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U niversité des S ciences et de la T echnologie H OUARI B OUMEDIENE F aculté de

U niversité des S ciences et de la T echnologie H OUARI B OUMEDIENE F aculté des S ciences de l’ I ngénieur D épartement D e G énie C ivil L aboratoire de la M écanique D es S ols 2005/2006 TP N° : 03 ANALYSE GRANULOMETRIQUE PAR SEDIMENTOMETRIE 3ème ANNEE GENIE CIVIL Groupe N°04/H BENAOUDA ANISS 5201974 1- BUT DE L’ESSAI : 1 L’analyse granulométrique a pour but, la détermination de la distribution des particules d’un sol en fonction de leurs dimensions, il est nécessaire d’étudier les particules très fines, impliquant l’établissement d’une liaison structurelle, du plus gros grain au plus fin en mettant en évidence les diamètres normalisés. Pour cela on utilise le procédé de séparation par Décantation (SEDIMENTOMETRIE), qui consiste à déterminer les diamètres équivalents des particules sphériques en fonction de leurs vitesse de chute dans un environnement visqueux afin d’obtenir le tracé d’une courbe granulométrique pour des particules inférieure à 0.08 mm sachant que les particules de taille inférieure à 1  ne peuvent pas être différenciées par cet essai. Ainsi ; cette analyse complète l’analyse par TAMISAGE. 2- PRINCIPE DE LA SEDIMENTOMETRIE : L’essai est basé sur la loi de STOKES qui exprime la vitesse moyenne de sédimentation d’une particule sphérique dans un liquide visqueux en fonction du diamètre de cette particule. On utilise cette loi pour déterminer le diamètre équivalent des particules : 2 18 D g V w s     Avec : V : Vitesse moyenne de décantation de particule. s  et w : Poids spécifiques de la particule et de l’eau en g/cm 3 .  : La viscosité dynamique du liquide. g : L’accélération de la pesanteur en cm/s 2 . Ainsi ; d’après la loi de STOKES, des particules sphériques de diamètres différents sédimentent dans un milieu liquide à des vitesses différentes en rapport avec leur taille. On utilise cette loi pour déterminer le diamètre équivalent des particules. 3- MODE OPERATOIRE : 2 a)- Matériels utilisés :  Une Balance.  Deux éprouvettes graduées.  Un densimètre.  Un thermomètre.  Un chronométrer.  Un agitateur.  Un de floculant.  Un bêcher. b)-Préparation de l’échantillon :  Après l’essai de tamisage par voie humide, on laisse le bac décanter (qui contient le sol de dimension inférieur à 0,08 mm avec son eau de lavage).  Une fois que cette solution devenue claire, l’eau est siphonnée sans entraîner d’éléments fins.  On met ce bac dans une étuve jusqu’à évaporation totale de l’eau, ainsi ; le tamisât séché est désagrégé avec le pilon dans un mortier.  On prend 40 g de sol préparé comme indiqué précédemment, on l’introduit dans un récipient et on ajoute 500 cm3 d’une solution qui contient (l’eau distillée + défloculant), et on laisse le tout imbiber à température ambiante.  On disperse la suspension en mettant cette solution (eau distillée + défloculant + sol) dans un agitateur mécanique.  On met l’agitateur en marche pendant 3 minutes à une vitesse de 10000 tr/min. 4- DEROULEMENT DE L’ESSAI : a) Démarrage de l’essai :  On prend de deux éprouvettes graduées, la première sera prise comme témoin (Éprouvette 1), celle ci est remplie d’eau à 1000 cm3 puis on plonge un thermomètre pour mesurer la température et le densimètre parfaitement propre. 3  On verse la suspension dispersée dans la seconde éprouvette immédiatement après la fin de l’agitation mécanique en prenant soin circonspection de rincer les palettes de l’agitateur mécanique avec de l’eau distillée, on récupère l’eau de rinçage, on évite de perdre une partie de l’échantillon de sol pendant le transfert.  On complète par de l’eau distillée jusqu’à la graduation de 1000 cm3.  Pour obtenir une concentration uniforme sue toute la hauteur de l’éprouvette on agite par un agitateur manuel de manière verticale.  Une fois qu’on arrête l’agitation manuelle, on retire l’agitateur, et au même temps on déclanche le chronomètre, par convention, cet instant indique le début de l’essai.  On plonge le densimètre avec précaution dans la suspension immédiatement après le déclenchement du chronomètre. b)- Réalisation des mesures :  Faire les lectures a t = (30s – 1m – 2m – 5m – 10m – 20m – 40m).  Noter à chaque lecture, la densité de la solution à 0,0001 prés et la température de l’eau se trouvant dans l’éprouvette témoin (n°1).  Faire les lectures du densimètre au sommet du ménisque.  Les trois premières lectures 0.5 – 1 et 2 min se feront sans retirer le densimètre de la solution.  A partir de la troisième lecture, retirer le densimètre après chaque mesure, le nettoyer et le plonger dans l’éprouvette d’eau distillée.  A partir de la quatrième mesure, on plongera le densimètre 30 secondes avant chaque mesure. 5- EXPLOITATION DES MESURES : La loi de STOKES permet de déterminer à chaque instant t, le pourcentage (P%) de particules de taille inférieure au diamètre équivalent (D) à partir des lectures de temps (t) et de la température () et de la densité de la suspension (Rt). 4 - Le diamètre équivalent : -Le diamètre équivalent ( D ) est donné à chaque instant (t) par la formule suivante : t H g D t s ) ( 18 1       Avec t H : la profondeur effective de la poussée du densimètre à l’instant t. t : temps écoulé depuis le début de l’essai. -Calcule de la viscosité dynamique de la solution à un instant t : 3 2 3 3 5 2 5 10 182 , 1 14 . 10 . 22 , 0 14 . 10 . 66 , 33 1 10 . 179 1 10 . 179                 α = 0,03368. β = 0,00022.  : Température de la solution : 14°C. -Profondeur effective du centre de poussée : La profondeur effective est donnée par la loi : Ht = H – 100.H1.(Rt + Cm – 1) – Hc Ht et Hc : Caractéristiques géométriques du densimètre obtenues lors de l’étalonnage. Cm = 4 10 . 4  (correction due au ménisque). Rt : lecture sur densimètre à l’instant (t). Hc : déplacement du niveau de la solution lié à l’introduction du densimètre Hc = 0,5 (Vd/A) Avec : Vd =73 cm3 (volume de densimètre). A : la section droite de l’éprouvette d’essai. H0 = 130 mm. H1 = 38 mm. h1 = 184 mm. 5 ² 70 , 29 57 , 2970 4 60 . 4 . 2 2 2 cm mm D A       cm mm A V H d c 228 , 1 28 , 12 57 , 2970 10 . 73 5 , 0 5 , 0 3                   cm h H H 2 , 22 4 , 18 . 5 , 0 13 5 , 0 1 0      -Le tableau des lectures sur le densimètre: t (min) 0,5 1 2 5 10 20 40 R 1020 1019,5 1019 1017,5 1015,5 1008,5 1001,5 -Le tableau des profondeurs effectives du centre de poussé: Selon la loi : Ht = H – 100.H1.(Rt + Cm – 1) – Hc t (min) 0,5 1 2 5 10 20 40 6 Ht (cm) 13,22 13,41 13,60 14,17 14,93 17,59 20,25 -Le tableau des diamètres équivalents D : Selon la loi : t H g D t s ) ( 18 1       Et sachant que : ρw =1 g/cm3 ρs =2,7 g/cm3 η = 3 10 182 , 1   Pa.s t (min) 0,5 1 2 5 10 20 40 D (µm) 74,26 51,48 36,66 23,66 17,17 13,18 10,00 -Calcul du pourcentage P (%) : Le pourcentage est donnée par :            1 . . w t w w s m V p       s s Tel que : Vs= 1000 cm3 (volume de la suspension). M = 40g (masse du sol sec utilisé). t : masse volumique de la suspension. ρw =1 g/cm3 ρs =2,7 g/cm3 t =Rc – w =(R + Ct + Cm + Cd) Ct = -0,00009 car T=14°C Avec: Cm = +0,0004 Cd = -0,0008 Ainsi : t = (R – 0,00049).1 7 Tableau des masses volumique : t (min) 0,5 1 2 5 10 20 40 t g/cm3 1,0195 1,0190 1,0185 1,0170 1,0150 1,0080 1,0010 Tableau des pourcentages : t (min) 0,5 1 2 5 10 20 40 P % 77,42 75,44 73,45 67,50 59,55 31,76 3,97 La vitesse de décantation et calculer par la loi de stocks :, 2 . 18 . D g V w s     Temps (min) R Lecture densimètre Température (°C) Correction température Ct P’% Global D (m) uploads/Litterature/ tp03-mds-aniss.pdf