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TP MDS N °03 M A SSES VO LU M IQ U ES 1. INTRODUCTION : L’étude des propriétés

TP MDS N °03 M A SSES VO LU M IQ U ES 1. INTRODUCTION : L’étude des propriétés des sols ayant une grande importance dans le domaine de génie civil. Si pour ça on peut classer les sols selon leur importance à partir de Connaître les différentes caractéristiques du sol, son poids volumique et sa densité, etc. L’ingénieur en génie civil doit connaître les matériaux quelque soit son domaine d’activité ? Le sol est un matériau complexe constitué par des grains solides provenant de la désagrégation d’une roche mère ou d’un végétal, comportant entre eux de l’eau interstitielle & un gaz En sciences des matériaux, il est possible de classer les matériaux de base en trois catégories Propriétés physiques, propriétés mécaniques, propriétés chimiques Quelques caractéristiques et propriétés physiques courantes des matériaux de construction Propriétés liées à la masse et au volume Propriétés liées à l’eau Propriétés thermiques Et parmi les propriétés physiques : La masse volumique apparente ou le poids volumique apparent (humide, sec) La teneur en eau 2.définitions La masse volumique d'un corps est la masse de l'unité de volume de ce corps Comme il existe le volume apparent et le volume absolu (ou réel), on distinguera : # la MASSE VOLUMIQUE APPARENTE (MVA) : C'est le quotient de la masse sèche de l'échantillon par le volume occupé par la matière solide du corps et les vides contenus dans les grains (volume apparent). ρ = m / v # la MASSE VOLUMIQUE ABSOLUE ou REELLE (MVR) : C'est le quotient de la masse sèche de l'échantillon par le volume de sa matière (volume absolu, tous vides déduits ou volume réel). Les masses volumiques s'expriment en fonction des unités courantes des masses et des volumes : t/m3, kg/dm3, g/cm3 par exemples ENPO Année Universitaire 2019/2020 Page : TP MDS N °03 Il ne faut pas confondre MASSE VOLUMIQUE et DENSITE : Une densité est le quotient entre la masse d'un certain volume d'un matériau et la masse du même volume d'eau à 4 °C , c'est - à - dire une grandeur sans unité. Détermination de la Masse volumique : Il y a 2 méthodes : 1- Méthode de l’immersion dans l’eau. 2- Méthode par peser Hydrostatique. II.2 Principe de l’essai : Méthode A : (méthode par immersion dite à balance hydrostatique). On détermine la densité relative de la matière à essayer par immersion dans un liquide, généralement de l’eau distillée à 20°C, et on multiplie cette densité par la masse volumique du liquide d’immersion à cette température. . Méthode B : # Mettre dans une éprouvette graduée un volume d'eau V1, # Peser une masse M du corps et l'introduire dans l'éprouvette. Bien éliminer les bulles d'air, # Lire le nouveau volume V2, # Le volume est : V = V2 - V1 II.3 But de l’essai : Cette essai vise la détermination expérimentale au laboratoire de : 1- Détermination du poids volumique apparents humide 2-Détermination du poids volumique apparents sec 3-Détermination du poids volumique réel ENPO Année Universitaire 2019/2020 Page : F Le Solide Le Fluide Fig 2 TP MDS N °03 4-Détermination du la teneur en eau 5-Comprendre comment les caractéristiques physiques du sol sont obtenues. II.4 Mode opératoire : Appareillage : Le matériel employé est lié à la méthode d’essai adoptée. Méthode par pesées : - Une balance dont les portées minimale et maximale sont compatibles avec les masses à peser et telle que les pesées sont effectuées avec une incertitude de ±1/1000 de la valeur mesurée. - Un bac de paraffine avec son système de chauffage. - Un récipient rempli d’eau. 1/ Préparation de l’échantillon : L’échantillon soumis à essai doit avoir une forme simple afin de pouvoir être paraffiné facilement. Au besoin, il est taillé, afin d’avoir une masse comprise entre 0.1 et 0.5kg. 2/ mesures : La prise d’essai, après taille éventuelle, est immédiatement pesée (m), et est paraffinée aussitôt après. Une foi revenue à la température de la salle d’essai, elle est pesée (mp) à l’air libre. II.5 Exploitation des résultats : Les résultats de l’essai sont représentés dans les tableaux suivant : Paraffinage des échantillons de sol : Mv(paraffine)= Mp/Vp= ( Mhp - Mh )/Vp …..(1) donc Vp= ( Mhp - Mh )/ Mvp Tels que : Mvp=0,9 g/cm3 ENPO Année Universitaire 2019/2020 Page : Masse Humide Mh (g) 170,6 Masse de sol paraffine Mhp(g) 180,4 Masse paraffine Mp (g) 9,8 Volume de paraffine Vp (cm3) 10,889 TP MDS N °03 Résultat de la détermination de la teneur en eau : 1.masse du sol sec : Ms=Mts- MT tels que: Ms: masse du solide =80,52 – 22,20 Mts : masse après l’étuve du sol sec + récipient =58,32 g MT : masse de récipient vide 2.masse de l’eau : Mw=Mth-Mts tels que: Mw : masse de l‘eau = 87,0 – 80,52 Mth : masse humide du sol + recipient =6,49 g 3. la teneur en eau : =Mw/Ms .100% = (6,49/58,32).100% =11,12% On va faire la même procédure avec les autres échantillons. Et on trouve les résultats inscrits dans le tableau suivant : Echantillons 1 2 3 Masse de la tare MT (g) 22,2 22,2 33,0 Masse total humide Mth(g) 87,0 60,9 64,0 Masse total sec Mts (g) 85,30 82,79 76,08 Masse du sol sec Ms (g) 80,52 56,76 60,53 Masse d’eau Mw(g) 06,89 04,14 03,47 La teneur en eau  (%) 11,12 11,97 12,59 La moyenne (%) 11,89 Mesure des échantillons de sol par essai 1 : Volume de l’eau V1 (cm3) 1000 800 1200 ENPO Année Universitaire 2019/2020 Page : TP MDS N °03 Volume de l’eau V2 (cm3) 1100 900 1300 Volume de sol paraffine Vhp (cm3) 100 100 100 Volume de sol V (cm3) 89,11 89,11 89,11 Masse volumique humide (g/cm3) 1,914 1,914 1,914 Densité humide moyenne 1,914 Masse volumique sèche (g/cm3) 1,711 1,711 1,711 Densité sèche moyenne 1,711 On a les lois : ρd = ρh / (1+ W) et Gd = ρd / ρw Mesure des échantillons de sol par essai 2 (Balance hydrostatique) : Masse de récipient vide, M1 (g) 181,36 181,34 181,35 Masse de récipient après l’essai M2 (g) 84,90 84,79 84,98 Masse de sol paraffine Vhp(cm3) 96,46 96,55 96,37 Volume de sol V (cm3) 85,57 85,66 85,48 ρh (g/Cm3) 1,994 1,992 1,996 ρd (g/Cm3) 1,782 1,780 1,783 Gd moyenne 1,782 ENPO Année Universitaire 2019/2020 Page : TP MDS N °03 Le principe de travail de la balance hydrostatique : L'équilibre hydrostatique basé sur un principe de mesure certaine, qui est également connu comme le principe d'Archimède.  Ce principe peut être expliqué comme suit : Au cours du processus de mesure, un corps est placé dans un liquide tel que l'eau. Dans ce cas, une certaine quantité de liquide est déplacée. Ici, il est supposé que le corps est immergé jusqu'à présent que le poids du liquide déplacé est égale à celle du corps ; fluide déplacé peut maintenant être mesurée.  Toutefois, ces mesures de densité hydrostatiques ne réussissent avec les organismes qui ont une plus grande densité que l'eau. Illustre le fonctionnement de l'instrument avec un exemple Afin de rendre une détermination de la densité en utilisant la balance hydrostatique, la masse du corps à mesurer est d'abord déterminé dans l'air. Pour cela, le corps peut être accrochée par exemple sur un côté de la balance à ressort. 1. Pour illustrer le poids d'une pièce de métal est d'abord déterminé ; Ce pèse dans l'exemple de 100g d'air. La plupart peuvent être mesurés avec précision selon le procédé de dépassement de capacité de la densité de substances. ... 2. Maintenant, un peu d'eau est préparée dans un bêcher. Le poids est suspendu à nouveau dans l'équilibre de printemps, mais maintenant, le corps est immergé dans l'eau. 3. Le poids du corps est maintenant seulement 80g. Or, la différence est déterminée à partir de ces deux valeurs : 100-80 = 20 Le corps a donc déplacé l'eau 20g ; le volume du corps est donc de 20 cm 3 - Démonstration des équations de la masse volumique selon les trois méthodes : Essai 01 : ENPO Année Universitaire 2019/2020 Page : TP MDS N °03 On a : ρh = Mh/ V = Mh / Vh VT du sol Vhp = V2 – V1 = Vsol + Vparaf = Vsol + Mp / ρp = Vh + ( Mhp – Mh ) / ρp Donc : Vh = V2 – V1 - ( Mhp – Mh ) / ρp On trouve : ρh= Mh V 2– V 1−(M hp – M h)/ ρ p Essai 02 : On a : V= Mw / ρw = (M1 – M0) / ρw Vp = Mp / ρp = (Mhp – Mh) / ρp Donc : ρp = Mh / Vh = Mh / (Vw – Vp) On trouve : ρh= Mh (M 1 – M 0)/ ρ w–(M hp – M h)/ ρ p Essai 03 : On a: V= Mw / ρw = (M’hp – M’1) / ρw Vp = Mp uploads/Ingenierie_Lourd/ masse-volumique-apparente-et-reel.pdf