République Tunisienne Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université de Sfax Ecole Nationale d’Ingénieurs de Sfax TP de l’Ecole Nationale D’Ingénieurs de Sfax الجمھورية التونسية وزارة التعليم العالى و البحث العلمي ﺟاﻣعة صفاقس المدرسة الوطنية للمھندسيين ﺑصفاقس Abdelmonem MASMOUDI Version Année universitaire 2012/2013 4ème version Ecole Nationale d’Ingénieurs de Sfax Département de Génie Civil Les essais mécaniques 7- Essai d’usure (micro Deval 8- Essai de dureté (Los Angeles TP de matériaux de construction Masmoudi -A Ecole Nationale d’Ingénieurs de Sfax Département de Génie Civil PREFACE PREFACE Ce document présente la description de quelques travaux pratiques de matériaux de construction destiné aux étudiants ingénieurs dans le domaine de génie civil Le point a été fait sur la réalité tunisienne avec l’analyse des caractéristiues des granulats dans deux grands domaines du génie civil : les structures du bâtiment et les travaux publics avec leur prolongement d’ouvrages d’art et infrastructures routières Ce document s’articule autour de trois séries de manipulations, touchant principalement les granulats , les liants et le béton Les essais que l’on fait en laboratoire portent nécessairement sur des quantités réduites de matériaux, des « échantillons » Par exemple, nous prenons kg de gravillon pour une analyse granulométrique, 120 g de sable pour un équivalent de sable et 50 g de ciment pour une masse volumique absolue, , etc.… Mais il faut que les résultats obtenus partir de ces quantités réduites représentent réellement les caractéristiques de l’ensemble du matériau dans lequel on a fait le prélèvement On dit qu’il faut que l’échantillon soit représentatif Le développement des matériaux de construction qui s’est accéléré durant le siècle dernier, vient suite une demande pressante des besoins des consommateurs L’existence d’entreprises qui cherchent diversifier et mettre sur le marché de nouveaux matériaux a également contribué ce développement Ce document que j’espère enrichir la bibliothèque de l’ENIS ; est utile pour les élèves ingénieurs en génie civil des Ecoles Nationales d’Ingénieurs pour remettre en mémoire quelques notions d’identifications et de contrôle, élémentaires et indispensables dans le domaine de matériaux de construction Abdelmonem MASMOUDI Maitre assistant Département de Génie Civil TP de matériaux de construction Masmoudi -A Ecole Nationale d’Ingénieurs de Sfax Série Département de Génie Civil Essai d’usure : Micro-Deval NF EN 1097-1 (1996) Objectif de l’essai Détermination du coefficient d’usure par attrition (frottements mutuels) des granulats en présence d’eau l’aide de l’appareil MICRO DEVAL Equipement nécessaire - L’appareil Micro deval - Balance – tamis de 1.6 mm ; mm ; 10 mm ; 12.5 mm et 14 mm -Charge abrasive :billes sphériques de diamètre 10 mm±0.5 mm Conduite de l’essai 1-Prendre une masse minimale de Kg pour les granulats de la classe entre 10 mm et 14 mm de facon que 60% 70% des granulats passent au travers le tamis de 12.5 mm 2- Tamiser l’échantillon sur les tamis de 10 mm ; 12.5 mm et 14 mm pour constituer des fractions distinctes comprises entre 10 mm ; 12.5 mm et entre 12.5 mm et 14 mm , laver les fractions séparément l’étuve jusqu’à masse constante 3- Laisser refroidir puis mélanger les deux fractions afin d’obtenir un échantillon de laboratoire modifé d’une granularité comprise entre 10 mm et 14 mm 4- faire l’essai sur deux épouvettes chacune contenat une masse de granulats M =500g , une charge de 5000 g avec 2.5 litres d’eau 5-Mettre la machine en marche pendant 12000tr (environ h vitesse de 100tr/mn) 6- Recueillir le granulat et la charge abrasive dans un bac Tamiser le matériau sur le tamis 1,6 mm, la Charge abrasive sera retenue sur un tamis de mm 8- Laver l’ensemble sous un jet d’eau et retirer la charge abrasive 9- Sécher le refus 1.6 mm l'étuve 105 °C , puis le peser soit m MDE = 100 x 500 − m 500 Avec : - MDE : Micro Deval en présence d’eau - m : Refus au tamis 1.6 mm TP de matériaux de construction Masmoudi -A Ecole Nationale d’Ingénieurs de Sfax Département de Génie Civil 10- Faire le calcul nécessaire noter les résultats sur la feuille d’essai et interpréter les résulats FEUILLE D’ESSAI Laboratoire : Essai d’usure : Micro-Deval NF EN 1097-1 (1996) Identification de l’échantillon : Date : Classe granulaire: Opérateur : Echantillon Echantillon2 Masse sèche de l’échantillon M g g Charge abrasive g g Refus au tamis 1.6 mm m g g Coefficient Micro-Deval MDE = 100 x 500 − m 500 Coefficient Micro-Deval moyen ………….±……… A lire et exploiter… Le coefficient Micro Deval MDE en présence d’eau intéresse surtout les granulats pour les techniques routières et les bétons hydrauliques Spécifications pour bétons hydrauliques : Catégorie A B et C D Valeur spécifique supérieur 25 30 40 Spécification pour les techniques routières : Trafic (essieux de 13 t) T4( 750/j ) Spécification Couche de liaison ≤25 ≤20 ≤20 ≤20 ≤20 MDE MDE MDE MDE MDE Couche de roulement ≤20 ≤15 ≤15 ≤15 ≤15 Justification des essais LOS ANGELES ET MICRO DEVAL Une fois en service, les granulats seront liés entre eux, soit par un liant hydraulique dans le cas des bétons, soit un liant hydrocarboné dans le cas des bétons bitumineux, soit par des forces de frottement dues la compaction dans le cas des granulats routiers Les différents phénomènes d’usure par abrasion, attrition et de frottement lors de leur manutention et de leur mise en place, produisent des particules fines modifiant la granulométrie du matériau et certaines de ses propriétés qui en dépendent directement C’est sûrement dans le cas des granulats routiers que la détermination de cette résistance l’usure se justifie le plus, en effet dans les assises de chaussée non traitées avec un ciment ou un liant bitumineux, les différentes particules ne sont que faiblement liées les uns aux autres par les forces de frottement, par conséquent elles peuvent subir une certaine usure due aux sollicitations répétées de la circulation Les phénomènes d’usures sont toujours amplifiés par la présence d’eau, qui diminue les forces de frottements entre les particules et augmente ainsi leur mobilité relative les unes vis vis des autres, cela explique l’intérêt de l’essai micro Deval en présence d’eau TP de matériaux de construction Masmoudi -A Ecole Nationale d’Ingénieurs de Sfax Série Département de Génie Civil Essai de résistance l’abrasion : Los Angeles NT 21-21 (1990) NF EN 1097-2(1998) Objectif de l’essai Déterminer la résistance l’abrasion (fragmentation par chocs plus usure réciproques) des granulats par frottements Equipement nécessaire - L’appareil Los Angeles - Un bac –balance - tamis - Des boulets sphériques de 47 mm ± mm de diamètre et pesant 420 445 g Conduite de l’essai 1-Prendre une masse minimale de 15 Kg pour les granulats de la classe entre 10 mm et 14 mm de faỗon que 60% 70% des granulats passent au travers le tamis de 12.5 mm 2- Tamiser l’échantillon sur la classe granulaire choisie Classe granulaire ( mm ) Nombre de boulets 4-8 6,3 - 10 8- 12.5 10-14 12.5-16 10 11 12 Masse de la charge de boulets g 3450 3540 3840 3980 4260 4420 4700 4860 5120 5300 3- laver le matériau tamisé et le sécher l’étuve et prendre une masse 5000 g ± 5g -Introduire la charge de boulets correspondant la classe granulaire de l'échantillon 5- Mettre la machine en marche durant le nombre 500 rotations une vitesse de 30à 33tr/min 6- Recueillir le granulat dans un bac placé sous l’appareil 7- Tamiser le matériau contenu dans le bac sur le tamis 1,6 mm, Laver le refus au tamis, égoutter et sécher l'étuve 105 °C , puis le peser, Soit m' le résultat de la pesée Le coefficient Los Angeles LA est déterminé par la formule suivante : LA = 100 x Avec : m 500 m = 5000 - m' TP de matériaux de construction Masmoudi -A Ecole Nationale d’Ingénieurs de Sfax Département de Génie Civil FEUILLE D’ESSAI Essai de résistance l’abrasion : Los Angeles NT 21-21 (1990) NF EN 1097-2(1998) Identification de l’échantillon : Classe granulaire: Nombre de boulets Masse sèche de l’échantillon M Refus au tamis 1.6 mm m’ Laboratoire : Date : Opérateur : g g Tamisat au tamis 1.6 mm m=M-m’ Coefficient Los Angeles g LA = 100 x m 500 ………….±……… A lire et exploiter… Specifications LA pour bétons hydrauliques : Catégorie A B et C D Valeur spécifique supérieur 30 40 50 Spécification pour les techniques routières : Trafic (essieux de 13 t) T4 ( 750/j ) Spécification Couche de liaison ≤30 ≤25 ≤25 ≤25 ≤25 LA LA LA LA LA Couche de roulement ≤25 ≤20 ≤20 ≤20 ≤20 Remarque En cas de non disponibilité de la machine los angeles on peut procéder l’essai de fragmentation dynamique comme suit ; Classe granulaire (mm) Nombre de coup - 6.3 16 6.3 - 10 22 10 - 14 28 Le coefficient de fragmentation dynamique FD est déterminé par la formule suivante : FD = 100 x Avec : m 350 m = 350 - m' TP de matériaux de construction Masmoudi -A