Table des mates

République Algérienne Démocratique et Populaire

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

Université Hassiba Benbouali de Chlef

Faculté de Génie Civil et d’Architecture

Département de Génie Civil

Polycopié des travaux pratiques

Géotechnique routière

3ème Année Licence

Travaux publics

Dr. Ismail BENESSALAH

Octobre 2020

Avant-propos

Dr. Benessalah I. | Licence 3 : Travaux publics 2

Avant-propos

Ce support de travaux pratiques « Géotechnique routière » est destiné aux étudiants des 3èmes

années licence Travaux Publics. Il est élaboré conformément au programme officiel fixé par le

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la recherche scientifique (République Algérienne

Démocratique et Populaire).

Au terme de ce travail, je tiens à exprimer toute ma reconnaissance et à adresser mes vifs

remerciements à tous ceux et à toutes celles qui m’ont aidé, de près ou de loin, à sa réalisation

Table des mates

3

Table des Matières

Avant-propos…………………………………………………………………………………………… 2

Table des matières……………………………………………………………………………………… 3

TP 0 :

Introduction et définitions des matériaux utilisables dans les couches de forme

d'infrastructures routières

1 Introduction ………………………………………………………………………………….…….. 6

2 Références normatives ……………………………………………………………………….……. 6

3 Abréviations ………………………………………………………………………………….……. 7

4 Terminologie ………………………………………………………………………………….…… 7

4.1. Sols …………………………………………………………………………………….…. 7

4.2. Matériaux rocheux…………………………………………………………………….….. 7

4.3. Sols organiques ……………………………………………………………………….….. 7

4.4. Sous-produits industriels ……………………………………………………………….… 8

5 Classification des matériaux ………………………………………………………………………. 8

5.1. Classification des sols - Classent A, B, C et D …………………………………………... 8

5.1.1 Paramètres de nature ……………………………………………………………………. 8

5.1.2 Paramètres de comportement mécanique ……………………………………………….. 10

5.1.3 Paramètres d'état ………………………………………………………………................ 10

5.1.4 Tableaux de classification des sols ……………………………………………………… 11

Table des mates

4

TP 1 :

Mise en évidence des argiles par l'essai au bleu de méthylène dit essai à la tache

1 Introduction …………………………………………………………………….……….………. 17

2 But de l'essai ………………………………………………………………………………….……. 17

3 Principe de l’essai …………………………………………………………………………………. 17

4 Équipement nécessaire …………………………………………………………………………. 17

5 Conduite de l'essai …………………………………………….…………………………….…… 18

5.1. Préparation de l'échantillon ………………………………………………………………. 18

5.2. Test de la tâche ………………………………………………………………………….. 19

5.3. Procédure de l’essai ……………………………………………………………….…….. 19

6 Expression des résultats …………………………………………………………………….……. 20

7 Nettoyage du matériel ………………………………………………………………………….… 21

8 Classification des sols après essai ………………………….……………………………….…... 21

9 Définitions et symboles …………………………………………………………………….…… 21

10 Travail demandé …………………………………………………………………………….…… 22

* Compte rendu exemplaire ………………………………………………………………….…… 23

TP 2 :

Essai Los Angeles

1 Objectifs de TP ……………………………………………………………………………………. 30

2 Principe de l’essai ……………………………………………………………………………..…. 30

3 Equipements nécessaires ……………………………………………………………………..….. 30

4 Mode opératoire …………………………………………………….......................................... 31

5 Calcul du coefficient Los Angeles ………………………………………................................. 32

6 Interprétation des résultats ………………………………................................................................ 32

7 Travail demandé …………………………………………………………………………………… 33

* Compte rendu exemplaire…………………………………………………….................................. 34

TP 3 :

Essai de Résistance à l’Usure micro-Deval

1 Objectifs de TP ………………………………………………………………………………...….. 38

2 Principe de l’essai …………………………………………………………………………….…… 38

3 Equipements nécessaires …………………………………………………………………….….. 38

4 Mode opératoire ……………………………………………………......................................... 39

5 Calcul du coefficient micro-Deval ………………………………………................................ 39

6 Interprétation des résultats ………………………………................................................................ 40

7 Travail demandé …………………………………………………………………………………… 40


Table des mates

5

TP 4 :

Essai de fragmentabilité

1 Introduction ……………………………………………………………………………………... 46

2 Définition …………………………………………………………………………………….….. 46

3 Principe de l’essai ………………………………………......................................................... 46

4 Appareillage et matériel d'essai …………………………………............................................. 47

5 Préparation des échantillons …………………….............................................................................. 47

6 Exécution de l’essai ………………………………………………………………………….…….. 47

7 Calculs et expression des résultats…………………………………………………………………. 48


TP 5 :

Essai de dégradabilité

1 Introduction ………………………………………………………………………………….….. 55

2 Définition ……………………………………………………………………………………….. 55

3 Principe de l’essai ………………………………………......................................................... 55

4 Appareillage et matériel d'essai …………………………………............................................. 56

5 Préparation des échantillons …………………….............................................................................. 56

6 Exécution de l’essai ………………………………………………………………………….…….. 56

7 Calculs et expression des résultats…………………………………………………………………. 57


TP 6 :

Classification des matériaux utilisables dans les couches de forme

d'infrastructures routières

1 Introduction ………………………………………………………………………………….…… 64

2 Classification des matériaux rocheux — Classe R ………………………………………………... 64

2.1 Classification des matériaux rocheux d'après la nature pétrographique de la roche ….….. 64

2.2 Classification des matériaux rocheux d'après leur état et leurs caractéristiques

mécaniques……………………………………………………………………………….…… 65

2.3 Tableau général de la classification des matériaux rocheux …............................................ 66

3 Classification des sols organiques, sous-produits industriels — Classe F......................................... 70

4 Tableau synoptique de classification des matériaux selon leur nature …………………………….. 72

Références bibliographiques ……………………………………………………………….….……… 73

Dr. Benessalah I. Licence 3 : Travaux publics

TP 0 : Introduction et définitions

6

TP 0 : Introduction et définitions des matériaux utilisables dans les

couches de forme d'infrastructures routières

(Selon la norme NF P 11-300)

1 Introduction

Ce cours de laboratoire a pour objet d’initier l’étudiant à caractériser les sols et les matériaux

rocheux utilisés en construction routière et à les classer selon le guide des terrassements

routiers à partir de quelques essais de caractérisation types.

Le présent cours définit également une classification des matériaux utilisables dans la

construction des remblais et des couches de forme d'infrastructures routières ; cette

classification s'appuie sur des critères représentatifs des problèmes posés par la construction

et le comportement de ces deux natures d'ouvrages. Un matériau de couche de forme, utilisé

sans traitement avec un liant hydraulique, doit être suffisamment résistant à la fragmentation

et à l’attrition pour ne pas donner lieu, sous l’effet du compactage et du trafic, à la formation

d’éléments fins en surface qui le rendraient sensible à l’eau. Cette résistance est appréciée à

partir des résultats d’essais mécaniques (Los Angeles, micro-Deval en présence d’eau,

friabilité des sables).

Des paramètres plus significatifs des problèmes posés par l’emploi des matériaux dans la

construction des remblais et des couches de forme ont été introduits : valeur au bleu de

méthylène des sols (VBS) pour apprécier la sensibilité à l’eau ; coefficients Los Angeles (LA),

micro-Deval en présence d’eau (MDE), coefficients de fragmentabilité (FR) et dégradabilité

(DG) pour apprécier le caractère évolutif, etc.

2 Références normatives

Ce cours comporte des dispositions d'autres publications (les normes auxquelles les essais

seront étudiés pour ce module).

P 94-068 Sols: reconnaissance et essais — Valeur au bleu de méthylène d'un sol —

Méthode à la tâche.

P 18-573:1990 Granulats — Essai Los Angeles.

P 18-572:1990 Granulats — Essai d'usure micro-Deval.

P 94-066 Sols : reconnaissance et essais — Coefficient de fragmentabilité des

matériaux rocheux.



7

P 94-067 Sols : reconnaissance et essais — Coefficient de dégradabilité des matériaux

rocheux.

3 Abréviations

Dmax : dimension maximale des plus gros éléments contenus dans un sol ;

pd : masse volumique d'un échantillon de sol ou de roche déshydraté ;

Ip : indice de plasticité ;

VBS : valeur de bleu de méthylène d'un sol (déterminée sur la fraction 0/50 du sol) ;

Ic : indice de consistance ;

Wn : teneur en eau naturelle ;

WOPN : teneur en eau à l'Optimum Proctor Normal ;

IPI : indice portant immédiat ;

LA : coefficient Los Angeles ;

MDE : coefficient micro-Deval en présence d'eau ;

FS : coefficient de friabilité des sables ;

FR : coefficient de fragmentabilité ;

DG : coefficient de dégradabilité ;

th : état très humide ;

h : état humide ;

m : état moyen ;

s : état sec ;

ts : état très sec.

4 Terminologie

4.1. Sols: Il s'agit de matériaux naturels, constitués de grains pouvant se séparer aisément par

simple trituration ou éventuellement sous l'action d'un courant d'eau. Ces grains peuvent être

de dimensions très variables, allant des argiles aux blocs. Les sols sont de nature géologique

diverse : alluvions, colluvions, matériaux meubles sédimentaires, dépôts glaciaires, sols

résiduels, ... ; ils correspondent aux classes A, B, C et D définies ci-après. Leur pourcentage de

matières organiques est inférieur ou égal à 3 (NF P 94-055).

4.2. Matériaux rocheux : Il s'agit des matériaux naturels comportant une structure qui ne

peut être désagrégée par simple trituration ou sous l'action d'un courant d'eau ; leur

utilisation implique une désagrégation mécanique préalable par minage ou emploi d'engin

d'extraction de forte puissance. Les matériaux rocheux correspondent à la classe R définie ci-

après ; ils ont pour origine l'ensemble des roches sédimentaires, magmatiques et

métamorphiques.

4.3. Sols organiques : Il s'agit de sols ayant un pourcentage de matières organiques

supérieur à 3 (NF P 94-055).



8

4.4. Sous-produits industriels : Il s'agit de matériaux, produits de l'activité humaine,

d'origines diverses pouvant être utilisés en remblais et en couches de forme : principalement

cendres volantes, schistes houillers, schistes de mines de potasse, phosphogypse, mâchefers

d'incinération d'ordures ménagères, matériaux de démolition, laitier de haut-fourneau, etc.

Les sols organiques, les sous-produits industriels correspondent à la classe F définie ci-après.

5 Classification des matériaux

5.1 Classification des sols – les classes A, B, C et D

Les sols sont classés d'après leur nature, leur état et leur comportement.

5.1.1 Paramètres de nature: Ce sont des paramètres intrinsèques ; ils ne varient pas, ou peu,

ni dans le temps ni au cours des différentes manipulations que subit le sol au cours de sa mise

en œuvre. Les paramètres de nature considérés dans la classification des sols sont la

granularité, l'indice de plasticité et la valeur au bleu de méthylène du sol (déterminée sur la

fraction 0/50 mm).

a) La granularité (P 94-056 et P 94-057) :

— le Dmax : Dimension maximale des plus gros éléments contenus dans le sol.

Seuil retenu: 50 mm. Cette valeur permet de distinguer les sols fins, sableux et graveleux 50

mm), des sols grossiers comportant des éléments blocailleux (> 50 mm).

Cette valeur de 50 mm est aussi une valeur limite admise actuellement pour distinguer les

sols pouvant être malaxés intimement avec un liant et constituer des couches de forme de

qualité. Pour les sols de la classe C (sols comportant des fines et des gros éléments, voir

tableau 3), deux sous-classes sont distinguées selon l'importance de la fraction 0/50 mm :

- la sous-classe C1 qui rassemble les matériaux à éléments «anguleux» possédant une

importante fraction 0/50 mm 60 à 80 %) et l'ensemble des matériaux à éléments

«roulés». Pour les sols de cette sous-classe, on considère que leur comportement est

assimilable à celui de leur fraction 0/50 mm qu'il suffit alors d'identifier,

- la sous-classe C2 qui comprend les matériaux à éléments anguleux possédant une faible

fraction 0/50 mm 60 à 80 %), pour lesquels il n'est plus admissible d'assimiler leur

comportement à celui de leur fraction 0/50 mm (les essais doivent, dans ce cas, être

réalisés sur la totalité du matériau).

Pour tenir compte des caractéristiques de la fraction 0/50 mm, l'identification des sols de la

classe C est précisée à l'aide d'un double symbole du type C1 Ai, C1 Bi, C2 Ai ou C2 Bi, Ai ou Bi

étant la classe de la fraction 0/50 mm du matériau considéré.

— tamisat à 80 μm (ou pourcentage de fines) : Ce paramètre permet de distinguer les

sols riches en fines des sols sableux et graveleux, et dans une large mesure d'évaluer leur

degré de sensibilité à l'eau.



9

Seuils retenus :

35 % : au-delà de 35 % de tamisat à 80 μm, les sols ont un comportement assimilable à

celui de leur fraction fine.

12 % : c'est un seuil conventionnel permettant d'établir une distinction entre les

matériaux sableux et graveleux pauvres ou riches en fines.

— tamisat a 2 mm : Ce paramètre permet d'établir la distinction entre les sols à

tendance sableuse et les sols à tendance graveleuse.

Seuil retenu :

70 %. Ce seuil permet de distinguer les sols sableux (plus de 70 % de tamisat à 2 mm)

des sols graveleux (moins de 70 % de tamisat à 2 mm).

b) L'indice de plasticité Ip (P 94-051) : ce paramètre caractérise l'argilosité des sols. Son

interprétation est d'autant plus fiable que la proportion pondérale de la fraction 0/400 μm

(fraction servant à l'essai), contenue dans le sol étudié est importante et que l'argilosité de

cette fraction est grande.

Seuils retenus :

12 : limite supérieure des sols faiblement argileux ;

25 : limite supérieure des sols moyennement argileux ;

40 : limite entre les sols argileux et très argileux.

c) La valeur de bleu de méthylène VBS qu’on va voir comme TP n°1 (P 94-068) : il s'agit d'un

autre paramètre permettant de caractériser l'argilosité (ou la propreté) d'un sol. Ce

paramètre représente la quantité de bleu de méthylène pouvant s'adsorber sur les surfaces

externes et internes des particules du sol.

En pratique on détermine la VBS à partir de l'essai au bleu de méthylène à la tache (P 94-068)

sur une fraction 0/2 mm ; la valeur trouvée est alors rapportée à la fraction 0/50 mm par une

règle de proportionnalité.

Les sols traités restent souvent sensibles à l’eau au jeune âge. Le choix du liant et de son

dosage doivent en tenir compte. Cette sensibilité à l’eau est appréciée à partir de la chute de

résistance en traction après immersion. Seuils retenus (La VBS s'exprime en grammes de bleu

pour 100 g de sol) :

0.1 : seuil en dessous duquel on peut considérer que le sol est insensible à l'eau. Ce

critère doit cependant être complété par la vérification du tamisat à 80 μm qui doit

être 12 % ;

0.2 : seuil au-dessus duquel apparaît à coup sûr la sensibilité à l'eau ;

1.5 : seuil distinguant les sols sablo-limoneux des sols sablo-argileux ;



10

2.5 : seuil distinguant les sols limoneux peu plastiques des sols limoneux de plasticité

moyenne ;

6 : seuil distinguant les sols limoneux des sols argileux ;

8 : seuil distinguant les sols argileux des sols très argileux.

5.1.2 Paramètres de comportement mécanique

L'introduction dans la classification de ces paramètres résulte du fait que des sols de nature

comparable peuvent se comporter de manière relativement différente sous l'action des

sollicitations subies au cours de leur misé en œuvre ou sous la circulation des engins de

transport.

Les paramètres de comportement mécanique considérés dans la classification des sols sont la

valeur Los Angeles (LA) (P 18-573) et la valeur micro-Deval en présence d'eau (MDE) (P 18-

572), ou la valeur de friabilité des sables (FS) pour les sols sableux (P 18-576).

Seuils retenus :

45 pour les valeurs LA et MDE ;

Pour les valeurs FS

5.1.3 Paramètres d'état : Il s'agit des paramètres qui ne sont pas propres au sol, mais

fonction de l'environnement dans lequel il se trouve.

Pour les sols, le seul paramètre d'état considéré dans la présente classification est l'état

hydrique ; son importance est capitale vis-à-vis de tous les problèmes de remblai et de couche

de forme.

a) Différents états hydriques considérés :

États hydriques :

très humide (th) ;

humide (h) ;

moyen (m) ;

sec (s) ;

très sec (ts).

b) Paramètres utilisés pour caractériser l'état hydrique :

La présente classification retenir pour caractériser l'état hydrique d'un sol, l'un ou l'autre des

trois paramètres suivants :

la position de sa teneur en eau naturelle (Wn), (fraction 0/20 du matériau) par rapport

à sa teneur en eau à l'Optimum Proctor Normal (WOPN) (voir P 94-050 et P 94-093)

exprimée par le rapport :



11

la position de sa teneur en eau naturelle (Wn) par rapport à ses limites dÁtterberg (WL

et WP) qui séxprime par líndice de consistance Ic (P 94-051) :

PL

nL

CWW

WWI

líndice portant immédiat (IPI) du sol à sa teneur en eau naturelle (voir P 94-078) qui

exprime la valeur du poinçonnement CBR mesurée sans surcharges ni immersion sur

une éprouvette de sol compacté à l´énergie Proctor Normal.

L’IPI est en général le paramètre à privilégier pour caractériser les états (h) et (th) car il

traduit concrètement les difficultés de circulation des engins. En revanche, il perd sa

signification dans les états (s) et (ts).

Seuils retenus : ils sont détaillés dans les tableaux de la classification des sols figurant au

paragraphe 5.1.4.

5.1.4 Tableaux de classification des sols

Les tableaux 1, 2, 3, 4 ci-après définissent la classification des sols répartis entre quatre

classes :

- tableau 1 : Classe A - Sols fins ;

- tableau 2 : Classe B - Sols sableux et graveleux avec fines ;

- tableau 3 : Classe C - Sols comportant des fines et des gros éléments ;

- tableau 4 : Classe D - Sols insensibles à léau.

OPN

n

W

W



12

(Sel

on

la n

orm

e N

F P

11

-30

0)



13

(Sel

on

la n

orm

e N

F P

11

-30

0)



14



15

(Sel

on

la n

orm

e N

F P

11

-30

0)



16

(Sel

on

la n

orm

e N

F P

11

-30

0)


TP 1 : Essai au bleu de méthylène

17

TP 1 : Mise en évidence des argiles par l'essai au bleu de méthylène dit

essai à la tache


1 Introduction

Le présent TP a pour objet de préciser la méthode de détermination de la valeur de bleu de

méthylène d'un sol ou d'un matériau rocheux au moyen de l'essai au bleu de méthylène «à la

tâche». La valeur de bleu de méthylène d'un sol (VBS) mesure la capacité d'adsorption d'un

sol ou d'un matériau rocheux. Elle constitue un des paramètres d'identification de la

classification des sols.

2 But de l'essai

Les minéraux argileux présents dans les sols sont principalement issus de l'altération physico-

chimique des roches. La structure cristalline feuilletée des argiles leur confère un ensemble de

propriétés de comportement lié à leur affinité pour l'eau (appelée activité), ce qui entraîne

les phénomènes de gonflements, de plasticité et de cohésion constatés sur ces sols.

3 Principe de l’essai

L'essai au bleu de méthylène permet d'apprécier globalement l'activité de la fraction argileuse

d'un sol en mesurant la surface interne et externe des grains argileux. Pour ce faire, on fixe,

sur les grains d'argile, des molécules de bleu de méthylène et par un test simple, on évalue la

quantité de bleu fixé. On en déduit la valeur au bleu du sol où VBS ; qui est un indicateur

essentiel dans la classification des sols concernés pour les

travaux de terrassements et les sols destinés au assises des

chaussés ...

4 Équipement nécessaire

- Balance de portée suffisante d'une précision relative de

0.1 % ;

- Chronomètre ou équivalent indiquant la seconde ;

- Tamis maille carrée d'ouverture 5 mm ;

- Bécher plastique ou en verre ;

- Un agitateur mécanique à ailettes ayant une vitesse de

rotation couvrant au moins la plage de 400 tr/min à 700

tr/min. Le diamètre des ailettes est compris entre 70 mm

et 80 mm. La forme et les dimensions des ailettes doivent

permettre une mise en mouvement de la totalité des

Fig 1.1. Matériel nécessaire pour

un essai au bleu de méthylène



18

particules du sol ;

- un récipient cylindrique (en verre, plastique, métal inoxydable) d'une capacité minimale

de 3000 cm3 et de diamètre intérieur (155 ± 10) mm (Fig 1.1.);

- Burette de 50 ml, ou une burette automatique, graduée en 1/10e ml ;

- Papier filtre blanc de masse surfacique (95 ± 5) g/m², d'épaisseur (0.2 ± 0.02) mm, de

vitesse de filtration (75 ± 10) s pour 100 ml (selon la méthode ASTM) et de diamètre de

rétention (8 ± 5) μm ;

- Baguette de verre de 8 mm de diamètre et 300 mm environ de longueur ;

- Solution de bleu de méthylène qualité médicinale à 10 g/l plus ou moins 0.01 g/l (durée

d'utilisation : 1 mois maximum) ;

- Eau déminéralisée ou distillée.

5 Conduite de l'essai

5.1. Préparation de l'échantillon

Le prélèvement nécessaire à l'essai est fonction du diamètre Dmax du matériau :

- Si Dmax est supérieur à 50 mm : prélever 10 kg de sa fraction 0/50 mm et opérer tel

qu'indiqué ci-dessous (Dmax compris entre 5 mm et 50 mm) ;

- Dmax est compris entre 5 mm et 50 mm : prélever une masse humide, m, telle que m >

200*Dmax (m en grammes et Dmax en mm). En extraire la fraction 0/5 mm par tamisage (et

par lavage si nécessaire). Déterminer la proportion pondérale « C » de la fraction 0/5 mm

sèche contenue dans le matériau (ou dans la fraction 0/50 mm lorsque Dmax > 50 mm), et

procéder tel qu'indiqué ci-dessous (Dmax < 5 mm) ;

- Si Dmax est inférieur à 5 mm : prélever une masse humide, m, telle que m > 200 Dmax. Après

quartage, préparer trois prises d'essai de 30 à 60 g pour des sols très argileux à argileux

et supérieure à 60 g pour des sols moyennement à peu argileux. La première prise d'essai

de masse mh1 est utilisée pour la détermination de la valeur au bleu de méthylène. La

deuxième, de masse mh2 sert à déterminer la teneur en eau de l'échantillon d'essai, tandis

que la troisième, de masse mh3, sert à faire face à l'éventualité d'une deuxième

détermination de la valeur de bleu.

L'essai est donc effectué sur la fraction granulométrique 0/5 mm du matériau. En effet, ce

sont principalement les éléments les plus fins (inférieurs à 2 μm) qui contiennent la fraction

argileuse. Celle-ci donne l'essentiel de la réaction au bleu de méthylène et exprime donc de

manière quantifiée la sensibilité du sol à l'eau.

L'échantillon de masse mh1 est mis à tremper dans 500 ml d'eau déminéralisée et dispersé

avec un agitateur à ailettes tournant à 700 ± 100 tr/min pendant au moins cinq minutes, et

jusqu'à disparition de tout agglomérat de matériaux. Le tout est maintenu en agitation

permanente, pendant toute la durée de l'essai, à une vitesse de 400 ± 100 tr/min.



19

5.2. Test de la tâche

Le dosage consiste à injecter successivement des doses bien déterminées de bleu de

méthylène dans la suspension de sol, jusqu'à atteindre la saturation des particules d'argile. Le

test de la tache permet de repérer l'instant de cette saturation.

On prélève une goutte de liquide dans le bécher contenant le sol imbibé de bleu, et on dépose

celle-ci sur le papier filtre maintenu horizontalement en l'air (diamètre du dépôt compris

entre 8 et 12 mm).

Deux cas sont possibles (Fig. 1.2.):

Si la tâche centrale est entourée d’une auréole bleu turquoise, le test est positif. Dans ce

cas l’essai est terminé, les particules argileuses sont alors saturées en Bleu de

Méthylène. On recommence l’essai à l’identique, cinq fois à intervalle d’une minute

pour le confirmer ;

Si la tâche est entourée d’une auréole humide incolore, le test est négatif. Dans ce cas,

on ajoute du bleu de méthylène par prises de 5 cm3 jusqu’à ce que le test soit positif.

On répète l’essai à l’identique, cinq fois à intervalle d’une minute pour le confirmer.

Fig. 1.2. Mode opératoire d’un essai de la tâche : test négatif et test positif

5.3. Procédure de l’essai (Tableau 1.1.)

Tableau 1.1. Procédure de réalisation de l’essai au bleu de méthylène

Cinématique du dosage Commentaires

1. Ajout de 5 cm3 de bleu puis aller en 2. 1ère phase : addition de bleu de

méthylène par pas grossier (5 cm3) suivi du

test de la tache au bout de 1 min ± 10 s.



20

2. Test de la tache au bout de 1 min t 10 s :

- Si test négatif, retour en 1 ;

- Si test positif, aller en 5.

Si le test est positif avec moins de 10 cm3 de

bleu de méthylène, recommencer l'essai

avec une prise d'essai plus importante.

3. Ajout de 2 cm3 de bleu puis aller en 4. 2ème phase : au premier test immédiat

positif, on ajoute le bleu par pas fin (2 cm3)

car la suspension est en voie de saturation.

4. Test immédiat de la tache après 1 min :


- Si test positif, aller en 5.

5. Effectuer 5 fois la confirmation du test

toutes les minutes pendant 5 minutes :


- Si test positif, fin du dosage (Fig. 1.3.).

3ème phase : confirmation du test positif

pendant 5 minutes.

Fig. 1.3. Essai au bleu de méthylène - Vue du papier filtre et des tâches auréolées

6 Expression des résultats

- Teneur en eau de l'échantillon : 2

22

g

gh

m

mmw

- Masse sèche de la prise d'essai :

w

mm h

1

10

- Masse de bleu introduite (solution à 10 g/l) : B = 0.01. V



21

- Valeur de bleu pour les matériaux tels que Dmax < 5 mm : 100.0m

BVBS

- Valeur de bleu pour les matériaux tels que Dmax > 5 mm : 100..0

Cm

BVBS

Dans les deux cas, la valeur de bleu du sol, VBS, est exprimée en grammes de bleu pour 100 g

de matériau sec.

La valeur de bleu quantifie ainsi le degré d'argilosité du sol. Il constitue l'un des paramètres

importants de la classification des sols en vue des travaux de terrassements.

7 Nettoyage du matériel

À la fin de l'essai, le matériel est nettoyé immédiatement à l'eau courante. En cas d'utilisation

de détersif, rincer très abondamment afin de ne pas fausser un essai ultérieur qui utiliserait le

même matériel.

8 Classification des sols après essai

Tableau 1.2. Classification selon VBS (SESTRA/LCPC)

VBS = 0.1 Sol insensible à l'eau ;

VBS = 0.2 Apparition de la sensibilité à l'eau ;

VBS = 1.5 Seuil distinguant les sols sable-limoneux des sols sable-argileux ;

VBS = 2.5 Seuil distinguant les sols limoneux peu plastiques des sols limoneux de plasticité moyenne ;

VBS = 6 Seuil distinguant les sols limoneux des sols argileux ;

VBS = 8 seuil distinguant les sols argileux des sols très argileux.

Nota : Cet essai, mené conformément à la norme NF P 94-068, est largement exploité et utilisé par

différents auteurs dans le cadre des études liées aux travaux de terrassements et de génie civil.

9 Définitions et symboles

Pour les besoins du présent document, les définitions suivantes s'appliquent :

VBS est la valeur de bleu de méthylène d'un sol. Elle s'exprime en grammes de bleu pour 100 g de la

fraction 0/50 mm du sol étudié.

Dmax est la dimension maximale des plus gros éléments contenus dans le sol (voir NF P 11-301).

mh1 est la masse humide de l'échantillon constituant la première prise d'essai (exprimée en

grammes).

mh2 est la masse humide de l'échantillon prévu pour être séché, constituant la deuxième prise

d'essai (exprimée en grammes).



22

mh3 est la masse humide de l'échantillon constituant la troisième prise d'essai (exprimée en

grammes).

ms2 est la masse de l'échantillon après séchage, correspondant à la deuxième prise d'essai

(exprimée en grammes).

B est la masse de bleu introduite dans la solution (solution à 10 g/l).

V est le volume de la solution de bleu utilisée (exprimé en centimètres cubes).

C est la proportion de la fraction 0/5 mm dans la fraction 0/50 mm du matériau sec.

w est la teneur en eau, exprimée en valeur décimale.

10 Travail demandé

Faire un essai au bleu pour un échantillon de sol ;

Calculer la valeur de bleu de méthylène du sol VBS ;

Commenter les résultats obtenus, et déduire les conclusions.



23

TP 1 : Compte rendu exemplaire

Essai au bleu de méthylène (Selon la norme NF P 94-068)

1 Introduction

Les argiles sont très utilisées dans des différents domaines de l’activité humaines (Génie civil,

céramique, … etc). Elles doivent leurs intérêt et étudier leurs propriétés non seulement

structurales mais aussi texturales et de surface, telle que la capacité d’absorption.

Les propriétés d’absorption des argiles déterminent l’utilisation de ces matériaux dans un

domaine donné. Il est donc intéressant d’observer si la modification d’un ou de plusieurs

paramètres expérimentaux relatifs à la méthode d’absorption de bleu de méthylène, utilisé

couramment pour la détermination de l’activité et de la quantité de la fraction argileuse d’un

échantillon.

2 Quelques définitions

VBS. (Valeur de bleu de méthylène d’un sol) : Le VBS est une grandeur qui exprime

globalement la quantité et l’activité de l’argile qui se trouve dans un matériau étudié.

Bleu de méthylène : Le bleu de méthylène (Fig. 1.4), est une molécule organique de forme

brute. Il est utilisé dans divers domaines, il sert d’indicateur coloré redox . VBS est une

grandeur qui exprime globalement la quantité et l’activité de l’argile qui se trouve dans un

matériau étudié.

Fig. 1.4. Flacon de bleu de méthylène préparé



24

L’essai au bleu de méthylène : L’essai au bleu de méthylène, également appelé « essai

au bleu », est un essai utilisé en géotechnique pour déterminer la propreté d'un sable, d'un

granulat et plus généralement d’un sol, et les différents types d'argiles qu'il contient. Le bleu

de méthylène est en effet adsorbé préférentiellement par les argiles du type montmorillonites

(argiles gonflantes) et les matières organiques. Les autres argiles (Illites et Kaolinites) sont

peu sensibles au bleu.

3 Principe

L'essai au bleu de méthylène est pratiqué sur la fraction granulaire 0/2 mm des sables

courants ou sur les fillers (0/0.125 mm) contenus dans un sable fillerisé, un gravillon ou un

tout venant. II a pour but de révéler la présence de fines de nature argileuse et d'en

déterminer la concentration.

On appelle valeur de bleu VB d'un sable (MB dans la norme européenne), la quantité en

grammes de bleu de méthylène adsorbée par 1 kg de fraction 0/2 mm du sable.

On appelle valeur de bleu des fillers VBF la quantité en grammes de bleu de méthylène

adsorbée par 1 kg de fraction 0/0.125 mm d'un granulat (fillers, sable fillerisé, tout venant

gravillon).

On appelle valeur de bleus sols VBS la quantité en grammes de bleu de méthylène adsorbée

par 100 g de fraction 0/50 mm d'un sol. Pour cet essai on travaille sur la fraction 0/5 mm du

matériau.

Une solution de bleu de méthylène est ajoutée progressivement par doses successives à une

suspension de l’échantillon de granulats dans l'eau. L'adsorption de la solution colorée par

l’échantillon est vérifiée après chaque ajout de solution en effectuant un test à la tache sur du

papier filtre pour déceler la présence de colorant libre.

Lorsque la présence de colorant libre est confirmée, la valeur de bleu de méthylène (MB ou

MBF) est calculée et exprimée en grammes de colorant adsorbé par kg de la fraction

granulaire testée

4 Appareillage

L’appareillage à utiliser est le suivant : une burette, du papier-filtre, une tige de verre, un

agitateur à ailettes, capable de vitesses de rotation contrôlées variables pouvant atteindre 600

tr/min avec 3 ou 4 ailettes de 75 mm de diamètre, une balance, un chronomètre, un tamis,

avec des ouvertures de 2 mm, un bécher d'une capacité d'environ 1 l à 2 l, une fiole d'une

capacité de 1 l, une étuve ventilée, un thermomètre, une spatule, un dessiccateur.

Un autre appareil permet, de façon automatique de déterminer la valeur de bleu de façon plus

fiable et répétitive car indépendante de l’interprétation humaine. Il utilise la méthode



25

turbidimétrique et la mesure se fait par un colorimètre. Cet appareil permet d’analyser les

sables sur la fraction granulaire 0/4 mm ainsi que sur les fillers ou les sols (Fig. 1.5).

5. II. Matériaux Utilisés:

Des gants Une balance

Poudre de bleu de méthylène Agitateur magnétique (pour préparer

la solution à dosage 10g/l)

Appareil malaxeur (Ou kit pour essai au bleu) Papier filtre



26

Poudre de Kaolinite ou argile sous essai

Entonnoir

Fig. 1.5. Matériaux utilisés

6 Mode opératoire

L’essai se déroule sur 3 étapes :

Etape 1 : Préparation de solution de bleu de méthylène :

- On chauffe 0.5 litre d’eau distillée à 40° C ; - Après on pèse 10g de poudre de bleu de méthylène ; - On verse la poudre dans l’eau distillée et on place dans l’agitateur magnétique pendant un

certain temps ; - Sous l’agitateur ; on ajoute progressivement 500 ml de l’eau distillé pour avoir le dosage

10g/l ; - On cache la solution à l’abri du soleil et de la lumière en général ; - La période de validité de la solution, un mois, sera préparée à nouveau à la fin de la

période.

Etape 2 : Détermination de la VBS de la poudre de Kaolinite :

Le principe de l'essai consiste à introduire des quantités croissantes de bleu de méthylène

par dose successive, jusqu’à ce que les particules argileuses en soient saturées.

- On ajoute 500ml de l’eau distillé au bécher puis on verse l’échantillon de la poudre de

Kaolinite dans le bécher ; - On place le récipient d’essai sous l’appareil ;



27

- On règle l'appareil malaxeur à une vitesse de 700 tr/min de temps pendant 2 ou 3

(jusqu’à 5 min) minutes ; - Après on ralentie la vitesse jusqu'à 400tr/ min et on ajoute des doses successives de bleu

de méthylène à l’aide d’une burette gradué et on démarre l’agitation pendant 1 min ; - Puis à l’aide de la baguette en verre on effectue des tests des taches sur le papier filtre

avec des gouttes (Fig. 1.6).

Fig. 1.6. Essai à la tache réalisé au laboratoire de GC de l’université UHBC de Chlef

On répète le processus plusieurs fois jusqu’à l’obtention de la couleur désirée.

- Sur le papier :

la couleur claire : ça veut dire teste Positif ;

la couleur sombre: ça veut dire teste Négative.

- On répète le procédé pour la poudre de la monte monolithe et pour le sol naturel pour 2

échantillons.

Etape 3 : Calcul de la VBS de la poudre de Kaolinite, la poudre de la monte monolithe et

pour le sol naturel, tel que :

- Teneur en eau de l'échantillon : 2

22

g

gh

m

mmw

- Masse sèche de la prise d'essai : w

mm h

1

10

- Masse de bleu introduite (solution à 10 g/l) : B = 0.01. V



28

- Valeur de bleu pour les matériaux tels que Dmax < 5 mm : 100.0m

BVBS

- Valeur de bleu pour les matériaux tels que Dmax > 5 mm : 100..0

Cm

BVBS

Puis on classifie l’argilosité de notre sol selon le tableau ci-dessous.

7 Calcul et Résultat

Pour la poudre de Kaolinite :

325.210020

/01.0*5.46 3

xg

lgcmVBS

Pour le sol pur :

952.0100*20

/01.0*45 3

1 g

lgcmVBS

939.010025.53

/01.0*50 3

2 xg

lgcmVBS

945.02

939.0952.0

2

21

VBSVBS

VBS

8 Conclusion et commentaire

Le tableau suivant est le tableau de classification de type de sol selon le coefficient de la valeur

de bleu de sol (VBS).

Tableau 1.3. Classification selon VBS (SETRA/LCPC)

VBS = 0.1 Sol insensible à l'eau ;

VBS = 0.2 Apparition de la sensibilité à l'eau ;

VBS = 1.5 Seuil distinguant les sols sable-limoneux des sols sable-argileux ;

VBS = 2.5 Seuil distinguant les sols limoneux peu plastiques des sols limoneux de

plasticité moyenne ;

VBS = 6 Seuil distinguant les sols limoneux des sols argileux ;

VBS = 8 seuil distinguant les sols argileux des sols très argileux.



29

Selon le tableau 1.3 :

- Pour la poudre de Kaolinite :

5.2325.25.1 VBS Donc notre échantillon est un sol limoneux de plasticité

moyenne.

- Pour le sol naturel :

5.1945.02.0 VBS Donc notre échantillon est un sable-Argileux.

Alors, l’essai au bleu de méthylène apparaît un complément indiispensable à l’identification

des sols fins. Et on conclut que plus le VBS est élevé plus l’échantillon est argileux c-à-d plus

sensible à l’eau.

Le matériau de couche de forme doit avoir des caractéristiques mécaniques indépendantes de

son état hydrique, soit à l’état naturel, soit par une modification appropriée (traitement avec

de la chaux et/ou des liants hydrauliques, élimination de la fraction 0/d...), de manière à

garantir :

- à court terme, pour la saison prévue pour l’exécution des travaux, la circulation quasi

tout temps des engins approvisionnant les matériaux de chaussée ;

- à long terme, le maintien des caractéristiques mécaniques de cette couche quel que soit

l’état hydrique sous la chaussée en service.

Les sols traités restent souvent sensibles à l’eau au jeune âge. Le choix du liant et de son

dosage doivent en tenir compte. Cette sensibilité à l’eau est appréciée à partir de la chute de

résistance en traction après immersion.

Selon (SETRA/LCPC), les sols ayant un VBS ≤ 2.5 changent brutalement de consistance pour

de faibles variations de teneur en eau, en particulier lorsque leur wn est proche de wOPN. Le

temps de réaction aux variations de l'environnement hydrique et climatique est relativement

court, mais la perméabilité pouvant varier dans de larges limites selon la granulométrie, la

plasticité et la compacité, le temps de réaction peut tout de même varier assez largement.

Dans le cas de ces sols fins peu plastiques, il est souvent préférable de les identifier par la

valeur de bleu de méthylène VBS, compte tenu de l'imprécision attachée à la mesure de l'Ip.


TP 2 : Essai Los Angeles

30



1 Objectifs de TP

Connaitre appareils de Los Angeles;

Déterminer la résistance à la fragmentation du gravier suivant le coefficient LA ;

Classifier le type des graviers selon le coefficient LA.

2 Principe de l’essai

L’essai permet à déterminer la résistance à la fragmentation par chocs des éléments d’un

échantillon de granulats. Le matériau évolue pendant l’essai, d’une part par suite du choc des

boulets sur le granulat, d’autre part par frottement des éléments les uns sur les autres, sur le

cylindre de la machine Los Angeles. En outre, l’essai consiste à mesurer la quantité

d’éléments inférieurs à 1.6 mm produite en soumettant le matériau aux chocs de boulets

normalisés.

3 Equipements nécessaires

La machine Los Angeles comporte (Fig. 2.1) :

a- Un cylindre creux en acier de 12 mm ± 0,5 mm d’épaisseur, fermé à ses deux

extrémités, ayant un diamètre intérieur de 711 mm ± 1 mm et une longueur intérieure de 508

mm ± 1 mm. Le cylindre est supporté par deux axes horizontaux fixés à ses deux parois

latérales ;

b- Une ouverture de 150 mm de largeur, sur toute la longueur du cylindre, permet

d’introduire l’échantillon.

c- La charge est constituée par des boulets sphériques de 47 mm de diamètre environ et

pesant 420 et 445 g ;

d- Un moteur d’au moins 0,75 kW, assurant au tambour de la machine une vitesse de

rotation régulière comprise entre 30 et 33 tours/minute ;

e- Un bac destiné à recueillir les matériaux après essai ;

f- Un compte tours de type rotatif, arrêtant automatiquement le moteur au nombre des

tours voulus ;

Une balance précise au gramme, de portée au moins égale à 10 kg ;

Les tamis.



31

Fig. 2.1. Machine Los Angeles

4 Mode opératoire

La granularité du matériau soumis à l’essai est choisie parmi les six classes granulaires

(4-6.3 mm ; 6.3-10 mm ; 10-14 mm ; 10-25 mm ; 16-31.5 mm et 25-50 mm) de la

granularité du matériau, tel qu’il sera mis en œuvre ;

La masse de l’échantillon pour essai sera de 5000 g 5 g ;

Mise en place de l’échantillon dans la machine ainsi que la charge de boulets relatifs à

la classe granulaire choisie (Voir le tableau suivant, Tableau 2.1) :

Tableau 2.1. Charge de boulets relatifs en fonction de la classe granulaire choisie

Mise en route de l’essai en faisant effectuer à la machine 500 rotations à une

vitesse régulière comprise entre 30 et 35 tr/mn ;

Enlever le granulat après l’essai. Recueillir le granulat dans un bac placé sous



32

l’appareil, en ayant soin d’amener l’ouverture juste au-dessus de ce bac, afin d’éviter

les pertes de granulat (Fig. 2.2).

Tamiser le matériau contenu dans le bac sur le tamis de 1,6 mm et peser le refus

soit « m1 » le résultat de la pesée.

Fig. 2.2. Mise en place de matériau dans la machine

5 Calcul du coefficient Los Angeles

La résistance à la fragmentation par chocs du matériau est appelée, par définition, coefficient

Los Angeles « LA » qui s’exprime par le rapport, de la masse des éléments inférieurs à 1.6

mm produits au cours de l’essai « m », à la masse du matériau soumis à l’essai « M »

multiplié par 100. Plus le coefficient Los Angeles « LA » est faible, plus le granulat est

résistant à la fragmentation par chocs.

100.M

mLA

Remarque : La masse de la fraction du matériau passant après l’essai au tamis de 1.6 mm

« m »: m (g) = 5000- m 1

6 Interprétation des résultats

Les valeurs de coefficient Los Angeles indiquent la nature du gravier et permettre

d’apprécier leur qualité pour composer un béton comme présente le tableau 2.2.

Tableau 2.2. Type des graviers selon le coefficient LA

Valeurs du coefficient Los Angles Appréciation

LA ≤ 15 Très bon à bon

15 < LA ≤ 25 Bon à moyen

25 < LA ≤ 40 Moyen à faible

LA > 40 Médiocre « mauvaise qualité »



33

7 Travail demandé

Calculer le coefficient Los Angeles « LA » du gravier ;

Commenter les résultats obtenus.



34

TP 2 : Compte rendu exemplaire

Essai Los Angeles (Selon la norme NF P 18-573)

1 But de l’essai

Mesurer la dureté d’un gravier ou mesurer la résistance d’un gravier à la fragmentation.

L'essai Los Angeles permet de mesurer les résistances combinées aux chocs et à la

détérioration progressive par frottement réciproques des éléments d'un granulat. Ce mode

opératoire s'applique aux granulats utilisés pour la constitution des chaussées et bétons

hydrauliques.

2 Appareillage utilisés

La machine Los Angeles : La machine Los Angeles comporte (Fig. 2.3);

- Un cylindre creux en acier de 12 mm d'épaisseur, fermé à ses deux extrémités ayant un

diamètre intérieur de 711 mm et une longueur intérieure de 508 mm. Le cylindre est

porté par deux axes horizontaux fixés à ses deux parois latérales, mais ils n'entrent pas

à l'intérieur du cylindre. Sur toute la longueur du cylindre, on trouve une ouverture de

150 mm de largeur qui permet d'introduire l'échantillon. Au cours de l'essai, cette

ouverture est bouchée hermétiquement aux poussières par un couvercle immobile tel

que la surface intérieure reste cylindrique ;

- Une tablette en saillie placée à 40 cm du rebord du couvercle. Elle est démontable, en

acier dur et de section rectangulaire. Elle repose suivant un plan diamétral, le long

d'une génératrice et est fixée par des boulons sur les parois latérales ;

- Un moteur assurant au tambour de la machine une vitesse de rotation comprise entre

30 et 33 tours par minute ;

- Un bac destiné à ramasser les matériaux après l'essai ;

- Un compte-tours de type rotatif, arrêtant au nombre de tours voulu ;

- Une charge qui est constituée par des boulets sphériques de 47 mm de diamètre et

pesant 420 et 445 g. Ces boulets ne doivent pas s'user de façon asymétrique.



35

L’appareil Los Angeles Bac métallique

Etuve Balance de précision 1/100 g Tamis de 1.6 mm

Fig. 2.3. Matériaux utilisés

3 Principe

Il consiste à mesurer la quantité d'éléments inférieurs à 1.6 mm produite en soumettant le

matériau aux chocs de boulets et aux frottements réciproques de la machine Los Angeles.

Pour cela il évolue pendant l'essai. La granularité du matériau soumis à l'essai est choisie

parmi six classes granulaires qui sont :

4/6.3 mm

6.3/10 mm

10/14 mm

10/25 mm

16/31.5 mm

25/50 mm



36

Selon le type de granularité, la masse de la charge de boulets varie si M est la masse du

matériau soumis à l'essai, M1 est la masse des éléments supérieurs à 1.6 mm produits au

cours de l'essai qui est égouttée et séchée à l'étuve jusqu'à poids constant. On définit alors le

coefficient Los Angeles LA qui est un pourcentage en masse du rapport des éléments passant

aux tamis de 1.6 et la masse initiale sèche.

M

MMLA 1*100

LA : c'est la résistance à la fragmentation par chocs et par frottements réciproques des

éléments des granulats.

4 Mode opératoire

L’essai est destiné à évaluer la résistance à la fragmentation des granulats, pour tester la

dureté d’un matériau, on le soumet à une épreuve de chocs dans un tambour.

Alors l’essai se déroule comme suit :

- On obtient un échantillon de masse sèche à ggM 55000 ;

- On place notre échantillon dans le tambour avec 11 boules d’acier normalisé ;

- On ferme le tambour et on serre les visse très bien afin de garantir la sécurité ;

- On lance l’essai en cours assurant que le tambour effectue près de 500 tours à une

vitesse de rotation comprise entre 31 à 33 tours/min (pendant 15 min à peu près). La

friction des granulats entre eux et des granulats contre les boulets et les parois du

tambour provoque leur dégradation plus ou moins accrue ;

- Après la 15 min on retire l’échantillon du tambour et on le lave au-dessus de tamis de

1.6 mm. On doit faire attention lors de la vidange du tambour afin de ne pas perdre

une partie de l'échantillon ;

- On pose l’échantillon dans l’étuve pour le faire sécher jusqu’à une masse constante ;

- Maintenant on pèse l’échantillon à nouveau et on note la nouvelle masse obtenue qui

représente le tamisat de l’échantillon au tamis 1.6 mm, 1' MMm .

5 Calcule et Résultat

M

MMLA 1*100

2766.265000

36675000*100

LA

6 Conclusion et commentaire

Le tableau suivant (Tableau 2.3) est le tableau de classification de type de granulat selon le

coefficient de la dureté LA ;



37

Tableau 2.3. Type des graviers selon le coefficient LA

Valeurs du coefficient Los Angles Appréciation

LA ≤ 15 Très bon à bon

15 < LA ≤ 25 Bon à moyen

25 < LA ≤ 40 Moyen à faible

LA > 40 Médiocre « mauvaise qualité »

Selon de tableau ci-dessus, on remarque que :

%40%27%25 LA Donc notre échantillon est Moyen à Faible.

Documents

Table des mates