Fiche Synthese-sols Materiaux

LES MODES OPERATOIRES DU LABORATOIRE GENIE CIVIL

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ESSAI PROCTORSelon NF P 94 093 Niveau: 1GC, TGC et BTS Bat BUT DE LESSAI ! Il existe une teneur en eau particulire w optimum note wopn pour lessai proctor normal et wopm pour lessai proctor modifi pour laquelle le compactage conduit une masse volumique sche d (ou un poids volumique) maximum. ! La masse volumique maximale correspond donc un tat de compacit maximum et une capacit de rsistance maximum. ! Lessai Proctor permet de dterminer ces conditions particulires. Matriel connexe Eprouvette gradue et burette deau pour humidifier le sol Four, balance de prcision, petits rcipients pour mesurer la teneur en eau postriori

DFINITION

! Lessai Proctor Normal est ralis avec la damenormale (petite dame), quelque soit le moule. ! Lessai Proctor Modifi est ralis avec la dame modifie (grande dame), quelque soit le moule.

MODE OPRATOIRE " Faire choix du matriel (moule, dame) en se rfrant la norme $7 Le choix du moule est dfini par la taille des grains Le choix de lnergie de compactage est dfini par lutilisation envisage du sol. " Humidifier le sol la teneur en eau voulue, bien homogniser

" Monter la base du moulesur son socle et peser cet ensemble. " Monter la hausse sur le moule " Effectuer lessai proctor suivant la norme (nombre de couches, nombre de coups de dame par couche et disposition de ces coups) Retirer la hausse et araser NB Exemple pour lessai proctor normal dans le moule proctor Le remplissage du moule se fait en 3 couches sensiblement gales. Le compactage dune couche se fait en 25 coups rpartis en 6x4+1 Consulter la norme pour les autres types dessais.

PRINCIPE DE LA MTHODE Le principe de lessai consiste humidifier un sol plusieurs teneurs en eau et la compacter selon un procd et une nergie conventionnels. Pour chacune des valeurs de teneur en eau considre, on dtermine la masse volumique sche du sol et on tablit la courbe des variations de cette masse volumique en fonction de la teneur en eau. Dune manire gnrale, cette courbe appele courbe proctor prsente une valeur maximale de la masse volumique sche, elle est obtenue pour une valeur particulire de la teneur en eau. Ce sont ces 2 valeurs qui sont appeles caractristiques de compactage Proctor Normal ou Proctor Modifi suivant lessai ralis.

MATRIEL NCESSAIRE Matriel spcifique Proctor Moule proctor avec embase et hausse Ou moule CBR avec embase et hausse Dame proctor normal Ou dame proctor modifi Rgle araser Balance de porte suprieure 6 kg.

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ESSAI PROCTORSelon NF P 94 093 Niveau: 1GC, TGC et BTS Bat

" Peser le moule, le socle et le contenu, en dduire lamasse de sol contenu dans le moule.

Si wn < wopn, le sol doit etre arros avant compactage pour atteindre wopn Si wn > wopn, le sol doit etre ar pour scher. En cas de pluie, le compacter superficiellement pour que leau ne sinfiltre pas puis larer au retour du beau temps.

" Dmonter le socle, prlever une petite quantit desol de part et dautre du moule et effectuer les mesures de teneur en eau (il faut que la quantit prleve en haut du moule soit sensiblement gale celle prleve en bas du moule). On admet que la teneur en eau dhumidification est la teneur en eau relle

EXPRESSION DES RSULTATS Le trac de la courbe d = f(w) permet de dterminer la valeur maximale de la masse volumique sche d cest dire loptimum proctor normal ou modifi. Deux cas sont possibles Essai proctor normal (nergie modre); on dtermine le couple dmax pour wopn qui est la teneur en eau de loptimum proctor normal Essai proctor modifi (nergie importante); on dtermine le couple dmax pour wopm qui est la teneur en eau de loptimum proctor modifi Donc, sur un chantier et en fonction des spcification du cahier des charges, qui prcise quel essai est pris en rfrence, on doit vrifier la teneur en eau naturelle wn des sols compacter et la comparer la teneur en eau optimale. Par exemple, pour un essai normal; Si wn = wopn, le compactage est effectu

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ESSAI PENETROMETRIQUESelon NF Niveau: BTS Bat MODE OPERATOIRE Prparation ! - mesurer la masse de chaque pice du pntromtre. ! - Mesurer la section de la pointe ! - assembler la tige guide et lenclume et faire coulisser le mouton sur la tige guide jusquau contact avec lenclume, puis tracer un repre 60 cm au dessus du mouton (hauteur de chute)

!BUT DE LESSAI Dtermination des paramtres de rsistance (en pointe) des sols. Aide la dcision du systme de fondations (profondeur et type de fondations). PRINCIPE DE LA METHODE On mesure le nombre de chocs sur lenclume pour obtenir un enfoncement constant de 20 cm (ou autre) Le nombre de chocs ou nergie de battage est reli la rsistance du sol par la formule des hollandais. MATERIEL NECESSAIRE - Partie suprieure de haut en bas (ci-dessous de gauche droite): Butoir et tige guide de 60 cm sur laquelle coulisse le mouton Le butoir et la tige de 60 cm sont en ce moment remplacs par une tige de 100 cm, sur laquelle est repre la hauteur de chute du mouton (60 cm) Enclume

- visser sur la premire tige la tte de battage et la pointe.

Essai - sur le lieu de lessai, planter la pointe, tracer sur la tige des repres tous les 20 cm, sassurer de la verticalit de lensemble et commencer le battage. Lensemble de train de tiges devra tre enfonc verticalement ! ! Le moment venu, pour ajouter une tige, dposer lensemble enclume, mouton, ...., dvisser la tte de battage, ajouter une tige et revisser la tte de battage. ! Poursuivre la mesure ! On considre quil y a refus si la pointe ne sest pas enfonce sous une centaine de coups.

!

Extraction Lorsquil y a refus, il faut procder lextraction du train de tiges. ! Positionner le cric autour de la tige ! Placer lextracteur (cylindre mtallique) sur la tige, le laisser descendre ! Commencer lextraction en agissant sur la levier

- Partie infrieure de haut en bas Tte de battage Tige(s) de 100 cm

EXPRESSION DES RESULTATS Il faut complter un tableau de mesures pour obtenir la rsistance du sol en MPa en fonction de la profondeur. Ces calculs effectu s, il faut tracer la courbe.

Pointe

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MASSE VOLUMIQUE APPARENTE COMPACTEESelon NF EN Niveau: PREMIERE et TERMINALE STI GC Cette mesure est inspire du mode opratoire de lessai Proctor pratiqu sur des sols en remblai dans le but de dterminer leurs caractristiques de compactage.

MATERIEL NECESSAIRE Un moule Proctor avec rhausse Une petite dame (proctor normal) Une rgle araser et une balance

MODE OPERATOIRE Peser le moule Proctor et sa base sans la rhausse. Monter la rhausse sur le moule Humidifier le sol ou le sable la teneur en eau voulue, bien homogniser. Le remplissage du moule se fera en 3 couche gales Introduire le matriaux de la premire couche dans le moule et procder au compactage en suivant les indications e la norme (25 coups = 6 fois un coup dans chaque cadran et le 25 me au milieu)).

Connaissant la masse du moule vide et de sa base, il est ais de connatre la masse de matriau compact On calculera ensuite la masse volumique du matriau compact sachant que ce moule a un volume de 0,948 dm3

RESULTAT La masse volumique du matriau compact varie en fonction de sa teneur en eau Ci-dessous, lallure du graphe app / w%

Les 3 couches ayant t compactes, retirer la rhausse, araser, puis peser lensemble.


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MASSE VOLUMIQUE APPARENTE EN PLACE DUN SOLSelon NF Niveau PREMIERE ET TERMINALE STI GC !Extraire dlicatement cette carotte laide de la truelle. ! !Araser lchantillon ainsi prlev puis peser lensemble

Cette mthode sinspire des mthodes de prlvement de sol en place (sol non remani) laide dun carottier.

MATERIEL NECESSAIRE !Une truelle !Une trousse coupante !Une rgle araser et une balance au 1/10 g.

! ! !

MODE OPERATOIRE !Mesurer les dimensions intrieures de la trousse coupante (diamtre et hauteur) calculer son volume !Mesurer la masse de la trousse !Presser la trousse sur le sol de manire en remplir la totalit du volume.

!Connaissant la masse de la rousse, on obtient facilement la masse de lchantillon !Connaissant le volume de la trousse, on calcule facilement la masse volumique (apparente) du sol en place.

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LAVAGE DUN SOLSelon NF P ....... Niveau: BTS Bt Rassembler les refus et les faire scher Peser la totalit du refus (Ms).

BUT DE LESSAI Lopration de lavage pour un sol est un pralable indispensable lanalyse granulomtrique. On spare ainsi sans action mcanique la totalit des grains. Lopration de lavage implique la perte des fines argileuses quil faudra calculer. MATERIEL NECESSAIRE Un tamis de 80 m pour le lavage et un ou deux tamis de dcharge (0,315 et 1,25 par exemple) Une balance, un four ou autre moyen de schage

MODE OPERATOIRE Prlever une quantit de sol humide denviron 1000 g En retirer environ 100 g (mh) pour la mesure de la teneur en eau (w). Effectuer la mesure de la teneur en eau sur ce petit chantillon RESULTAT La masse des lments perdus au lavage vaut: Ms - Ms Peser exactement le reste du prlvement (Mh) et le noyer dans de leau pour dsagrger les amalgames. Calculer la masse de sol sec (Ms) correspondant partir de la teneur en eau (w) et de la masse humide (Mh). Assembler les tamis Verser lensemble sur le tamis de dcharge On rappelle que pour lanalyse granulomtrique, les refus aux diffrents tamis se calculent partir de la masse totale sche avant lavage .

Laver grande eau jusqu ce que leau soit claire.

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LES MODES OPERATOIRES DU LABORATOIRE DE GENIE CIVIL

GRANULATS

MASSE VOLUMIQUE APPARENTENiveau 1 et Tale GC

Prendre un rcipient calibr de volume connu V0. Peser ce rcipient vide M0

Peser le rcipient ainsi rempli. Soit M1

Verser le matriau dans la rcipient calibr jusquau refus avec les mains formant entonoir et situes 10 cm au dessus du rcipient.

La masse volumique apparente est donne par la formule: Mv app = (M1 M0) / (V0)M1 M0 exprim en kg reprsente la masse de l'chantillon, V exprim en dm3 reprsente le volume du rcipient 0 , Mv app est la masse volumique apparente exprime en kg/dm3.

Araser le granulat (dans 2 directions perpendiculaires) avec une rgle araser, de telle sorte remplir parfaitement le rcipient. Attention ne pas tasser le matriau lors de cette manipulation

Attention utiliser une balance de prcision adapte,

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CISAILLEMENT DUN SOL BOITE DE CASAGRANDESelon NF ......... Niveau: BTS Bat - Plaques stries (drainantes ou non) - Vis de montage des demi-boites Le systme de mesure de la force verticale (consolidation): Le systme de mise en charge est tel que si on place

BUT DE LESSAI Dtermination des paramtres de rsistance au cisaillement des sols et principalement la cohsion et langle de frottement dans le cas dessai CD (consolid, drain) PRINCIPE DE LA MTHODE Lessai seffectue sur une prouvette de sol place dans une boite de cisaillement constitue de 2 demi-boites indpendantes. Le plan de sparation des 2 demi-boites constitue un plan de glissement correspondant au plan de cisaillement de lprouvette. Cet essai consiste : ! Appliquer sur la face suprieure de lprouvette un effort vertical (N) maintenu constant pendant toute la dure de lessai. ! Produire aprs consolidation de lprouvette sous leffort N un cisaillement dans lprouvette selon le plan de sparation des 2 demi-boites en imposant un dplacement relatif de ces demi-boites vitesse constante. ! Mesurer leffort T de cisaillement correspondant. MATRIEL NCESSAIRE Le bti

une charge de 5 kg sur le plateau, la charge sur la boite est de 50 kg. Le systme de mesure de leffort de cisaillement

Il sagit dun anneau dynamomtrique dont le tableau dtalonnage est fourni La vitesse de dplacement de la demi-boite infrieure est assur par une boite de vitesses. La vitesse choisie pour vos essai est de 1,2 mm/min

MODE OPRATOIRE " - les vis de fixation de lanneau dynamomtrique doivent tre dsseres." - assembler les 2 demi-boites puis placer le fond, une pierre drainante et une plaque strie. " " - prlever avec la trousse coupante un chantillon de sol, le peser. Cette pese peut servir calculer la masse volumique du sol. " " - placer lchantillon dans la boite " - tasser lgrement lchantillon avec le pilon (cette opration sera effectue si le sol a t prlev en profondeur) " " - complter le montage de la boite avec la plaque strie suprieure, la pierre poreuse et le couvercle.

La boite de cisaillement - Demi-boites infrieure et suprieure - Fond et couvercle - Pierres poreuses

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CISAILLEMENT DUN SOL BOITE DE CASAGRANDESelon NF ......... Niveau: BTS Bat" - placer la boite dans le bti, la demi-boite suprieure tant solidaire de lanneau dynamomtrique de mesure de leffort de cisaillement T.

EXPRESSION DES RSULTATS On note A la surface de sol cisaill (surface de la trousse coupante) On trace tout dabord le graphe dplacement de la boite (abscisse) / contrainte de cisaillement = T/A On en dduit Et cela pour chaque essai

2" - amener le systme de mise en charge verticale au droit de la boite visser le doigt de mise en charge de manire assurer le contact avec le couvercle. " - placer une charge sur le plateau " - abaisser le plateau pour librer cette charge, alors commence la consolidation du sol. " - serrer les vis de fixation de lanneau dynamomtrique de manire combler les jeux " - retirer les vis dassemblage de la boite (celles marques dun point rouge). " - mettre en route, lessai commence. Il faut en gnral relever la valeur indique par lanneau dynamomtrique toutes les 15 secondes. " - lessai peut sarreter automatiquement.

Force verticale N2 2 =N2/A contrainte

1

Force verticale N1 contrainte

1 =N1/A

Dplacement (mm)

On trace ensuite la droite intrinsque du sol partir des 2 points de mesure (1,1 et 2, 2) on en dduit la cohsion et langle de frottement du sol.

contrainte cisaillement

2

1

C

1

2

contrainte verticale

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VALEUR DE BLEU DUN SOL DE Dmax 5mmSelon NF P 94-068 Niveau BTS Bat BUT DE LESSAILessai au bleu de mthylne a pour but de rvler la prsence de fines de nature argileuse et den dterminer la concentration.

MODE OPRATOIRE Dfinition du test la tacheAprs chaque injection de bleu ce test consiste prlever, l'aide de la baguette de verre, une goutte de suspension que l'on dpose sur le papier filtre. La tache ainsi forme se compose d'un dpt central de matriau, color d'un bleu gnralement soutenu, entour d'une zone humide incolore. Le test est dit positif si, dans la zone humide, apparat autour du dpt central une aurole bleu clair persistante. Il est dit ngatif si l'aurole est incolore.

DFINITIONOn appelle valeur de bleu VBS dun sol, la quantit en gramme de bleu de mthylne adsorb par 100g de sol (D5mm).

PRINCIPE DE LA MTHODECette mthode consiste contrler l'adsorption du bleu de mthylne inject dans un bain aqueux contenant la prise d'essai, en observant le comportement dune goutte de suspension dpose sur une feuille de papier filtre. La tache forme se compose d'un dpt central du matriau, color d'un bleu soutenu, entour d'une zone humide incolore. L'excs de bleu de mthylne se traduit par la formation d'une aurole bleu clair persistante autour du dpt central.

Prparation de l'chantillon pour essai

" Prendre un hantillon de sol humide denviron 250 g " Mesurer la teneur en eau w du sol avec environ100g de sol humide " Peser le reste de lchantillon prcisment M1 et le mettre dans le bcher en plastique avec 500 ml deau. Mettre en route lagitateur ailettes (700 tr/min) jusqu disparition de tout agglomrat de particules dargile. .

MATRIEL NCESSAIRE

! Une balance permettant de faire toutes les peses ! Un chronomtre, un papier filtre, une baguette de verre. ! Un agitateur ailettes. ! Un bcher de 1 ou 2 litres en matire plastique. ! Une tuve ventile ou autre moyen de schage ! Solution de bleu de mthylne (dose 10g/l) dans unflacon quip dun doseur permettant des injections de 2,5 ml et 10 ml ! Un chronomtre

Excution de l'essai

" "

Rgler lagitateur ailettes 400 tr/min A l'aide de la burette, injecter une dose de 5 ml de solution de bleu. Aprs 1 minute faire le test de la tache sur le papier filtre. " Recommencer les injections de 5 ml en 5 ml jusqu' ce que le test devienne positif. A ce moment, sans rien ajouter, laisser s'oprer l'adsorption du bleu, qui n'est pas instantane, tout en effectuant des tests de minute en minute. " Si l'aurole bleu clair disparat la cinquime tache, procder de nouvelles additions lmentaires de bleu de 2 ml. " Renouveler ces oprations jusqu' ce que le test demeure positif pendant cinq minutes conscutives : le dosage est alors considr comme termin. " Noter V la quantit de solution de bleu adsorbe au total (en ml).

EXPRESSION DES RSULTATSMasse sche de la prise dessai: Masse de bleu introduite B =

M0= M1/(1+w) 0,01 x V

Lexpression du rsultats est (en g de bleu pour 100g de sol sec):

VBS = 100 x B/M0

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VALEUR DE BLEU DUN SOL DE Dmax 5mmSelon NF P 94-068 MODE OPRATOIRE Dfinition du test la tacheAprs chaque injection de bleu ce test consiste prlever, l'aide de la baguette de verre, une goutte de suspension que l'on dpose sur le papier filtre. La tache ainsi forme se compose d'un dpt central de matriau, color d'un bleu gnralement soutenu, entour d'une zone humide incolore. Le test est dit positif si, dans la zone humide, apparat autour du dpt central une aurole bleu clair persistante. Il est dit ngatif si l'aurole est incolore.

BUT DE LESSAILessai au bleu de mthylne a pour but de rvler la prsence de fines de nature argileuse et den dterminer la concentration.

DFINITIONOn appelle valeur de bleu VBS dun sol, la quantit en gramme de bleu de mthylne adsorb par 100g de sol (D5mm).

PRINCIPE DE LA MTHODECette mthode consiste contrler l'adsorption du bleu de mthylne inject dans un bain aqueux contenant la prise d'essai, en observant le comportement dune goutte de suspension dpose sur une feuille de papier filtre. La tache forme se compose d'un dpt central du matriau, color d'un bleu soutenu, entour d'une zone humide incolore. L'excs de bleu de mthylne se traduit par la formation d'une aurole bleu clair persistante autour du dpt central.

Prparation de l'chantillon pour essai" Prendre un hantillon de sol humide denviron 250 g " Mesurer la teneur en eau w du sol avec environ 100g de sol humide " Peser le reste de lchantillon prcisment M1 et le mettre dans le bcher en plastique avec 500 ml deau. Mettre en route lagitateur ailettes (700 tr/min) jusqu disparition de tout agglomrat de particules dargile. .

MATRIEL NCESSAIRE! Une balance permettant de faire toutes les peses ! Un chronomtre, un papier filtre, une baguette de verre. ! Un agitateur ailettes. ! Un bcher de 1 ou 2 litres en matire plastique. ! Une tuve ventile ou autre moyen de schage ! Solution de bleu de mthylne (dose 10g/l) dans un flacon quip dun doseur permettant des injections de 2,5 ml et 10 ml ! Un chronomtre

Excution de l'essai" Rgler lagitateur ailettes 400 tr/min " A l'aide de la burette, injecter une dose de 5 ml de solution de bleu. Aprs 1 minute faire le test de la tache sur le papier filtre. " Recommencer les injections de 5 ml en 5 ml jusqu' ce que le test devienne positif. A ce moment, sans rien ajouter, laisser s'oprer l'adsorption du bleu, qui n'est pas instantane, tout en effectuant des tests de minute en minute. " Si l'aurole bleu clair disparat la cinquime tache, procder de nouvelles additions lmentaires de bleu de 2 ml. " Renouveler ces oprations jusqu' ce que le test demeure positif pendant cinq minutes conscutives : le dosage est alors considr comme termin. " Noter V la quantit de solution de bleu adsorbe au total (en ml).

EXPRESSION DES RSULTATSMasse sche de la prise dessai: Masse de bleu introduite B =

M0= M1/(1+w) 0,01 x V

Lexpression du rsultats est (en g de bleu pour 100g de sol sec):

VBS = 100 x B/M0


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LIMITES DATTERBERGSelon EN .............. Niveau: BTS Bat MODE OPRATOIRE Placer le sol dans le petit rcipient en prenant soin de ne pas enfermer de bulles dair. Placer le rcipient sous le pntromtre Remonter le cne au plus haut. A laide de la vis, descendre lensemble cne + bti jusqu effleurement du sol

BUT DE LESSAI On dtermine par cet essai les limites de liquidit et de plasticit dun sol. Cet essai est ralis sur la partie de sol passant au tamis de 400 m. Les limites dAtterberg sont des paramtres gotechniques destins indentifier un sol et caractriser son tat. Pour plus de dtails, se reporter au cours. DFINITION Limite de liquidit wl: Teneur en eau dun sol remani au point de transition entre les tats liquide et plastique. Limite de plasticit wp: Teneur en eau dun sol remani au point de transition entre les tats plastique et solide. Indice de plasticit Diffrence entre les limites de liquidit et de plasticit. Cet indice dfinit ltendue du domaine plastique. PRINCIPE DE LA MTHODE Lssai ralis avec le pntromtre cone consiste mesurer lenfoncement dun cone de masse normalis dans le sol remani et de faire des esaais diffrentes teneur en eau. Lutilisation dune abaque permet dobtenir les deux limites recherches. Il exite dautres moyens de mesure; la coupelle de Casagrande pour la limite de liquidit et le rouleau faonn de 3 mm pour la limite de plasticit.

Agir sur le cercle pour une mise 0

Effectuer un lcher Mesurer lenfoncement en agissant doucement sur laiguille (molette centrale). ATTENTION la graduation du cercle, elle est en 1/100 de cm, lire 300 signifie 3,00 cm ou 30 mm. Recommencer le processus pour dautres teneur en eau. EXPRESSION DES RSULTATS La masse mobile Q vaut 80g On obtient les limites de liquidit et de plasticit en reportant les points de mesures sur labaque et en les joignant par une droite. On calcule ensuite lindice de plasticit. La limite de liquidit et lindice de plasticit permettent de classer la fraction fine du sol (voir classification LCPC).

MATRIEL NCESSAIRE

Un petit rcipient contenant le sol Un pntromtre cone (la masse mobile Q vaut 80g) Une balance Un four ou tout autre moyen de schage.

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