LC 22-001

MÉTHODE D’ESSAI

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2008 12 15Date

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SECTEUR – SOLS ET FONDATIONS 2

DÉTERMINATION DE LA MASSE VOLUMIQUE MAXIMALE D’UN

MATÉRIAU GRANULAIRE AU MOYEN D’UNE PLANCHE DE RÉFÉRENCE

1. ObjetLa présente méthode d’essai décrit la façon de déterminer la masse volumique maximale

d’un matériau granulaire au moyen d’une planche de référence. La méthode d’essai s’applique aux matériaux granulaires de fondation, de sous-fondation et de transition provenant d’une sablière, d’une gravière, d’une carrière, d’une roche dynamitée ou de matériaux recyclés.

De plus, à l’aide d’une planche de référence, il est possible de vérifi er le potentiel de dégra-dation des granulats sous l’effet du compactage.

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

NORMES :

BUREAU DE NORMALISATION DU QUÉBEC :

NQ 2560–114 « Travaux de génie civil - Granulats ».

NQ 2501–170 « Sols – Détermination de la teneur en eau ».

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

LC 21–010 « Échantillonnage ».

LC 21–040 « Analyse granulométrique ».

LC 21–201 « Détermination de la teneur en eau par séchage ».

LC 22–003 « Détermination de la masse volumique et de la teneur en eau des matériaux granulaires au moyen d’un nucléodensimètre ».

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

Compacité optimaleLa compacité optimale d’un matériau granulaire est représentée par la masse volumique sèche maximale et la teneur en eau optimale obtenues lors d’un essai de compactage.

PassageUn passage sur une planche de référence correspond à un aller seulement du matériel de compactage. Un aller-retour du matériel de compactage représente deux passages.

Planche de référenceUn ouvrage (section de chaussée) de dimensions restreintes constitué d’un matériau granu-laire homogène qui est densifi é au moyen d’un équipement de compactage dynamique.

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4. Principe de l’essaiLa masse volumique maximale d’un matériau granulaire, humidifi é à une teneur en eau

proche ou équivalant à sa teneur en eau optimale, est obtenue à la suite du passage répété d’un équipement de compactage. Le nombre de passages est retenu pour s’assurer d’atteindre sur le chantier la compacité optimale du matériau granulaire qui doit être utilisé pour la couche de fondation, de sous-fondation ou de transition d’une chaussée.

5. Préparation de la surfaceLa surface sur laquelle est construite la planche de référence doit être nivelée et compactée;

elle est constituée d’un même type de sol ou d’un même type de matériau granulaire sur toute la longueur et la largeur de la planche de référence.

La nature du sol d’infrastructure sous la section de route sur laquelle la planche de référence est construite doit être représentative de celle du reste du chantier où le matériau sera utilisé.

6. Construction de la planche de référenceLes dimensions de la planche de référence sont les suivantes :

– longueur minimale = 35 m;

– largeur minimale = 4 m;

– l’épaisseur de la couche à construire est équivalente à celle qui est stipulée aux plans et devis pour le matériau granulaire concerné.Pour construire la planche de référence, l’approvisionnement en matériau granulaire se

fait à différents endroits de la réserve de façon à utiliser des matériaux représentatifs de la production.

Les matériaux granulaires sont épandus en couches uniformes d’une épaisseur maximale de 300 mm ou selon l’épaisseur prévue aux plans et devis si celle-ci est inférieure à 300 mm. Au fur et à mesure du déversement des matériaux, la surface est nivelée. Une fois que le nivellement de la planche de référence est terminé, trois (3) mesures de la teneur en eau des matériaux réparties au hasard sont effectuées au moyen d’un nucléodensimètre dont l’étalonnage a été vérifi é, afi n de connaître la teneur en eau initiale des matériaux. Si nécessaire, les matériaux sont humectés ou asséchés afi n d’obtenir une teneur en eau dans les matériaux qui s’approche de la teneur en eau optimale.

La teneur en eau optimale est dépendante en grande partie de la granulométrie du matériau granulaire et de l’absorption des granulats. Le tableau 1 présente des valeurs approximatives de la teneur en eau optimale observée lors d’un essai de compactage en laboratoire (Essai de détermination de la relation teneur en eau – masse volumique – Essai avec énergie de com-pactage modifi ée) pour différents types de matériaux granulaires. Cette valeur ne doit pas être dépassée lors des deux premiers passages de l’équipement de compactage. Une teneur en eau trop élevée au départ ne permettra pas d’atteindre une compacité optimale du matériau granu-laire; les matériaux doivent être asséchés ou une nouvelle planche de référence est construite à un autre endroit. Par contre, si la teneur en eau est trop basse, un arrosage supplémentaire doit être réalisé. Il faut s’assurer que la teneur en eau est homogène sur toute l’épaisseur de la couche de matériau granulaire avant d’effectuer le compactage de la planche de référence.

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Les matériaux sont densifi és avec un équipement de compactage dynamique en bonne condition mécanique et dont la masse totale est supérieure à 11 000 kg. L’équipement de compactage doit déployer une énergie de compactage équivalant à celle qui est produite par l’équipement qui sera utilisé pour la mise en œuvre des matériaux granulaires en chantier.

7. Détermination de la masse volumique sèche maximale 7.1 Effectuer un minimum de deux (2) passages sur toute la longueur de la planche de référence

avec un équipement de compactage approprié, suivant un seul trajet équivalant à la largeur de l’équipement.

7.2 Prendre trois (3) mesures de la masse volumique et de la teneur en eau dans le matériau granulaire selon la méthode LC 22–003, au moyen d’un nucléodensimètre dont l’étalonnage a été vérifi é. Les trois (3) mesures sont réparties au hasard sur une surface compactée d’une longueur maximale d’environ 30 mètres (35 mètres moins 2 fois la longueur de l’em-pattement de l’équipement de compactage) et d’une largeur maximale équivalant à une largeur du ou des cylindres de l’équipement de compactage moins 0,5 mètre de part et d’autre (Annexe A).

Calculer la moyenne de la masse volumique sèche et de la teneur en eau.

7.3 Pour les deux (2) ou trois (3) premières séries de lectures, les opérations décrites à l’article 7.2 peuvent être effectuées à tous les deux (2) passages de l’équipement de compactage. Lorsque le pourcentage d’augmentation de la masse volumique s’approche de 1 %, les opérations décrites à l’article 7.2 sont effectuées après chaque passage de l’équipement de compactage jusqu’à ce que la masse volumique sèche maximale soit atteinte.

La masse volumique sèche maximale du matériau granulaire est atteinte lorsque deux lectures consécutives du pourcentage d’augmentation de la masse volumique sèche ΔMV sont inférieures à 1 % selon la méthode de calcul présentée à l’article 9.

8. Évaluation de la dégradation des granulats après compactage8.1 S’il est prévu de déterminer à l’aide de la planche de référence la dégradation après com-

pactage des granulats constituant le matériau granulaire, prélever à chacun des trois (3) endroits répartis au hasard sur la planche de référence la quantité de matériau granulaire prescrite à l’article 6.5 de la méthode LC 21–010 avant le premier passage de l’équipement de compactage.

8.2 Effectuer les opérations décrites aux articles 7.1 à 7.3 pour déterminer la masse volumique sèche maximale du matériau granulaire.

8.3 Après le dernier passage de l’équipement de compactage, une fois que la masse volumique sèche maximale est atteinte, prélever à proximité des trois (3) endroits choisis à l’article 8.1 la quantité de matériau prescrite à l’article 6.5 de la méthode LC 21–010 pour déterminer la granulométrie moyenne du matériau après compactage et pour établir la dégradation des granulats après compactage.

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9. CalculsLe pourcentage d’augmentation ΔMV entre deux valeurs de la masse volumique sèche du

matériau granulaire est calculé à l’aide de l’équation suivante :

Δ MV = MV moyenne (dernier passage) – MV moyenne (passage précédent) • 100

MV moyenne (passage précédent)

où MV = la masse volumique sèche du matériau granulaire en kg/m³.

10. Procès-verbal de l’essaiLe rapport sur la construction de la planche de référence doit présenter les informations

suivantes (voir l’exemple de présentation des données à l’annexe B) :

– le type de matériau soumis à la planche de référence (ex. : MG-20);

– la couche de la structure de chaussée pour laquelle la planche de référence est réalisée;

– l’identifi cation de la source de granulats;

– la nature du sol ou des matériaux sous-jacents à la planche de référence;

– le type d’équipement de compactage utilisé;

– la masse totale de l’équipement de compactage;

– la largeur du ou des rouleaux de l’équipement de compactage;

– les dimensions de la planche de référence;

– les caractéristiques de l’appareil de mesure (nucléodensimètre), telles que la marque, le modèle, le numéro de série;

– pour un passage en particulier, les valeurs des masses volumiques et des teneurs en eau mesurées à chacun des trois (3) points, et la valeur moyenne calculée correspondante;

– la valeur de la masse volumique sèche maximale et la valeur de la teneur en eau obtenues pour le nombre de passages optimal.Pour vérifi er le potentiel de dégradation des granulats sous l’effet du compactage, présenter

la granulométrie moyenne du matériau avant compactage et la granulométrie moyenne des échantillons prélevés aux trois (3) points de lecture de la planche de référence recueillis après compactage.

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11. ApprobationLa présente méthode d’essai a été approuvée par le responsable du Secteur sols, fondations

et granulats de la Direction du laboratoire des chaussées.

Claude Robert, ing., M. Sc.Service des matériaux d’infrastructures

Signature

Tableau 1Teneur en eau optimale généralement observée pour les différents types de matériaux granulaires

Matériau granulaireTeneur en eau optimale

approximative

MG-20 5,5 %

MG-20b 6 %

MG-31,5 5 %

MG-40 5 %

MG-56 5 %

MG-80 4 %

MG-112 (% Passant 5 mm < 50 %) 6 %

MG-112 (% Passant 5 mm > 50 %) 8 %Note :– Ces valeurs sont présentées à titre informatif. Elles peuvent être ajustées

en fonction de la granulométrie du matériau ou encore précisées par l’essai de laboratoire NQ 2501–255 « Sols – Détermination de la relation teneur en eau – masse volumique – Essai avec énergie de compactage modifi ée (2700 kN • m/m³) ».

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Annexe A Dimensions minimales d’une planche de référence et de l’aire de mesure à l’intérieur de laquelle sont localisés au hasard les 3 points de lecture des masses volumiques

Min

imum

de

35 m

Minimum de 4 mètres

1

2

3

1 fois la longueur de l'empattementde l'équipement de compactage

0,5 m 0,5 m

1 fois la longueur de l'empattementde l'équipement de compactage

1 largeur de rouleau

Envi

ron

30

m

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Annexe B Exemple de présentation des données

XXXX-XX-XXXX Localisation : Chaînage 2+350Source de granulats : Carrière Laroche Dimensions : 38 mètres X 5,5 mètres

Matériau sous-jacent : Sable Matériau granulaire : MG-20Matériel de compactage : Couche : Fondations Marque: YYYY Épaisseur de la couche : 300mm Modèle : ABCD % Retenu 5mm (P) : 55 Masse totale : 12000 kg % Passant 5mm (S) : 45 Largeur du (es) rouleau(x) : 1,2 m Densité brute gros granulats (D): 2,769

Marque : Troxler Modèle : 3411-B # série : 2856

MV (1)

Point 1 Point 2 Point 3 Point 1 Point 2 Point3 (%)

0 2138 2080 1988 2069 4,5 5,9 2,8 4,4

0 + eau 2092 2043 2089 2075 6,1 6,3 5,8 6,1

2 2138 2195 2163 2165 5,5 5,8 5,2 5,5 4,37

4 2190 2216 2207 2204 5,2 4,8 5,8 5,3 1,80

5 2237 2221 2200 2219 5,2 5,2 6,0 5,5 0,68

6 2247 2236 2228 2237 5,2 5,3 5,5 5,3 0,80

Calcul de l'augmentationde la masse volumique

Calcul du facteur de correction:

2237 – 192555

Préparé par: Vérifié par:

Date: Date:

Nombre de passes pour MVmax

6

6,709

kg/m³MVc = 1821

kg/m³Fc =

Facteur de correction

RÉSULTATSGRAPHIQUE

x 100MV (dernier passage) - MV (passage précédent)MV (passage précédent)Δ MV =

x 100 = 1925

MVmax – MVc 5,673Fc = P = =

(1) : La masse volumique maximale est atteinte lorsque deux (2) lectures consécutives de Δ MV sont inférieures à 1%

Calcul de la masse volumique corrigée à 0% de pierre:

MVc = MVmax – ( 9 x P x D)S x 100 = 2237 – ( 9 x 55 x 2,769 )

45

MVmax = kg/m³

Masse volumique maximale mesurée

MVmax corrigée à 0% pierre

5,3

Teneur en eau mesurée

%w =

n =

2237

Masse volumique sèche (MV) Teneur en eau mesuréeMoyenne

MASSE VOLUMIQUE MAXIMALEPLANCHE DE RÉFÉRENCE

OBSERVATIONS et CALCULS

APPAREIL DE MESURE :

Contrat :

MoyenneNombre

depassages

2000202020402060208021002120214021602180220022202240226022802300

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Nombre de passes

Mas

se v

olum

ique

sèc

he (k

g/m

³)

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