Tp de matériau

F.S.T TANGER TP-Matériau de construction

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Université ABDELMALEK ESSAADI FACULTE DES SCIENCES ET

TECHNIQUE – TANGER Génie civil

Compte Rendu

« MATERIAU DE CONSTRUCTION »

Réalisé par : CHAIMAA BENAYAD LOUBABA RIDA NAJLAE TOUIH Assuré par Mr : L.Ban Allal


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Sommaire INTRODUCTION

I.PROPRIETES PHISIQUE DES MATERIAUX :

I.1Coefficient d’absorption d’eau du gravier

I.2Analyse granulométrique

I.3Masses volumiques

CONCLUSION


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Le TP «Matériaux de construction» est une des disciplines essentielles dans le domaine du Génie Civil. Ce TP s'adresse en priorité aux étudiants de génie civil et aux techniciens supérieurs travaillant dans le domaine de la construction.

Objectifs généraux :

Permettre aux apprenants de connaître des différents types de matériaux de construction.

Renforcer la compréhension nécessaire concernant les propriétés principales des matériaux de construction et leurs domaine d’emploi le plus efficace.

Permettre aux apprenants de connaitre la nature, le principe de fabrication et les applications en fonction de leurs comportements.

Renforcer les connaissances pour pouvoir effectuer les différents essais sur les matériaux de construction.

Permettre à l'apprenant d'améliorer les propriétés mécaniques des matériaux de construction.

Introduction


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Coefficient D’absorption D’eau D’un Gravier Equipement :

But de la mesure :

Certains matériaux granulaires peuvent présenter une porosité interne qui est préjudiciable, en particulier, à la résistance au gel des bétons. En effet, l'eau incluse dans le granulat provoque l'éclatement du béton lorsque celui-ci est soumis de manière prolongée à des basses températures.

Principe de la mesure :

On détermine un coefficient d'absorption, qui est défini comme le rapport de l'augmentation de la masse de l'échantillon après imbibition par l'eau, à la masse sèche de l'échantillon. Cette imbibition est obtenue par immersion de l'échantillon dans l'eau pendant 2 heures300 °C.

Le coefficient d'absorption (Ab) est défini par la relation :

Ms = masse de l'échantillon sec après passage à l'étuve à 105 °C. Ma = masse de l'échantillon imbibé, surface sèche déterminée comme suit.

Balance de précision 1 cg Etuve ou four micro-onde Plaque chauffante


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Mode opératoire :

1. Faite sécher le gravier à l’étuve à 105°C pendant 24heures ou au four micro-onde de 20 mm à 40mm environ (A l’évidence, aucun récipient métallique ne pourra être employé pour cette opération !)

2. Prélevez un échantillon de gravier sec et pesez-le :


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3. Placez l’échantillon dans l’eau et portez à ébullition :

4. Maintenez l’ébullition pendent 2 heures (ou moins si la séance ne le permet pas) pour chasser l’air des pores.

5. Laissez refroidir dans l’eau pour que celle-ci rentre dans les vides. 6. Retirer de l’eau l’échantillon et essuyez chaque grain. 7. Pesez à nouveau l’échantillon : M1.


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Expression des résultats:

Après imbibition dans l'eau pendant 2 heures, étaler l'échantillon sur une surface plane non absorbante, tout en le remuant afin que la surface externe des grains sèche. Ce séchage doit être effectué de manière douce afin de ne pas éliminer l'eau qui pourrait être piégée à l'intérieur du granulat. Veiller également à ne pas perdre de grains de gravier au cours de l'opération. Les grains sont alors libres de toutes forces d'attraction capillaire.

Résultats d’expérience :

Coefficient d'absorption d'eau d'un gravier

Masse après séchage M0 (g) 100

Masse après imbibition M1 (g) 99.73

Masse d'eau M1 (g) --

Coefficient d'absorption d'eau (%) --

Commentaire :

On a pris des échantillons qui sont très fins, ces derniers se dessous dans l’eau ce qui n’a pas permis d’obtenir les résultats préférables.


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Analyse Granulométrique

But de l'essai

L'analyse granulométrique permet de déterminer la grosseur et les pourcentages pondéraux respectifs des différentes familles de grains constituant les échantillons. Elle s'applique à tous les granulats de dimension nominale inférieure ou égale à 63 mm, à l'exclusion des fillers.

Principe de l'essai :

L'essai consiste à classer les différents grains constituants l'échantillon en utilisant une série de tamis, emboîtés les un sur les autres, dont les dimensions des ouvertures sont décroissantes du haut vers le bas. Le matériau étudié est placé en partie supérieure des tamis et les classements des grains s'obtiennent par vibration de la colonne de tamis.

Matériel nécessaire :

Des tamis dont les ouvertures carrées, de dimension normalisée, sont réalisées soit à partir d'un maillage métallique, soit par perçage d'une tôle. Les passoires, qui comportent des trous ronds percés dans une tôle, ne sont plus utilisées actuellement. Pour un travail d'essai aux résultats reproductibles, il est conseillé d'utiliser une machine à tamiser électrique qui comprime un mouvement vibratoire horizontal, ainsi que des secousses verticales, à la colonne de tamis.

La dimension nominale de tamis est donnée par l'ouverture de la maille, c'est-à-dire par la grandeur de l'ouverture carrée. Ces dimensions sont telles qu'elles

se suivent dans une progression géométrique de raison , depuis le tamis 0.08 mm jusqu'au tamis 80 mm. Pour des ouvertures inférieures à 0.08 mm, l'analyse granulométrique n'est pas adaptée et l'on peut procéder par sédimentométrie. L'existence antérieure de passoires (trous ronds) a conduit à une double


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classification de tamis et des passoires, tout en conservant pour chaque famille d'appareil la même progression géométrique des ouvertures.

Tamiseuse électrique

Afin d'éviter toute ambiguïté, un tamis et une passoire équivalents ont été désignés par un même numéro de module. Les dimensions nominales normalisées des tamis, seuls appareils utilisés actuellement, sont les suivantes :

Tableau: Dimensions nominales des tamis.

Dimension de tamis utilisés :

Pour les sables, on utilisera en général les tamis de modules 20, 23, 26, 39, 32, 35, 38. Pour les matériaux plus grossiers, tous les tamis au-delà du module 38 seront utilisés.

Préparation de l'échantillon :

La quantité à utiliser doit répondre à différents impératifs qui sont contradictoires:

- Il faut une quantité assez grande pour que l'échantillon soit représentatif.


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- Il faut une quantité assez faible pour que la durée de l'essai soit acceptable et que les tamis ne soient pas saturés et donc inopérants.

Dans la pratique, la masse à utiliser sera telle que : M = 0,2 D avec M, masse de l'échantillon en Kg et D diamètre du plus gros granulat exprimé en mm

Description de l'essai

Le matériau sera séché à l'étuve à une température maximale de 105 °C pendant 24h. On emboite les tamis les uns sur les autres, dans un ordre tel que la progression des ouvertures soit croissante du bas de la colonne vers le haut. En partie inférieure, on dispose un fond étanche qui permettra de récupérer les fillers pour une analyse complémentaire. Un couvercle sera disposé en haut de la colonne afin d'interdire toute perte de matériau pendant le tamisage.

On appellera tamisât le poids du matériau passant à travers un tamis donné et refus le poids de matériau retenu par ce même tamis.

Le matériau étudié est versé en haut de la colonne de tamis et celle-ci entre en vibration à l'aide de la tamiseuse électrique. Le temps de tamisage varie avec le type de machine utilisé, mais dépend également de la charge de matériau présente sur le tamis et son ouverture. Un étalonnage de la machine est donc nécessaire. On considère que le tamisage est terminé lorsque les refus ne varient pas de plus de 1 % entre deux séquences de vibrations de la tamiseuse.

Le refus du tamis ayant la plus grande maille est pesé. Soit R1 la masse de ce refus.

Colonne de tamis


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Le refus du tamis immédiatement inférieur est pesé avec le refus précédent. Soit R2 la masse du deuxième refus. Cette opération est poursuivie pour tous les tamis pris dans l'ordre des ouvertures décroissantes. Ceci permet de connaître la masse des refus cumulés Rn aux différents niveaux de la colonne de tamis. Le tamisat présent sur le fond de la colonne du tamis est également pesé.

La somme des refus cumulés mesurés sur les différents tamis et du tamisat sur le fond (fillers) doit coïncider avec le poids de l'échantillon introduit en tête de colonne. La perte éventuelle de matériaux pendant l'opération de tamisage ne doit pas excéder plus de 2% du poids total de l'échantillon de départ. Les résultats peuvent être présentés selon l'exemple suivant :

Tableau : Dimensions nominales des tamis.

Tamis en mm

Masse des refus partiels (g)

Masse des refus cumulés %

pourcentage des refus

cumulés %

pourcentage des tamisas

cumulés %

2 7,5 7,5 1,5 98,5

1,25 11,5 19 3,72 96,3

0,8 7 26 5,09 94,9

0,315 281 307 60,14 39,9

0,16 1 308 60,33 39,7

0,08 30 338 66,21 33,8

0,063 171 509 99,71 0,3

Fond 1,5 510,5 100,00 0,0


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Expression des résultats de la courbe granulométrique :

Les pourcentages des refus cumulés, ou ceux des tamisats cumulés, sont représentés sous la forme d'une courbe granulométrie en portant les ouvertures des tamis en abscisse, sur une échelle logarithmique, et les pourcentages en ordonnée, sur une échelle arithmétique. La courbe est tracée de manière continue et ne peut pas passer rigoureusement par tous les points.

Courbe granulométrique d'un sable

*On remarque une discontinuité de la granulométrie ;

Coefficient d’uniformité :

Soit Dx le diamètre pour lequel le tamisât est de x % (ex: D10 = diamètre du tamis pour lequel on obtient 10 % de passant).

On définit alors les caractéristiques de la courbe granulométrique suivantes :

- le coefficient de Hazen (ou coefficient d’uniformité) :

A.N :


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D’après la courbe on a :

D60 =0.46mm

D10 =0.12mm

Donc :

CU=0.46/0.12=3.83

Ce coefficient permet de savoir si la granulométrie est étalée ou serrée, notamment en ce qui concerne les sables.

On obtient CU>2. Donc on trouve que la granulométrie est étalée.

Coefficient de courbure:

- le coefficient de courbure :

Ce coefficient vient en complément de Cu dans la classification des sols afin de déterminer si la granulométrie est bien graduée ou mal graduée (un sol est mal gradué si une fraction de grains prédomine).


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- continuité - discontinuité : On dit que la courbe granulométrique est continue si entre deux granulats élémentaires consécutifs présents il manque au plus 3 granulats élémentaire. Il y a discontinuité si l’absence porte sur plus de 3 granulats élémentaires.

D’après la courbe on a :

D30 =0.08mm

D10 =0.12mm

D60 =0.46mm

Donc :

CC=(0.08)²/(0.12*0.46)=0.11

Alors que le sable est mal gradué qui indique une continuité mal répartie.

Quelques exemples de courbes granulométriques :

1: Granulométrie étalée et discontinue (alluvions de sables et graviers) 2: Granulométrie étalée et continue (arène granitique) 3: Granulométrie serrée (sable de Fontainebleau) 4: Limon argileux 5: Argile limoneuse 6: Argile pratiquement pure (bentonite)

La courbe qui coïncide avec les résultats qu’on a trouvés est la courbe N°1.

Module de finesse : Le module de finesse d’un sable qui caractérise sa granularité comme le 1/100 ème de la somme des refus, exprimés en pourcentages, sur les différents tamis de la série suivante : 0.166-0.315-0.315-0.63-1.25-2.5-5.0 mm. Pour un sable 0/5, il est recommandé d’avoir un module de finesse voisin de 2.5.


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On a Mf=(Refus cumulé (0.166-0.315-0.63-1.25-2.5-5.0)/100 Dans notre TP On a Mf= (Refus cumulé (0.16-0.315-0.8-1.25-2)/100 A.N : Mf= (1.5+3.7+5.1+60+60.3)/100 Mf= 1.3 Donc on déduit que ce sable est difficile à compacté donc c’est un mauvais sable.


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Masse Volumique

But de l'essai :

Cet essai a pour but de permettre de connaître la masse d'une fraction granulaire lorsque par exemple on élabore une composition de bétons. Ce paramètre permet, en particulier, de déterminer la masse ou le volume des différentes classes granulaires malaxées pour l'obtention d'un béton dont les caractéristiques sont imposées.

Détermination de la masse volumique absolue :

La masse volumique absolue ρs est la masse par unité de volume de la matière qui constitue le granulat, sans tenir compte des vides pouvant exister dans ou entre des grains. Il ne faut pas confondre ρs avec la masse volumique ρ qui est la masse de matériau par unité de volume, celui-ci intégrant à la fois les grains et les vides. Les masses volumiques s'expriment en t/m3, en kg/dm3, ou en g/cm3. La masse volumique absolue moyenne des granulats silico-calcaires est prise égale, en première approximation, a 2,65 t/m3 ou 2,65 g/cm3.

Méthode de l'éprouvette graduée :

Cette méthode est très simple et très rapide. Elle utilise du matériel très courant de laboratoire. Toutefois sa précision est faible.

1. Remplir une éprouvette graduée avec un volume V1 d'eau.

2. Peser un échantillon sec M de granulats (environ 300 g) et l'introduire dans l'éprouvette en prenant soin d'éliminer toutes les bulles d'air.

3. Le liquide monte dans l'éprouvette. Lire le nouveau volume V2.

La masse volumique est alors:


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Pour opérer dans de bonnes conditions, utiliser une éprouvette graduée en verre de 500 cm3 de volume. La lecture des niveaux V1 et V2 doit se faire en bas du ménisque formé par l'eau. En effet, celle-ci a tendance à remonter sur les bords de l'éprouvette sur une hauteur de 1 à 2 mm, ce qui fausse bien sûr la lecture des volumes si la lecture est effectuée en haut du ménisque.

Méthode de l'éprouvette

La masse volumique absolue du sable :

Masse Volumique Absolue

sable gravier Masse de granulat M 335 g 358 g Masse initial d'eau V1 150ml 200ml Volume final d'eau V2 300ml 330ml

Masse Volumique absolue ρabs=M/(V2-V1)

2,35g/cm3 2,75g/cm3

La masse volumique apparente du sable :

La masse volumique apparente d'un granulat dépend de la forme et de la granulométrie des grains ainsi que le degré de compactage et d'humidité.


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Conclusion1 : Donc la masse volumique apparente d’un matériau granulaire dépend de

la forme et la granulométrie des grains ainsi que le degré de compactage et d’humidité.

Masse Volumique

Matériau Apparente

g/cm3 Absolue g/cm3

Sable et gravier 1.45 à 1.65 2.6 à 2.7

Acier 7.8 à 7.85 7.8 à 7.9 Brique d'argile 1.6 à 1.8 2.5 à 2.8

Ciment 1 2.9 à3.1 Béton 1.8 à 2.2

Conclusion2 : *La Masse Volumique Absolue du sable est : 2.35 g/cm3<2.6 *La Masse Volumique Absolue du Gravier est : 2.75 g/cm3<2.6 *La Masse Volumique Absolue du sable est : 1.42 g/cm3<1.45 *La Masse Volumique Absolue du Gravier est : 1.43 g/cm3<1.45 Donc on ne peut pas construire avec ce type de granulat.

Masse Volumique Apparente

sable gravier Masse de granulat M 335 g 358 g

Masse Volumique apparente

ρapp=M/250ml 1,42g/cm 3 1,43g/cm3


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Conclusion Ce TP était très bénéfique pour nous, il nous a permis de concrétiser ce qu’on a vu en théorie.

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