bonne qualité conformes à la norme NFP 18301.

Caractéristiques Sable Classe granulaire Masse volumique apparente kg / m3 Masse volumique absolue kg /m3 Module de finesse Equivalent de sable à vue Teneur en eau Coefficient granulaire G pris égal à 0,53 Courbes granulométriques : voir figure 1 -

0/5 1,614 2,62 2,67 92,00 4,2%

Gravillon

5/20 1,542 2,59 0,2%

Eau sans sels dissous nuisibles Consistance : affaissement au cône 6cm Vibration par aiguille vibrante (vibration normale) Consigne : on vous demande de déterminer la composition granulaire du béton par la méthode de Georges Dreux Gorisse.

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TD-CHAPITRE XI et XII

(Confection du béton –Essais destructifs et non destructifs sur le Béton)

SUJET : 24

QUESTIONS DE COURS : 12345-

Comment effectue t-on le malaxage lors de la confection du béton ? Citer deux essais qui permettent de vérifier l’ouvrabilité du béton. Faites une représentation schématique de l’un de ces deux essais. Pourquoi doit –on réaliser la coiffe des éprouvettes avant les écrasements ? Pourquoi dot-on conserver les éprouvettes dans l’eau jusqu’au jour d’écrasement ? 6- Donner deux exemples d’essai destructif sur les bétons, puis d’écrire l’un d’entre eux. 7- Citer trois essais destructifs sur les bétons, puis d’écrire deux d’entre eux. EXERCICE : A)- L’essai de traction indirecte effectué sur une éprouvette de béton t de dimension D= 16 cm et L=32 cm pour un essai Brésilien donne comme effort à la rupture 194 KN. On demande de déterminer la contrainte à la rupture de ce béton. B)- l’essai de traction par flexion réalisé sur une éprouvette de dimension b=16cm, d= 10cm et L= 32cm donne toujours comme effort de rupture 194 KN. On demande de déterminer la contrainte à la rupture de l’éprouvette dans chacun des cas suivants : - La rupture à lieu au tiers médian. -

La rupture se produit en dehors du tiers médian et la distance séparant la rupture et l’appui le plus proche est de 15 cm.

-

En ne tenant pas compte de la position de rupture.

-

En ne tenant pas compte de la position de rupture, mais en tenant compte de la plasticité de la section.

C)- En se mettant dans les mêmes conditions comme au point A, et en supposant qu’on a un essai de compression, calculer la contrainte à la rupture de ce béton. D)- Comparer les résultats dans les trois cas précédant puis conclure.

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ANNEXES

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