Transcript
Compte rendu du TP n°1 de matériaux
Objectif : Détermination des caractéristiques physiques d’un sol (sol 6)
A] Détermination des essais à réaliser, ainsi que de la chronologie employée
Analyse granulométrique (Tamisage)
Calcul de la teneur en eau du sol remanié
Détermination des caractéristiques physiques de l’échantillon intact
B] L’analyse granulométrique
Objectif : Déterminer le diamètre du plus gros grain, connaître la constitution globale du sol et déterminer le passant à 80?m, afin de pouvoir classifier le sol selon la classification GTR.
Le tamisage a été effectué sur un échantillon représentatif de 800g de sol remanié. Le calcul de la teneur en eau de ce même sol a été également réalisé afin de connaître la masse sèche de l’échantillon représentatif.
Calcul de la masse sèche de l’échantillon représentatif du sol remanié grâce à
Ms = M / (1+?)
Matériel : Un récipient en verre de masse m1 = 47.32g
Masse du sol humide et du récipient : m2 = 95.33g
Masse du sol humide : m3 = m2 - m1 = 95.33 - 47.32 = 48.01g
Après un passage au micro ondes on a m2’ = 86.3g
2minutes après on obtient : m2’ = 86.2g
D’où Ms = m2’ - m1 = 86.2 - 47.32 = 38.88g
On a donc M? = m3 - M = 48.21 - 38.88 = 9.13g
D’où ? = M? / Ms = 9.13 / 38.88 = 23.48%
On a 800g de sol humide remanié pour le tamisage.
On a donc Ms = M / (1+?) = 800/1.235=647.77g
Calcul de l’incertitude due aux imprécisions expérimentales :
Sol remanié:
? = (M2 – M2’) / (M2’ – M1)
Incertitude = d? = |W/M1| * dM1 + |W/M2| * dM2 + |W/M2’| * dM2’
d? =((M2 –M2’)/(M2’–M1)² )*dM1 + (1 /(M2’–M1))*dM2 + |((M1–M2)/(M2’–M1)²)|*dM2’
Application numérique : d? =
((95.33-86.2)/(86.2-47.32)²)* 0.1 + (1/(86.2-47.32))* 0.1 + |(47.32-95.33)/(86.2-47.32)²|* 0.1
d? = 0.006 * 0.1 + 0.025 * 0.1 + 0.031 * 0.1
d? = 0.006
d? = 0.6 %
Analyse granulométrique par tamisage
Pour réaliser le tamisage avec 800g de sol représentatif remanié nous avons utilisé différents tamis qui nous semblaient adapté à notre sol (très fin d’aspect). Nous avons choisis les tamis suivants : 5mm, 2mm, 1mm, 0.4mm, 0.2mm, 0.80mm. Nous avons également pesé les tamis avant de s’en servir.
Apres le tamisage sous l’eau, nous avons placé tous les tamis dans l’étuve pour qu’ils sèchent. Après le séchage, nous avons pesé les tamis avec la masse sèche de refus.
Ceci nous a permis d’obtenir le tableau et la courbe granulométrique suivant :
Teneur en eau du sol remanié (%) : 23.48
Masse de sol humide de départ (g) : 800
Masse de sol sec de départ (g) : 647,77
tamis (mm)
5
2
1
0,4
0,2
0,08
masse des tamis (g)
577,1
603,1
560,7
469,4
481,7
316,1
masse de refus sec + tamis (g)
601,2
620,1
574,6
495,4
539,3
401,4
Refus sec (g)
24,1
17
13,9
26
57,6
85,3
Refus sec cumulé (g)
24,1
41,1
55
81
138,6
223,9
Refus sec cumulé (%)
3,7
6,3
8,5
12,5
21,4
34,6
Tamisat cumulé (%)
96,3
93,7
91,5
87,5
78,6
65,4
Ce sol semblerait donc être un sable fin car Dmax ?50mm et le passant à 80?m est d’environ 65%. Ce serait donc un sol de type A. Il nous faudra donc effectuer des tests supplémentaires afin de préciser la nature du sol (test au bleu de méthylène, Ip, proctor, ..)
C] Détermination des caractéristiques physiques du sol 6 grâce à l’échantillon intact
Détermination de ?d (masse volumique des grains) : La masse volumique des grains s’effectue avec un pycnomètre à eau selon le mode opératoire de la norme : NFP94-054
Masse du picnomètre : M1 = 45.45 g
Masse du picnomètre +120ml d’eau : M2 = 170.6 g
V2 = 120ml = 0.0012 m3
Masse du sol sec + picnomètre : M3 = 55.3 g
Masse du sol + picnomètre + eau : M4 = 174.75 g
Masse du sol : Ms = M3 – M1 = 9.85 g
Volume d’eau dans 4 : V4 = (M4 - M3)/?? = 119.45 ml = 0.0011945 m3
Volume du sol : Vs = V2 – V4 = 0.55 ml = 0.00000055 m3
?s = Ms / Vs = ( ?? x ( M3 - M1 ) )/ ( M2 - M1 – M4 + M3 )
?s = 9.85 / ( 170.6-45.45- 174.75 + 55.3 ) = 1.728 t/m3
Cependant cette valeur est erronée puisqu’elle devrait être aux alentours de 2.7 t/m3. On admettra donc que ?s = 2.7t/m3
Calcul de la teneur en eau du sol grâce à l’échantillon intact :
M1 = Masse du verre = 20.86 g
M2 = Masse du verre + sol humide = 33.10 g
M3 = Masse du verre + sol après 20 min de chauffage = 30.56 g
M4 = Masse du verre + sol après 22 min de chauffage = 30.55 g
M = Masse du sol humide = M2 – M1 = 33.10 – 20.86 = 12.24 g
Ms = Masse du sol sec = M4 – M1 = 30.55 – 20.86 = 9.69 g
Teneur en eau : ? = (M - Ms) / Ms *100
? = ((12.24-9.69) / 9.69) * 100
? = 26.31%
Incertitude sur la teneur en eau du sol intact :
? = (M2 – M4) / (M4 – M1)
Incertitude = d? = |W/M1| * dM1 + |W/M2| * dM2 + |W/M4| * dM4
d? =((M2 –M4)/(M4–M1)² )*dM1 + (1 /(M4–M1))*dM2 + |((M1–M2)/(M4–M1)²)|*dM4
Application numérique : d? =
((33.1-30.55)/(30.55-20.86)²)* 0.1 + (1/(30.55-20.86))*0.1 +|(20.86-33.1)/(30.55-20.86)²|* 0.1
d? = 0.027 * 0.1 + 0.103 * 0.1 + 0.130 * 0.1
d? = 0.026
d? = 2.6 %
Calcul des caractéristiques du sol :
Masse du sol intact + tuyau = 1384 g
Masse du tuyau = 80.25 g
M = Masse du sol intact = 1384 – 80.25 = 1303.75 g
Ms = Masse sèche = M / (1 + ?) = 1303.75 / (1 + 0.2631) = 1032.18 g
M? = Masse d’eau = M – Ms = 1303.75 – 1032.18 = 271.57 g
Volume de la carotte :
D = Diamètre intérieur de la carotte = 7.65cm
H = Hauteur de la carotte = 15cm
V = Volume de la carotte = (?D²H) / 4 = 689.10 cm3 = 689,1 .10-6 m3
Donc V = Volume de sol humide intact = 689,1 .10-6 m3
Masses volumiques :
?s = Masse volumique du grain = 2.7 t/ m3
?? = Masse volumique d’eau = 1 t/ m3
?d = Masse volumique du sol sec = Ms / V = 1032,18.10-6 / 689,1 .10-6 = 1.49 t/ m3
? = Masse volumique du sol humide = M / V = 1303,75.10-6 / 689,1 .10-6 = 1.89 t/ m3
Volumes :
Vs = Volume des grains = Ms / ?s = 1032,18.10-6 / 2,7 = 382,28.10-6m3
V? = Volume d’eau = M? / ?? = 271.57 cm3 = 271,57.10-6 m3
Va = Volume d’air = V – V? – Vs = 689,1 – 271,57 – 382,28.10-6 = 5,25 cm3 = 35,25.10-6 m3
V?sat =Volume d’eau à saturation=V? + Va = 35,25 + 271,57 = 306,82 cm3 = 306,82.10-6 m3
Poids :
P = Poids total = M*g = 1303,75.10-6 * 10 = 1303,75.10-5 KN
P? = Poids de l’eau = M?*g = 271,57.10-6 * 10 = 271,57.10-5 KN
Ps = Poids des grains = Ms*g = 1032,18.10-6 * 10 = 1032,18.10-5 KN
Poids volumiques :
?d = Poids volumique sec = ?d *g =1.49 * 10 = 14.9 KN/m3
? = Poids volumique sec = ? *g =1.89 * 10 = 18.9 KN/m3
M?sat = Masse d’eau à saturation = ?? * V?sat = 1 * 306.82 = 306.82 g
?sat = (M?sat + Ms) / V = (306,82 + 1032,18) / 689,1 = 1,94 t/m3
?sat = Poids volumique à saturation = ?sat *g =1.94 * 10 = 19.4 KN/m3
Densités :
Densité sèche = ?d / ?? = 1.49 / 1 = 1.49
Densité = ? / ?? = 1.89 / 1 = 1.89
Densité saturée = ?sat / ?? = 1.94 / 1 = 1.94
Degré de saturation :
Sr = Volume d’eau / Volume des vides = V? / (V – Vs) = 271,57 / (689,1 – 382,28) = 88,35%
Porosité :
n = Volume des vides / Volume total = (V – Vs) / V = (689,1 – 382,28) / 689,1 = 44,52 %
Indice des vides :
e = Volume des vides / Volume des grains = (V–Vs) / Vs = (689,1–382,28) / 382,28= 80,26%
Vérification : e = n / (1-n) = 0.4452 / ( 1 – 0.4452) = 80.25 %
Essai Proctor
But de cet essai : déterminer la teneur en eau optimale qui donnera la masse volumique sèche maximale du sol après son compactage.
Poids de l’échantillon?6.002kg
Hauteur de moule h=13.3cm
Diamètre : 152cm
Soit V le volume du moule : v= ((?.D²)/4)*h=2412.17.10-6 m3
Masse du moule : M1 =6333g
Masse du moule+sol : M2 =11167g
? Masse de sol M=M2-M1=4834g
Calcul de la teneur en eau :
Pour déterminer la teneur en eau nous avons pris 2 échantillons pour faire ensuite une valeur moyenne.
Echantillon prélevé au fond du moule :
Mesure des masses :
Coupelle : M1=41g
Coupelle + sol humide : M2=128g
Coupelle + sol sec (20mn) =117.57g
Coupelle + sol sec (25mn) =114.51g
Coupelle + sol sec (27mn) M3=114.50g
Calcul d’après nos mesures :
Masse du sol humide : M=M2-M1=87g
Masse du sol sec : Ms=M3-M1=73.5g
w’=(M-Ms)/Ms=0.1835
w’=18.35%
Echantillon prélevé au-dessus de moule :
Mesure des masses :
Coupelle : M1=41.2g
Coupelle + sol humide : M2=145.7g
Coupelle + sol sec (20mn) =133.56g
Coupelle + sol sec (25mn) =126.82g
Coupelle + sol sec (30mn) M3=126.82g
Calcul d’après nos mesures :
Masse du sol humide : M=M2-M1=104.5g
Masse du sol sec : Ms=M3-M1=85.62g
w’’ =(M-Ms/Ms=0.2205
w’’ =22.05%
Teneur en eau moyen :
w = (w’+w’’)/2
w = (0.1835+0.2205)/2
w = 20.2%
Masse volumique sèche :
?d = Ms/v=m/v(1+w)=4834.10-6 / 2412.17.10-6(1+0.2)
?d =1.67 t/m³
Essai CBR
But de cet essai : caractériser la portance du sol à partir d’un essai de résistance au poinçonnement.
Nous relevons les valeurs de la charge pour 2.5mm et 5mm d’enfoncement :
Effort à 2.5 mm=(102*1000)/19.5=102.56 N
Effort à 5 mm=(5*1000)/19.5=256.4 N
Indice :
I (1) = (effort à 2.5mm en KN/13.35)*100
I (1) = (0.102/13.35)*100
I (1) =0.76%
I (2) = (Effort à 5mm en KN/19.93)*100
I (2) = (29.64/19.93)*100
I (2) =1.28
? Indice =max [I (1).I(2)]=1.284
