Caractérisation des sables de recouvrement du gisement de Tobéne

Caractérisation des sables de recouvrement du
gisement de Tobéne

La granulométrie 

La granulométrie (NF P 94-056) est une opération consistant à déterminer les tailles et les pourcentages pondéraux des différentes familles de grains constituant l’échantillon. L’essai est effectué à l’aide d’une colonne de tamis normalisés, emboités les uns sur les autres, dont les dimensions sont décroissantes du haut vers le bas (Photo 1). Avant le tamisage, l’échantillon de sable est lavé au tamis 80 µm (tamis ayant la maille la plus petite de la colonne utilisée) puis séché à l’étuve. L’essai est décrit comme suit :  Peser une quantité représentative de sable sec,  Verser l’échantillon dans la colonne de tamis,  Agiter la colonne manuellement, puis reprendre un à un les tamis en commençant par celui qui présente la plus grande ouverture,  Peser les refus en les cumulant afin de tracer la courbe granulométrique. A partir de la courbe granulométrique, on pourra déterminer les diamètres D10, D30, D60 qui correspondent respectivement aux diamètres des particules où passent 10 %, 30 % et 60 % du matériau. Ces diamètres permettront de calculer également les coefficients d’uniformité (Cu) et de courbure (Cc) de Hazen selon les formules suivantes : Cu = D60 / D10 ; Cc= (D30)²/ (D10) x (D60)  Si Cu < 2 : On a une granularité uniforme  Cu ≥ 2 : On a une granularité étalée (variée) Le module de finesse est un paramètre permettant de caractériser l’importance des éléments fins dans un matériau sableux. Il est égal au 1/100 de la somme des refus cumulés exprimée en pourcentage sur les tamis de module 23 et suivants pris de 3 en trois : 23, 26, 29, 32, 35 et 38. Un « bon sable » pour béton doit avoir un module de finesse compris entre 2,20 et 2,80. Lorsque le module de finesse est inférieur à 2,20 le sable contient une importante quantité d’éléments fins ; réciproquement lorsqu’il est supérieur à 2,80 le sable manque de fillers.

L’essai d’équivalent de sable 

L’essai d’équivalent de sable (NF EN 933-8) a pour but de mesurer la propreté du sable. Il rend compte globalement de la quantité et de la qualité des éléments fins, en exprimant un rapport conventionnel volumétrique entre les éléments sableux qui sédimentent et les éléments fins qui floculent. Il est effectué à l’aide de deux éprouvettes (Photo 2). Le mode opératoire consiste à :  Remplir l’éprouvette cylindrique jusqu’au trait inférieur en utilisant le tube laveur relié au flacon contenant la solution lavante,  Verser progressivement à l’aide de l’entonnoir, 120 g de sable sec dans l’éprouvette et taper à la base de l’éprouvette avec la paume de la main afin de déloger les bulles d’air et favoriser le mouillage de l’échantillon,  Laisser reposer pendant 10 minutes,  Boucher l’éprouvette et l’agiter horizontalement pendant 90 AR (Aller-Retour) en 30 secondes,  Laver le sable en ajoutant de la solution lavante jusqu’au trait repère supérieur  Laisser reposer pendant 20 minutes,  Lire la hauteur H1 (sable + floculat) à l’aide d’une règle graduée,  Descendre le piston taré dans l’éprouvette, jusqu’à ce qu’il se repose sur le sédiment. Pendant cette opération le manchon coulissant prend appui sur l’éprouvette. Lorsque l’embase du piston repose sur le sédiment, faire bloquer le manchon coulissant sur la tige du piston.  Déterminer la hauteur H2 (sable) à l’aide du piston.La valeur d’équivalent de sable est déterminée par la formule : ES = H2/H1×100 ES < 60 : sable impropre ES > 60 : sable propre Photo 2 : Essai d’équivalent de sable 2

 L’essai au bleu de méthylène

 L’essai est décrit selon la norme NF P 94-068. Il a pour but de mesurer la capacité d’absorption du bleu de méthylène par les particules argileuses du matériau. L’essai s’effectue de la manière suivante (Photo 3) :  Mettre 100 g de sable dans un bécher avec 500 ml d’eau distillée,  A l’aide de l’agitateur (réglé à 700 tours/ minute), on disperse le mélange eau + sol qui est dans le bécher pendant 5 minutes,  Au bout de ce temps, on baisse la vitesse de l’agitateur à 400 tours/minute pour tout le reste de l’essai en injectant par 6 ml de la solution de bleu de méthylène à l’aide de la burette,  Attendre une minute et faire un premier test,  A chaque rajout et par minute, faire un test à la tâche sur le papier filtre à l’aide de la baguette de jauge en verre. Si le test est négatif (pas d’apparition de l’auréole), il faut  encore injecter du bleu tout en continuant l’agitation puis refaire le test ; le répéter jusqu’à obtention d’une auréole de couleur bleu claire tout autour de la tâche en bleu foncé,  Lorsque l’auréole est obtenue, faire encore 4 tests toutes les minutes pour confirmation sans rajouter du bleu puis on détermine le volume correspondant. La valeur du bleu de méthylène correspond au rapport entre le volume de bleu introduit et la masse sèche de l’échantillon.  Si la valeur du bleu au sol (VBS) est comprise entre 0,1 et 0,2 : sable insensible à l’eau  Si VBS compris entre 0,2 et 1,5 : sable sensible à l’eau Photo 3 : Essai au bleu de méthylène 

 La masse volumique des particules solides 

L’essai est décrit suivant la norme NF P 94-054. La masse volumique des particules solides correspond au quotient de la masse des particules solides par leur volume. La masse des particules solides est obtenue par pesage. Le volume est déterminé à l’aide de la fiole. La masse volumique des particules solides d’un sol est utilisée pour connaître, l’indice des vides, le degré de saturation et la porosité. L’essai est effectué par ébullition au moyen d’une fiole. Le mode opératoire s’effectue de la manière suivante (Photo 4) :  Poser 21 g de sable sec dans une fiole de 50 ml,  Remplir avec de l’eau distillée sans atteindre le trait de niveau,  Chauffer à l’aide d’une plaque chauffante jusqu’à 1 heure,  Refroidir pendant 24 heures, puis compléter avec de l’eau jusqu’au trait de niveau.  Faire les pesées à la balance. Photo 4 : La masse volumique des particules solides

La masse volumique apparente 

L’essai est défini selon la norme NF P 94-053. Il a pour but de déterminer la masse volumique des grains de l’échantillon en tenant compte du volume des vides qui les entourent. Le principe s’opère comme suit (Photo 5) :  Utiliser un moule Proctor normalisé, de volume connue puis peser et noter sa masse,  Prendre le matériau sec à l’aide de la main écope, puis à environ 10 cm au-dessus du récipient, laisser le sable s’écouler ni vite ni lentement.  Araser la partie du matériau dépassant les bords supérieurs du moule à l’aide d’une réglette que l’on anime d’un mouvement de va et vient,  Peser l’ensemble et noter les résultats.