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TP 2 – Analyse granulométrique - Sédimentométrie Enseignante : Mme Guiras H. 1

TP 2 – Analyse granulométrique - Sédimentométrie Enseignante : Mme Guiras H. 1 TP II Analyse Granulométrique des sols Identification et classification des sols Partie B – Analyse granulométrique par sédimentométrie I.2 - Analyse granulométrique des sols - Méthode par sédimentation: NF P 94 - 057 But : Le but de cette manipulation est la détermination de la distribution pondérale en fonction de la taille des particules fines (<80m) d’un sol. Pour les sols fins, la méthode précédente ne convient plus et l’on procède par sédimentométrie dès que le diamètre des grains D < 80 m. On laisse sédimenter les particules dans un liquide de poids volumique l. Le sol est constitué par des particules minérales de différents diamètres, liées les unes aux autres par des ciments organiques et minéraux. Pour libérer ces particules, il est donc nécessaire de détruire cette cimentation et de disperser ensuite les argiles. Principe de la méthode : La sédimentation est basée sur la loi de Stokes. La vitesse limite d’une particule sphérique, qui tombe sous l’effet de la gravité, dans un fluide de poids volumique l et de viscosité données est proportionnelle au carré du rayon : 2 ) ( 9 2 V R g l s     Où V : vitesse de sédimentation g :accélération de pésenteur ; s : densité de la particule ; l : densité du liquide ;  : viscosité du liquide ; TP 2 – Analyse granulométrique - Sédimentométrie Enseignante : Mme Guiras H. 2 R : rayon de la particule. V = K R2 Où K est une constante. Le temps nécessaire pour qu’une particule de diamètre D tombe d’une hauteur h est donnée par : 2 KD 4h V h t   Ainsi, plus le diamètre de la particule est plus faible, sa vitesse de chute est plus faible et le temps mis pour parcourir une hauteur h est plus grand. Préparation de l’échantillon et réalisation des mesures: - On prends 80 g des particules inférieures à 80m (séparées du reste du sol par tamisage), on les met en suspension dans un bécher contenant 440 cm3 d’eau distillée et 60 cm3 de défloculant pendant 24 heures ; - On verse la solution dans le récipient de l’agitateur mécanique, on agite pendant mn à 10 000 tr/mn ; - On verse la solution agitée dans une éprouvette et on complète à 2000 cm3 avec de l’eau distillée ; - On agite rapidement avec un agitateur manuel en faisant un mouvement du bas vers le haut penadant trois fois ; - On plonge le densimètre et on prend les lectures aux temps suivants en minutes : 0.5-1- 2-5-10-20-40-80-240 et 1440. Faites les trois premières lectures sans retirer le densimètre de la solution. Retirer le densimètre et le plonger dans une éprouvette contenant de l’eau distillée pour le nettoyer. A partir de la quatrième lecture, avant 30s plonger le densimètre avec précaution et prendre la lecture au temps necessaire. - A chaque lecture du densimètre prendre la température de la solution à 0,1 °C près. Présentation des résultats : - Compléter la feuille de mesure ci-jointe. - Représente, sur une échelle semi-logarithmique, le pourcentage p d’éléments inférieurs ou égaux au diamètre équivalent D en fonction de ce dernier. Pourcentage d’éléments inférieurs ou égaux à D contenus dans la suspension au temps t est calculé comme suit :         1 - x x m V w s s w t w s P       TP 2 – Analyse granulométrique - Sédimentométrie Enseignante : Mme Guiras H. 3 Avec Vs : volume de la suspension (2000 cm3) ; m : masse de sol sec prélevée sur le tamisât à 80 m : 80g ; s : masse volumique des particules solides de l’échantillon : prendre par convention 2700 kg/m3 ; w : masse volumique de l’eau distillée à la température de l’essai ; prendre par convention 1000 kg/m3 à 20 °C; t : masse volumique de la suspension au temps t; w d m t w c ) C C C (R x R         t Rc : lecture corrigée du densimètre à l’instant t ; R : lecture du densimètre à l’instant t (sommet du ménisque) ; Ct : correction due aux variations de température en cours d’essai ; Cm : correction du au ménisque ; Cd : correction due au défloculant. Diamètre équivalent D des plus grosses particules non sédimentées à l’instant t est calculée comme suit : 5 . 0 t w s t H x - 18 x g 1 D            : viscosité dynamique de la solution à l’instant t (en poiseuille) donnée par : 2 βθ αθ 1 79 0.001      : température en °C de l’éprouvette à l’instant t ;  = 0.033 68 et  = 0.000 22 ; s : masse volumique des particules solides de l’échantillon : prendre par convention 2700 kg/m3 ; w : masse volumique de l’eau distillée à la température  de l’essai ; prendre par convention w = 999 kg/m3 lorsque : 12 °C<  < 18 °C; w = 998 kg/m3 lorsque : 18 °C<  < 24 °C; w = 999 kg/m3 lorsque : 24 °C<  < 30 °C; TP 2 – Analyse granulométrique - Sédimentométrie Enseignante : Mme Guiras H. 4 g : l’accélération de la pesanteur = 10 m/s2 Ht : la profondeur effective du centre de poussée du densimètre à l’instant t exprimé par la relation suivante :   c 1 t H 1) - Cm R ( 100xH - H H    x Avec H c’est la distance séparant le milieu du bulbe du densimètre de la graduation 1,000 0 1 0 0.5h H H   H1 : c’est la distance séparant la graduation 1,000 0 de la graduation 1,010 0 ; R : lecture du densimètre (sommet du ménisque à l’instant t ; Hc : hauteur de déplacement de la solution due à l’introduction de densimètre Pour les trois premières mesures prendre par convention Hc = 0 ; A partir de la 4 ème lecture on adopte par convention : A V 0.5 H d c  Vd : volume du bulbe du densimètre (cm3) ; A : c’est l’aire de la section droite de l’éprouvette d’essai (cm2). TP 2 – Analyse granulométrique - Sédimentométrie Enseignante : Mme Guiras H. 5 Feuille de mesure ESSAI DE SEDIMENTOMETRIE DOSSIER SONDAGE PROF. Caractéristiques du densimètre h1 h2 H0 H1 h Vd A H Hc % de passing à 80 µm lecture du densimètre à 0.0001 près Poids du sol sec utilisé (g) Densité des grains solides s (kg/m 3) Temps Température Lectures du densimètre Ct Ht D équivalent Pourcentage (minutes) (à 0.1°C) (haut du ménisque) (mm) cumulé 0.5 1 2 5 10 20 40 80 240 1440 Déplacement du niveau de la solution lié à l'introduction du densimètre (cm) Distance séparant le milieu du bulbe de la graduation 1,000 0 (cm) Cd ( correction liée au défloculant) Hauteur de la tige graduée (cm)  (viscosité dynamique de la solution : poiseuille) N° du densimètre Hauteur du bulbe (cm) Hauteur totale du densimètre (cm) Distance séparant la graduation 1,000 0 de la graduation 1.010 0 (cm) Distance séparant le début de la tige à la graduation 1,000 0 (cm) Volume du bulbe (cm 3) Section de l'éprouvette (cm 2) Cm (correction due au ménisque) 1,000 0 1,010 0 H1 H0 h2 h1 h Vd Bulbe Tige 1,030 0 0,995 0 1,000 0 1,010 0 H1 H0 h2 h1 h Vd Bulbe Tige 1,030 0 0,995 0 TP 2 – Analyse granulométrique - Sédimentométrie Enseignante : Mme Guiras H. 6 Détermination des facteurs correcteurs des mesures de densité (Ct, Cm et Cd) (Annexe A NF P 94-057) Le calcul du pourcentage d’éléments de dimension inférieurs à D fait appel à des facteurs correcteurs qui sont déterminés ci-après. A.1 – Facteur correcteur de température Ct Pour la détermination du facteur correcteur de la température procéder comme suit: - remplir deux éprouvettes d’essais de 2 000 cm3 d’eau distillée ; - amener l’une des éprouvettes à une température de 10° C ± 2°C (on mettant l’eau au réfrégérateur ou ajouter de l’eau glacée) et l’autre à une température de 35°C ± 2°C (chauffer à l’étuve par exemple) ; - placer les deux éprouvettes l’une à côté de l’autre et plonger dans chacune d’elle un thermomètre ; - faire les lectures de température, dans chaque éprouvette, pour des variations de 3°C ± 2°C jusqu’à la température ambiante ; - avant les lectures, brasser l’eau pour uniformiser la température, plonger le densimètre et attendre un minimum de 10s avant d’effectuer les mesures ; - noter à chaque lecture du densimètre à la base et au sommet du ménisuqe (figure ci- dessous) ; - pour chaque température, uploads/Litterature/ tp-ii-analyse-granulometrique-par-sedimntometrie.pdf