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SECTEUR – GRANULATS

DÉTERMINATION DE LA MASSE VOLUMIQUE ET DU POURCENTAGE

DE VIDES2006 12 15

1. ObjetLa présente méthode d’essai a pour objet la détermination de la masse volumique et du

pourcentage de vides d’un gros granulat, d’un granulat fi n ou d’un mélange de gros granulat et de granulat fi n.

La présente méthode d’essai est souvent utilisée pour déterminer la valeur de la masse volumique qui est nécessaire pour calculer la formule des mélanges de béton de ciment et d’enrobé. La même méthode d’essai permet de déterminer le pourcentage de vides entre les particules d’un granulat.

2. RéférencesLa présente méthode d’essai renvoie à l’édition la plus récente des documents suivants :

MINISTÈRE DES TRANSPORTS DU QUÉBEC, LABORATOIRE DES CHAUSSÉES (LC)

LC 21–010 « Échantillonnage ».

LC 21–015 « Réduction des échantillons pour essais en laboratoire ».

LC 21–065 « Détermination de la densité et de l’absorption du granulat fi n ».

LC 21–066 « Détermination de la densité et de l'absorption du granulat fi n de classe granulaire d/D ».

LC 21–067 « Détermination de la densité et de l’absorption du gros granulat ».

3. AppareillageLes défi nitions suivantes s’appliquent à la présente méthode d’essai :

Balance :

La balance doit être de capacité suffi sante, et précise à 0,1 % de la masse de l’échantillon d’essai pour tout point de l’intervalle d’utilisation. Cet intervalle d’utilisation s’étend de la masse de la mesure vide à la masse de la mesure plus son contenu. La masse volumique présumée pour le contenu est de 1600 kg/m3.

Pilon :

Le pilon doit comporter une tige en acier ronde et droite de 16 mm de diamètre, de 600 mm ± 25 mm de longueur, dont une extrémité de forme hémisphérique de même diamètre que la tige.

Mesure :

La mesure doit être¹ :

1. Lorsqu’il est impossible de se les procurer, les mesures mentionnées précédemment peuvent être remplacées par celles qui sont utilisées dans le système de mesure britannique (non SI) (voir tableau 2), à condition qu’elles satisfassent aux exigences du présent article.

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– un récipient métallique;

– de forme cylindrique;

– munie de poignées (autant que possible);

– avec fond et dessus plats et unis;

– aux dimensions intérieures prévues, établies de préférence avec précision par usinage;

– suffi samment rigide pour ne pas se déformer lorsqu'elle est soumise à un rude usage;

– avec rebord supérieur lisse et plan à 0,25 mm près, parallèle au fond à 0,5° près²;

– de capacité et de dimensions conformes aux valeurs indiquées au tableau 1, selon la gros-seur maximale du granulat soumis à l’essai.

Quand des mesures de 15 et de 30 litres sont utilisées, elles doivent être renforcées à partir du haut au moyen d’une bande métallique de 40 mm de large et d’une épaisseur telle que l’épaisseur totale (paroi et bande) ne soit pas inférieure à 5 mm.

4. Préparation de l’échantillon4.1 Généralement, et notamment lorsque la masse volumique doit être utilisée aux fi ns de

calcul de mélanges de béton de ciment, on doit d’abord faire sécher l’échantillon de granulat essentiellement jusqu’à masse constante, de préférence dans une étuve main-tenue à 110 °C ± 5 °C.

4.2 Toutefois, si on ne vise que l’évaluation de la masse d’un volume d’une réserve de granulats, on doit procéder à partir de l’état naturel.

2. On considère que le bord supérieur est plan lorsqu’il est impossible d’insérer un calibre d’épaisseur de 0,25 mm entre celui-ci et une plaque de verre d’une épaisseur minimale de 6 mm, posée sur la mesure. On considère que le bord supérieur et le fond de la mesure sont parallèles lorsque la pente entre deux plaques de verre mises en contact avec le haut et le fond ne dépasse pas 1 % dans toutes les directions.

Tableau 1Dimensions des mesures selon la grosseur maximale du granulat

Capacité(I)

Diamètreintérieur

(mm)

Hauteurintérieure

(mm)

Épaisseur minimale du métal(mm)

Grosseurmaximale

du granulat(mm)Fond Parois

3 155 ± 2 160 ± 2 5,0 2,5 14

10 205 ± 2 305 ± 2 5,0 2,5 28

15 255 ± 2 295 ± 2 5,0 3,0 40

30 355 ± 2 305 ± 2 5,0 3,0 100

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5. Détermination du volume de la mesure

5.1 Remplir la mesure d’eau à la température ambiante et couvrir d’une plaque de verre, de manière que les bulles d’air et l’excès d’eau puissent être éliminés.

5.2 Déterminer à 0,1 % près la masse nette de cette eau. Noter cette masse comme étant mw (kg).

5.3 Mesurer la température de l’eau et déterminer sa masse volumique à partir des valeurs du tableau 3, par interpolation si cela est nécessaire. Noter la masse volumique corres-pondante comme étant ρw .

Tableau 2Dimensions des mesures en système anglais

Diamètre Hauteur Grosseur Capacité intérieur intérieure maximale (pi3) (po) (po) du granulat Fond Parois (mm) 1/10 6,0 ± 0,1 6,0 ± 0,1 0,20 0,10 14 1/3 8,0 ± 0,1 11,5 ± 0,1 0,20 0,10 28 1/2 10,0 ± 0,1 11,0 ± 0,1 0,20 0,12 40 1 14,0 ± 0,1 11,2 ± 0,1 0,20 0,12 100

Épaisseur minimale du métal(po)

Tableau 3Masse volumique de l’eau (du robinet) à différentes températures

Température(°C)

ρw(kg/m3)

18 998,62

20 998,23

22 997,80

23 997,56

24 997,32

26 996,81

28 996,26

5.4 Calculer le volume de la mesure à l'aide de la relation suivante :

Vr = mw /ρw

Déterminer la masse de la mesure et la noter mr.

6. Détermination de la masse volumique tassée

6.1 Méthode par pilonnageLa méthode par pilonnage s’applique aux granulats de grosseur maximale de 40 mm.

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6.1.1 Remplir la mesure au tiers et égaliser la surface des granulats avec les doigts.

Pilonner la couche de granulats de 25 coups de pilon, répartis également sur la surface.

Remplir la mesure aux deux tiers, égaliser de nouveau et pilonner comme cela est indiqué ci-dessus.

Finalement, remplir la mesure jusqu’au débordement et pilonner une dernière fois de 25 coups de pilon.

Niveler la surface du granulat avec les doigts, une règle à araser ou le pilon, mais de manière que les parties saillantes des plus grosses particules de gros granulat compen-sent approximativement les plus grands vides en surface, sous le bord supérieur de la mesure.

6.1.2 Pendant le pilonnage de la première couche, éviter de toucher durement le fond avec le pilon.

Pour le pilonnage des deuxième et troisième couches, n’employer que la force nécessaire pour enfoncer le pilon dans la couche précédente.

6.1.3 Peser la mesure et son contenu et noter la masse M1.

M1 – (mr) = m1 (exprimé à 0,1 % près)

La masse volumique tassée du granulat (par la méthode de pilonnage) est déterminée comme suit :

ρd = m1/Vr

6.2 Méthode par chocsLa méthode par chocs s’applique aux granulats dont la grosseur maximale est de plus de

40 mm, mais n'excède pas 100 mm.

6.2.1 Remplir la mesure en suivant la procédure décrite à l’article 6.1.1, c’est-à-dire en trois étapes, correspondant à trois couches de granulats sensiblement égales.

Compacter chacune des couches en plaçant d’abord la mesure sur une base solide, comme un plancher de béton, puis en soulevant alternativement de 50 mm les côtés opposés de la mesure, pour ensuite la laisser retomber d’un coup sec. De cette façon, les particules du granulat se compacteront à fond d’elles-mêmes.

Compacter ainsi chaque couche en laissant retomber la mesure 50 fois, soit alternative-ment 25 fois sur chaque côté.


6.2.2 Peser la mesure et son contenu et noter la masse M2.


La masse volumétrique tassée du granulat (par la méthode par chocs) est déterminée comme suit :

ρd = m2 /Vr

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7. Détermination de la masse volumique non tassée (méthode par remplissage à la pelle)

La méthode par remplissage à la pelle s’applique aux granulats de grosseur maximale égale ou inférieure à 100 mm.

7.1 Remplir la mesure à l’aide d’une pelle jusqu’à débordement, mais en ne laissant pas tomber les granulats d’une hauteur de plus de 50 mm (hauteur calculée à partir du bord supérieur de la mesure).

Prendre soin, autant que possible, de ne pas causer de ségrégation granulométrique des particules de l’échantillon.


7.2 Peser la mesure et son contenu, et noter la masse M3.


La masse volumique tassée du granulat (par la méthode par remplissage à la pelle) est déterminée comme suit :

ρd = m3 /Vr

8. Calcul du pourcentage de vides dans le granulat

8.1 On peut calculer le pourcentage de vides dans le granulat à partir de la masse volumique déterminée avec l’une ou l’autre des méthodes suivantes : par pilonnage, par chocs, par remplissage à la pelle, et par la formule suivante :

où

db : densité brute du granulat déterminée suivant la méthode d’essai LC 21–065 ou LC 21–067, selon le cas;

ρw : masse volumique de l’eau pure à 23 °C (997,6 kg/cm3);

ρd : masse volumique du granulat (déterminée par pilonnage, par chocs ou par remplissage à la pelle).

% de vides = (db x ρw) – ρd x 100

db x ρw

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Exemple :

si db = 2,67

ρw 23 °C = 997,6 kg/m3

ρd = 1600 kg/ m3

8.2 Les résultats obtenus avec la méthode décrite à l’article 8.1 doivent être présentés de la façon suivante :

8.2.1 Vides dans le granulat compacté par pilonnage : %

ou

8.2.2 Vides dans le granulat compacté par chocs : %

ou

8.2.3 Vides dans le granulat non compacté : %

9. FidélitéPour le gros granulat de masse normale et de grosseur nominale maximale de 20 mm,

l’écart type établi entre les résultats provenant de plusieurs laboratoires, en utilisant comme prescrit une mesure de 15 litres, est de 24 kg/m3 (3). Conséquemment, les résultats de deux essais correctement exécutés dans deux laboratoires différents, sur des échantillons d’un même gros granulat, ne doivent pas s’écarter de plus de 67 kg/m3 (4). Pour un même opérateur, dans un même laboratoire, l’écart type trouvé est de 11 kg/m3 (3). Il s’ensuit que les résultats de deux essais correctement exécutés par un même opérateur, dans un même laboratoire, sur des échantillons d’un même gros granulat, ne devraient pas s’écarter de plus de 32 kg/m3 (4).

10. APPROBATIONLa présente méthode d’essai a été approuvée par la responsable du secteur granulats de

la Direction du laboratoire des chaussées.

Danielle Fleury, ing., M. Sc.

% de vides = (2,67 x 997,6) – 1600 x 100 = 39,9 % 2,67 x 997,6

3. Ces chiffres représentent l’écart type d’une série de mesures effectuées dans les conditions décrites ci-dessus.4. Ces chiffres représentent la différence entre deux mesures effectuées dans les conditions décrites ci-dessus.

Signature

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