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TP Matéraux

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TP N°1

Masse volumique apparente et absolue de


matériaux granulaires

I. Masse volumique apparente :


1. Définition

C’est la masse d’un corps par unité de volume apparent en état naturel après passage à
l’étuve à 105°C, noté et exprimée en (kg/m3 ou g/cm3)

2. But de TP

Mesurer la masse volumique apparente de sable et de gravier et les comparer avec la


valeur théorique donnée

3. Matériels necessaries

Un récipient du masse connu m=38.5g (figure n°1)

Une éprouvette (figure n°2)

Une balance (figure n°3)

Fig n°1:un recipient fig n°2: des éprouvettes fig n°3: une balance

4. Matériaux nécessaires

Un échantillon de sable
Un échantillon de garvier

1
5. Mode opératoire

Verser l’échantillon sec dans le récipient

Peser le récipient rempli noté M

Noter le volume de l’échantillon V

Calculer la masse volumique apparente δa=M /V

Refaire la mesure 3fois

6. Résultats et observations
a. Tableau 1 : masse volumique apparente du sable
Désignation M(g) V(ml) δa(g/cm3) Moyenne

Essai 1 100 67 1.49


Essai 2 170 112 1.51 1.505
Essai 3 300 198 1.52

b. Tableau 2 : masse volumique apparente du gravier


Désignation M(g) V(ml) δa (g/cm3) Moyenne

Essai 1 420 340 1.235


Essai 2 277 225 1.231 1.232
Essai 3 160 130 1.231

Remarque :
 Pour le tableau n°1 on remarque que les valeurs trouvées de la masse volumique
apparente du sable sont précis dans l’intervalle des valeurs théorique qui varie
entre 1.4 et 1.6g/cm3
 Pour le deuxième tableau les valeurs sont très proches aux valeurs théoriques

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II. Masse volumique absolue :

1. Définition :
C’est la masse d’un corps par unite de volume absolu de matière pleine après
passage à l’étuve à 105°C, notée et exprimée en (kg/m3 ou g/cm3)
2. But du TP :
Mesurer la masse volumique absolue du gravier et du sable el la comprarer avec la
valeur théorique donnée.
3. Matériels necessaries:

Un récipient

Une éprouvette

Une balance
4. Matériaux utilisés:
un échantillon de sable
un échantillon de gravier
5. Mode opératoire:
 Remplir une éprouvette graduée avec un volume V1 d’eau.
 Peser un échantillon sec M de granulats.
 Introduire le granulat dans l’éprouvette en prenant soin d’éliminer toutes les
bulles d’air
 Le liquide monte dans l’éprouvette ; lire le nouveau volume V2.
 Calculer la masse volumique absolue δ s = M / (V2-V1)
 Refaire la mesure 3fois

Détermination de la masse volumique absolue d’un matériau

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6. Resultants et observations:
a. Tableau 1 : masse volumique absolue du sable
Désignation M(g) V1(ml) V2(ml) δabs(g/cm3) Moyenne

Essai 1 133.2 200 251 2.612


Essai 2 150.9 200 260 2.515 2.551
Essai 3 184.4 200 273 2.526

b. Tableau 2 : masse volumique absolue du gravier


Désignation M(g) V1(ml) V2(ml) δabs Moyenne

(g/cm3)
Essai 1 200 200 285 2.353
Essai 2 100 200 243 2.326 2.348
Essai 3 175 200 274 2.365

Remarque :
 Pour le tableau n°1 on remarque que les valeurs trouvées de la masse volumique
apparente du sable sont précis dans l’intervalle des valeurs théorique qui varie
entre 2.5 et 2.65g/cm3
 Pour le deuxième tableau les valeurs sont très proches aux valeurs théoriques

Conclusion

Pour avoir une valeur de masse volumique absolue ou apparente comprise dans
l’intervalle théorique il faut diminuer les erreurs le plus que possible toute en
s’assurant du réglage de la balance, et répéter l’essai plusieurs fois si possible.

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TP N°2

Essais sur les granulats

Equivalent de sable

I. Introduction :
L’équivalent de sable est un indicateur, utilisé en géotechnique, caractérisant la
propreté d’un sable ou d'une 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.
II. But de l'essai :

Cet essai a pour but de mesurer la propreté des sables entrant dans la composition des
bétons. L'essai consiste à séparer les flocules fins contenues dans le sable. Une
procédure normalisée permet de déterminer un coefficient d'équivalent de sable qui
quantifie la propreté de celui-ci.

III. Matériels et produit utilisés :


 Eprouvettes cylindrique ; avec 2 traites repérés.
 Bouchons pour fermer les éprouvettes.
 Machine d’agitation, manuelle ou électrique capable de donnée à l’éprouvette
un mouvement horizontal pendant 30 seconds.
 Un poids finé précis du sable.
 Une balance pour peser.

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IV. Expérience :
 On prend une masse de sable m=120g tamisé au tamis 5mm .
 On rempli les éprouvettes jusqu’au trait.
 Puis verser le sable préparée.

 On bouche l’éprouvette et on agite avec la machine électrique pendent 30 s.


 On descendre et remonte lentement le tube pour descendre tous les particules
fines.
 Laisser reposer 10min.

Principe de l'essai
L'essai est effectué sur la fraction 0/2 mm du sable à étudier. On lave l'échantillon,
selon un processus normalisé, et on laisse reposer le tout. Au bout de 20 minutes, on
mesure les éléments suivants :
- hauteur h1 : sable propre + éléments fins,
- hauteur h2 : sable propre seulement.
On en déduit l'équivalent de sable qui, par convention est (figure 2). L'essai dit
d'équivalent de sable - permet de déterminer le degré de propreté du sable :

Selon que la hauteur h2 est mesurée visuellement ou à l'aide d'un piston, on détermine
ESV (équivalent de sable visuel) ou EP (équivalent de sable au piston)

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Fig. 2: Définition de l'équivalent de sable

Essai 1: h1 = 9.9 cm h2= 12.4 cm


h’ = 9.4 cm

→ ESV = x 100 = 79.84% → ESP = x 100 = 77.05%

Conclusion:
70≤ES≤80 le sable propre a faible pourcentage de fines argileuses convenant
parfaitement pour les bétons de haute qualité.

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TP N°3

Essais sur ciments et mortiers

Essai de consistance

I. Introduction :
L’état des mortiers et des bétons à l’état frais avant prise et durcissement présente un
facteur très important pour la maniabilité, la mise en œuvre et le coulage.il est
intéressant d’améliorer l’ouvrabilité des liants toutes fois sans affecter leurs
caractéristiques physiques (perméabilité) et mécaniques (résistances).

II. But :

Le but de l’essai de consistance est de déterminer le rapport E/C optimal pour avoir
une pate de ciment (ou mortier) normale satisfaisant les conditions d’ouvrabilité.

III. Principe de l’essai :

La consistance est évaluée en mesurant l’enfoncement dans la pate, d’une tige


cylindrique sous l’effet d’une charge constante. L’enfoncement est d’autant plus
important que la consistance est plus fluide.

IV. Appareillage :

- Malaxeur normalisé

- Balance précise

- Chronomètre

- Appareil de VICAT (figure1)

Figure 1

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V. Conduite de l’essai :

1 .préparer 0.5 kg de ciment, une pâte pure de rapport E/C=0,28 , verser l’eau dans la

cuve du malaxeur contenant le ciment,

2. mettre le malaxeur en marche

3. la pâte est alors rapidement introduite dans le moule tronconique posé sur une plaque

de verre. Puis l’ensemble est placé sur la platine de l’appareil de Vicat.

4. la sonde est amenée à la surface de l’échantillon et relâchée sans élan (sans vitesse).

La sonde alors s’enfonce dans la pâte. Lorsqu’elle est immobilisée (ou après 30 s

d’attente), relever la distance d séparant l’extrémité de l’aiguille de la plaque de base.

VI. Les résultats :

E/C d (mm)

0.28 7

la pâte sera à consistance normale si d= 7mm ± 1mm:

Remarque :

- Si d > 7 mm : il n’y a pas assez d’eau,

- Si d < 5 mm : il y a trop d’eau.

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TP N°4

Analyse granulométrique

I. Introduction

Elle caractérise les granulats en déterminant la grosseur des grains qui les constituent, et les
pourcentages pondéraux des différentes familles de grains de chaque grosseur.

II. But :

L’analyse granulométrique a pour but déterminé par tamisage la grosseur et les


pourcentages des granulats dans un matériau. Un granulat est un ensemble de grains
minéraux de diamètres compris entre 0 et 80mm destinés à la confection des mortiers,
bétons, couches de fondation, de base ou de roulement des chaussées.
III. Principe de l’essai :

L’essai consiste à classer un granulat en plusieurs classes granulaires au moyen d’une série
de tamis normalisée, emboités les uns sur les autres dont les dimensions des ouvertures sont
décroissantes du haut vers le bas. Les masses de passants et de refus sont ramenés à la
masse de départ, ceux qui permettent d’obtenir leur pourcentage. Les pourcentages obtenus
permettent de tracer une courbe granulométrique.

IV. Appareillage :

 Tamis dont l’organe de séparation est constitué d’une toile métallique de mailles
carrées. Les passoires qui comportent des trous ronds ne sont plus utilisées
actuellement.
 Vibro tamis.
 Balance.
 Etuve.
 Bacs et brosses.

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 Dimensions nominales :

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 classification de tamis et des

passoires, tout en conservant pour chaque famille d'appareil la même progression

géométrique des ouvertures. 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 :

Dimensions nominales normalisées des tamis (en mm)

V. Conduite de l’essai :

 Préparation de l’échantillon :
La quantité de matériau (sable) à utiliser pour l’analyse granulométrique doit être assez
grande pour que le matériau soit assez représentatif et en même temps assez faible pour
que la durée de l’essai soit acceptable et que les tamis ne soient pas saturés. On pris une
mesure de sable M= 1,5Kg.

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Remarque : Dans la pratique, la quantité de matériau utilisée dans l’essai sera telle
que sa masse M en Kg soit supérieure ou égale à 0.2 fois le diamètre du plus
gros granulat D en mm. (DM .2.0≥), dont le prélèvement devrait respecter les
conditions de l’échantillonnage (décrit précédemment).

 Exécution de l’essai :
Le sable doit être séché à l’étuve à une température maximale de 105 °C. Les tamis
sont emboîtés les uns contre les autre dans un ordre croissant des ouvertures avec un
fond étanche pour récupérer les fillers et un couvercle en haut de la colonne pour éviter
toute perte de sable pendant l’opération de tamisage.
Le sable est versé en haut de la colonne de tamis qui est mise en vibration par la
tamiseuse électrique. Le poids de matériau passant à travers un tamis donné est appelé
Tamisât, et le poids de sable retenu par le même tamis est appelé refus.
Le temps de tamisage varie avec le type de machine mais dépend aussi de la charge de
matériau présente sur le tamis et de son ouverture. Toute fois, on considère que le
tamisage est terminé lorsque le refus ne varie plus de plus de 1 % entre deux séquences
de vibrations de la tamiseuse.
Dans ce cas ; les refus au niveau des différents tamis sont pesés et on désigne par : R1
Le refus cumulé du premier tamis qui est la masse du refus du premier tamis.
R2 Le refus cumulé du deuxième tamis qui est la masse du refus du tamis inférieur avec
le refus cumulé précédent.
Ri Le refus cumulé du tamis i qui est la masse du refus du tamis i avec le refus cumulé
précédent.
Cette opération est poursuivie pour tous les tamis de la colonne pris dans un ordre
décroissant ; lamasse du matériau présent sur le fond de la colonne est également pesée.

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Le refus cumulé à la base des tamis ainsi que le fond des tamis (fillers) doit coïncider
avec le poids de l’échantillon. La perte éventuelle de sable pendant l’opération de
tamisage ne doit pas excéder plus de2 % du poids de l’échantillon.

Tableau de résultats de l’analyse granulométrique :

Ouverture des Refus cumulés Refus cumulés Tamisats


tamis en (mm) en (g) en (%) cumulés en (%)

5 18.4 0.92 99.08

4 53.2 2.66 97.34

2 113.3 5.66 94.34

1 756.8 37.84 62.16

0.63 1412.6 70.6 29.4

0.315 1673 83.65 16.35

0.16 1875.3 93.76 6.24

0.08 1962.4 98.12 1.18

Fines 1999 ≈ 100 ≈0

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La courbe granulométrique :

VI. Les résultats :

Module de finesse (FM) :

MF = (∑ de refus cumulés en %) / 100

= (93.76 + 83.65 + 70.6 + 37.84 + 5.66 + 0.92 ) / 100

= 292.43 / 100

MF = 2.92

Remarque :

Les pourcentages des refus cumulés ou tamisat cumulés peuvent sont représentés sous

formed’unecourbe granulométrique en reportant les ouvertures des tamis en abscisses s

ur une échelle logarithmique et les pourcentages en ordonnées sur une échelle

arithmétique. La courbe est tracée de manière continue et peut ne pas passer par tout le

point.

On à : MF compris entre 2.8 et 3.2

Donc : *On est en présence d’un sable peut grosier.

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TP N°5

Propreté des granulats


I. But de l'essai :
Notre but est du déterminer la propreté du gravier
II. Définition
La propreté est définie comme étant le pourcentage pondéral de particule inferieurs à
0.5mm mélangées ou adhérentes à la surface des granulats à 5mm.Ces particules sont
séparées par lavage sur le tamis correspondant.
III. Partie expérimentale
1. Appareillage :

Tamis 0.5mm Etuve réglé à 105°c +- Une balance


5°c
2. L’essai
 Peser 1kg de gravier et placer le dans un tamis 1.6mm.
 Laver l’échantillon jusqu'à l’eau devient claire.
 Essayer d’éliminer l’excès à l’étuve (à105°c).
 Peser l’échantillon à nouveau (M1).
3. Mesure
M0 ----- > masse du gravier initiale.

M1------>masse de l’échantillon après lavage et séchage .

P% = ( M0-M1 )*100 / M0

M0 = 850g M1=839.6g

AN: P% = (850 – 839.6) * 100/850 = 1.22%

Conclusion : P=1.22% < 5% donc notre gravier est propre.

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TP N°6

Essai d’affaissement
I. But
Cet essai permet de caractériser la maniabilité d’un béton. il est appelé également «essai

au cône d’ABRAMS » et s’applique aux béton dont les granulats ont une dimension

D<40mm

II. Définition
Cet essai est incontestablement un des plus simples et des plus fréquemment utilises,

car il est très facile à mettre en œuvre, il ne nécessite qu’un matériel peu couteux et

peut être effectue directement sur chantier.

III. Principe de l’essai


Il s’agit de constater l’affaissement d’un cône de béton sous l’effet de son propre poids,

plus cet affaissement sera grand et plus le béton sera répute fluide.

IV. Partie Expérimentale


1. Appareillage
 Moule sans fond de forme tronconique qui a des dimensions précis.
 Diamètre du cercle de la base supérieur= 100mm
 Diamètre du cercle de la base inferieure=200mm
 Hauteur=300mm
 Une plaque d’appui (plane et horizontale)
 Une tige de piquage en acier de diamètre 16mm et longueur 60cm
 Entonnoir pour introduire le béton
2. L’essai

Pour remplir le cylindre et le tronconique il faut déterminer les composition du


béton pour le cylindre et le tronconique.

 Remarque

Pour des raisons économique on a choisi les compositions du béton nous permet de
remplir le cylindre (le plus grande) on l’utilise pour l’essai de cône d’ABRAMS.

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 pour 1 m3 de béton :

Ms = 600 kg

Mg= 1100 Kg

Mc = 350 kg

Me = 230 l

 Pour la forme tronconique :

R=0.2, r=0.1, h=0.3

Vtr =

Vtr = 0.0055

 Pour la forme cylindrique :

h=0.32,d=0.16

Vcy =

Vcy =

Interpretation

Vcy > Vtr alors on prend le volume de la forme cylindrique pour calculer les
masses :
Ms = 600kg×0.0064 = 3.84kg de sable

Mg= 1100×0.0064= 7.04 de gravier

Mc = 350×0.0064=2.24kg de ciment

Me= 230×0.0064=1.47 l de l’eau de gâchage.

3. Description de l’essai
 Huiler légèrement le moule et fixer le cône sur la surface d’appui.

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 Remplir le cône de bêton avec le mélange en 3 couches.
 Piquer chaque couche par plusieurs coups de tige (25coups).
 Araser la dernière couche.
 Démouler (soulever doucement).
 Mesurer la hauteur du bêton (au point le plus haut de bêton).

4. Le résultat

h0 =30cm et âpres l’expérience on a trouve h1=22cm

donc ----------> l’affaissement A=h0-h1

AN : A=30-22=8cm

Remarque :

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Apres la fin de expérience de cône d’ABRAMS, on utilise le même bêton pour remplir
le l’éprouvette cylindrique, a fin de l’utiliser dans l’essai de compression âpres 28j

Conclusion

Affaissement en (cm) Classe de consistance Utilisation

Béton de propreté
1à4 Béton ferme fondation non armée

Semelle coffrée, mur de


5à9 Béton plastique soutènement plancher
poutre poteau voile

Fondation coulée fouille


10 à 15 Béton très plastique pieu paroi moulée voile
de faible épaisseur

>16 Béton fluide Pieu paroi moulée

On a A = 8cm , d’âpres le tableau notre béton est plastique

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TP N°6

Essai Los Angeles


I. But :
l'essai Essai Los Angeles a pour but de déterminer la résistance à la fragmentation par
choc et la résistance obtenue par frottement des granulats.
II. principe de l’essai:
L’essai LOS ANGELES est destiné à évaluer la résistance des granulats à la
fragmentation. Pour tester la dureté d’un matériau, on le soumet à une épreuve de chocs
dans un tambour. Il se pratique sur les classes granulaires 4/6, 6/10 et 10/14 (gravillons
pour chaussée et bétons hydrauliques)
III. Appareillage :
 Un tambour : c’est un tube cylindrique dans lequel est effectué le mélange
 Les boulets : ils administrent au matériau des chocs durant la rotation du
tambour
 La balance : sert à effectuer les différents pesés
 Un tamis : sert à déterminer le diamètre du matériau voulu
 Un chronomètre : sert à déterminer la durée de l’essai
 Un recipient.
IV. Mode opératoire
Au cours de notre essai (LOS ANGELES), nous avons prélevé un matériau 10/14
dont la masse est 5000g (m).

Cet échantillon est placé dans le tambour. Le tambour dispose d’une palette
destinée à effectuer le malaxage du matériau. Compte tenu de la catégorie de matériau
dont on dispose (10/14) nous allons choisir 11 boulets. La durée du malaxage est de 15
minutes ce qui correspond à 500 tours. Notons bien que le nombre de boulets dépend
de la classe granulaire du matériau. A la fin du temps on pèse les refus au tamis 1,6 mm
(m=3898,5 g).

Le coefficient LOS ANGELES est déterminé par la formule :


Coefficient LOS ANGELES =
x100

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NB: La vrai procédure à suivre est de laver proprement l’échantillon, de
le sécher à l’étuve avant de le peser. Mais compte tenu des moyens dont
on dispose et du temps imparti, l’essai a été réalisé comme nous l’avons
vu plus haut.

Conclusion

Vue les résultats obtenus à l’issu de l’essai nous pouvons conclure


que notre matériau est résistant parce que la masse des passants au tamis
1,6 mm est nettement inférieur à la masse des refus.

Conclusion générale

Que ce soit l’essai à la fragmentation dynamique ou l’essai LOS


ANGELES, les paramètres obtenus étaient des masses de refus au tamis
1,6 mm et des coefficients correspondant à chacune des expériences. Ces
coefficients ont pour but de nous permettre d’apprécier la dureté des
granulats. Cette dureté connue, il est plus facile d’utiliser les matériaux et
il n’y a plus à craindre la destruction de l’ouvrage une mise en place.

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