Essai Los Angeles

Solution de TP mécanique de construction: éssai de Los Angeles

Définition et But de l’essai:

Ce mode opératoire est issu de l’essai américain défini par la norme ASTM C.131.55.
      L’essai (N.F. P18.573) permet de mesurer les résistances  combinées à la fragmentation par chocs et à l’usure par frottements réciproques des éléments d’un granulat.
Il s’applique aux granulats utilisés pour la constitution des assises de chaussée, y compris les couches de roulement.Le matériau évolue pendant l’essai, d’une part par suite du choc des boulets sur le granulat (rupture fragile des éléments), d’autre part par frottement des éléments les uns sur les autres.
Matériel utilisé:
Comporte :
 Un cylindre creux en acier de 12mm ± 0.5 mm d’épaisseur, fermé à ses deux extrémités, ayant un diamètre intérieur de 711mm ± 1mm et une  longueur intérieure de 508 mm ±1 mm. Le cylindre est supporté par deux axes horizontaux fixés à ses deux parois latérales, mais ne pénétrant pas à l’intérieur du cylindre ; le montage est tel que le cylindre peut ainsi tourner sur son axe qui doit être horizontal.

Principe:

     L’essai consiste à mesurer la quantité d’éléments inférieurs à 1,6 mm produite en soumettant le matériau aux chocs de boulets normalisés et aux frottements réciproques dans la machine Los Angeles. La granularité du matériau soumis à l’essai est choisie  parmi six granularités-types, de la classe granulaire 4/6,3 mm –6,3/10 mm, se rapprochant au mieux de la granularité du matériau tel qu’il sera mis en oeuvre. Le poids de la charge de boulets varie en fonction du type de granularité.

Si P est le matériau soumis à l’essai, p le poids des éléments inférieurs à 1,6 mm produits au cours de l’essai, la résistance combinée à la fragmentation par chocs et à l’usure par frottements réciproques s’exprime par la quantité :

CLA = 100 x p / P

Cette quantité sans dimension est appelée, par définition coefficient Los Angeles’’ du matériau. Ce ouverture de 150 mm de largeur, sur

toute la longueur du cylindre, permetd’introduire l’échantillon. Pendant l’essai, cette ouverture est obturée d’une façon hermétique aux poussières par un couvercle amovible tel que la surface intérieure reste bien cylindrique.

Cette dernière est coupée par une tablette en saillie placée à une distance de 40 cm du rebord du couvercle, distance mesurée le  long du cylindre dans le sens de la marche. Cette tablette démontable, en acier dur est de section rectangulaire (longueur  égale à celle du cylindre, largeur de 90 mm ± 0,5 mm, épaisseur  de 25 mm). Elle repose, suivant un plan diamétral, le long d’une génératrice et est fixée par des boulons sur les parois latérales.

     Elle doit avoir des arêtes vives,  la charge est constituée par des boulets sphériques de 47 mm de diamètre environ et pesant 420 et 445 g. Ces boulets ne doivent pas s’user de façon trop irrégulière, 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,  un bac destiné à recueillir les matériaux après essai,  un  compte tours de type        rotatif, arrêtant automatiquement le moteur au nombre le tours voulu.

b)- un jeu de tamis de 1,6mm . Leur diamètre ne devra pas être inférieur à 250 mm.

c)- une balance précise au gramme, de portée au moins égale à 10 kg,

d)- une étuve à 105 °c.

e)- des bacs et des truelles,

f)- des bacs d’environ 40 x 30 x 5 cm, à perforation inférieur à 1,6 mm.

Préparation du matériau:

  Effectuer l’essai sur un granulat, ayant une granularité conforme à l’une des six classes granulaires type, lavé et séché à l’étuve à 105°c jusqu’à poids constant

 (5 heures au minimum). La prise d’essai sera de 5 kg. La préparer de la façon suivante :

 a)- si deux essais sont envisagés, préparer, à partir de 15 kg, deux  échantillons identiques par quartage à sec. 

b)- sinon, tamiser l’échantillon à sec sur chacun des deux tamis de la classe granulaire choisie, en commençant par le tamis le plus  grand.

Recueillir dans un bac 4607 g environ du matériau tamisé. Ce poids supplémentaire de 100 g servant à compenser celui des poussières ou de la gangue terreuse. Laver cette quantité recueillie sous un jet  d’eau et la remuer à la truelle jusqu’à ce que l’eau soit claire. Après lavage, verser le matériau dans un bac perforé et égoutter quelques instants.

Sécher l’ensemble à l’étuve à 105 °c, jusqu’à poids co nstant. Retirer  le bac perforé de l’étuve et laisser refroidir. Enlever l’excédent de matériau pour ajuster le poids à P= 5 kg ± 2 g, exigé pour l’essai   Replacer le couvercle et serrer les boulons de fixation.

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 pour toutes les classes à l’exception de la classe 25–50 mm où le nombre de rotations est de 1000.

Enlever le granulat après l’essai. Recueillir le granulat dans un bac placé sous l’appareil, en ayant soin d’amener l’ouverture juste au dessus de ce bac, afin d’éviter les pertes de granulat.

Tamiser le matériau contenu dans le bac sur le tamis de 1,6 mm ; le matériau étant pris en plusieurs fois afin de faciliter l’opération.

Laver le refus à 1,6 mm dans un bac, bien remuer à l’aide d’une truelle. Puis verser dans le bac perforé, égoutter et sécher à l’étuve jusqu’à poids constant.

Peser ce refus une fois séché, soit P’ le résultat de la pesée.

P = P – P’ = 5000 – P’

Calcule :

P :le poid  initial de gravier.

P’ : le poid  finale de gravier.

CLA= 100*(4607-2300) /4607 = 50.075%    Donc le resultat  sera arrondi  à l’unté.

 CLA=100*p’/p

 CLA=100*2300/4607=49.92%.

40<CLA<50   Donc la nature du granulat  est tendre. 

CLA>40 : le granulat  peut etre utilisé  pour les remblais  par example.

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Solution de TP limite d'atterberg

I. ETUDE THEORIQUE :

En mécanique des sols, on distingue différentes classes de sols ; c’est ainsi, les sols pulvérulents sont les sables fins qui se présentent sous l’aspect de poudre.
Les argiles par contre, se forment les pâtes dans lesquelles chaque grain est relié aux grains voisins par des forces de cohésions dues à la présence des couches absorbées.
On appelle cohésion, l’aptitude que possède le sol à maintenir ses grains reliés les uns aux autres. Les sols doués de cohésion sont appelés sols cohérents, on distingue le cas de l’argile. Les sols qui n’ont pas de cohésion ou qui ont très peu de cohésion entre les grains sont appelés grenus ou pulvérulents, on distingue le
cas du sable.
Le comportement des sols pulvérulents est quasi- indépendant de leur teneur en eau. Ce dernier, par contre, joue un rôle fondamental dans le comportement des sols cohérents. Les sols cohérents auront une consistance liquide si la teneur de l’eau est élevée, pâtes si la teneur de l’eau est modérée, et solide si la teneur de l’eau est très faible.
- A l’état liquide, les grains de sol sont indépendants et ne se touchent pas. Leurs mouvements relatifs sont très aisés.
- A l’état plastique(pâtes) les grains sont rapprochés et ont mis en commun l’eau absorbée qui agit comme un sachet en plastique dans lequel les grains peuvent se mouvoir sans s’écarter.
- A l’état solide, les grains se sont encore plus près les uns des autres, ils
arrivent même au contact en quelques points en chassant l’eau absorbée. Les frottements internes sont alors importants.
Par humidification(augmentation de la teneur de l’eau) ou par séchage (diminution de la teneur de l’eau) le sol cohérent passera d’un état de consistance à un autre de manière progressive.

Néanmoins Atterberg, ingénieur agronome suédois, a défini en 1911, des teneurs en eau limites qui séparent le passage du sol d’un état de consistance à un autre. Ces teneurs en eau particulière sont appelées limites de consistance ou limites d’Atterberg

La limite de liquidité notée WL :

Par définition, la limite de liquidité est la teneur en eau (exprimée en %) qui correspond à une fermeture en 25 chocs.

La limite de plasticité notée Wp :

Par définition, la limite de plasticité est la teneur en eau (exprimée en %) du fuseau qui se brise en petits tronçons de 1 à 2 cm de long au moment où son diamètre atteint 3 cm.
Ces teneurs en eau limites sont déterminées expérimentalement sur la fraction du sol (le mortier) qui passe au tamis 0,4 mm.
On exprime l’étendue du domaine de plasticité, l’étendue des teneurs en eau pour lesquelles le sol garde une consistance plastique par un paramètre, l’indice de plasticité (Ip), cet indice marque l’étendue du domaine plastique, c'est-à-dire la différence entre la limite de liquidité et la limite de plasticité.
Ip=WL –Wp

Principe de détermination des limites de consistance :

La limite de liquidité :

La limite de liquidité se détermine en utilisant l’appareil de casa grande. On étend sur une coupelle une couche d’argile dans laquelle on trace une rainure au moyen d’un instrument en forme de V. on imprime à la coupelle des chocs semblables en comptant le nombre de chocs nécessaires pour fermer la rainure sur 1 cm, on mesure alors la teneur en eau de la pâte, bien entendu, tout l’appareillage est rigoureusement normalisé.
Toujours est – il que, l’expression a prouvé qu’il existe une relation entre le nombre de chocs N et la teneur en eau W. la représentation de cette relation est une droite en coordonnées semi- logarithmiques lorsque le nombre de chocs est compris entre 15 et 35. pour le même intervalles des valeurs de N, la formule suivante permet de déterminer la limite de liquidité à l’aide d’une ou deux mesures seulement.
WL = (N/25 )0 ,121

La limite de plasticité :

Pour déterminer la limite de plasticité, on roule l’échantillon en forme de fuseau qu’on amincit progressivement. La limite de plasticité est la teneur en eau du fuseau qui se brise en petits tronçons de 1 à 2 cm de long au moment où son diamètre atteint 3 cm. On exécute en général, 2 essais pour déterminer cette limite.

- indic e vde plasticité :

L’indice de plasticité Ip est la différence entre la limite de plasticité et la limite de liquidité, il mesure l’étendue du domaine de plasticité du sol. Il s’exprime donc par la relation :
Ip = WL – Wp

II. MANIPULATION :

Appareillage :

- appareil de gasagrande
- coupelle
- spatule
- bascule électronique
- l’outil à rainure en V
- four électrique

Opération :

Pratiquement nous avions suivi le même processus pré expliqué. C’est ainsi que nous aurions à chercher la limite de liquidité pour notre échantillon. Nous étendons sur une coupelle du mortier un échantillon de sol ayant passé à travers d’un tamis de 0,42 mm, dans laquelle nous avions imprimé une rainure au moyen de l’outil en V.

Plaçons cette coupelle sur l’appareil de casagrande en lui imprimant une série de chocs (coups) réguliers à raison de deux chocs par seconde. Comptons le nombre de coups N pour que les lèvres inférieures de l’entaille se touchent sur 1 cm de long.
Nous avions repris l’opération trois fois de suite avec des teneurs en eau différentes.
A l’aide de la spatule prélevons quelques grammes du mortier à l’endroit où les lèvres se sont refermées de 1 cm. Plaçons ce mortier dans une tare afin de le peser sur une bascule électronique. Cette opération ayant été repris trois fois de suite alors ces pesés vont nous donner les poids total secs. Connaissant le poids de la tare nous pouvons calculer :
- poids de l’eau (Pe) : Pe = (poids total humide)-(poids total sec, Pg)
Pg = (poids total sec)-(poids de la tare)
- teneur en eau (W) :
- W = (poids de l’eau)/(poids sec).
Les résultats obtenus sont illustrés dans le tableau suivant :

Commentaire du tableau :

Les quatre essais réalisés pour déterminer la limite de liquidité avec les résultats ci- dessus mentionnés, nous ont donné quatre valeurs différentes de la teneur en eau ; alors :
- la valeur de la teneur en eau obtenue au premier essai en 29 coups est 32,3% celle-ci a dépassé la teneur en eau correspondant à la limite de liquidité qui est de 25 coups. Ce qui veut dire que le mortier (échantillon) était plus ou moins sec.
- lorsque nous avions augmenté la teneur en eau au deuxième essai à 35,94%, le constat est que la rainure s’est formée sur 10 mm après 24 coups qui est presque égale à la limite de liquidité correspondant à 25 coups.
- Toujours en continuant l’opération qui est l’augmentation de la teneur en eau pour le troisième et le quatrième essai qui sont respectivement 37,5 % et 36,97 % , nous pouvons constater que la rainure s’est refermée plus rapide que prévu qui sont respectivement de 11 et 15 coups. Cette fois ci on constate que l’échantillon est plus humide.
- Concernant la limite de plasticité, nous l’avions obtenu en diminuant la teneur en eau jusque à avoir 24 % avec séchage de l’échantillon ce qui la rendue plus plastique.

III. CONCLUSION :

Nous pouvons dire que pour tout projet de construction, que se soit une route, un pont ou un bâtiment, l’étude complète s’avère nécessaire d’où une bonne connaissance de ce sol. La reconnaissance du terrain en place est donc un des préliminaires indispensables ; l’un des moyens les plus sûres est de prélever des échantillons autant que possible intacts.
Il faut dans tout les cas compléter cette indication par une analyse granulométrique et une détermination de la limite d’Atterberg. Ces renseignements permettant à l’ingénieur d’identifier les sols et par conséquent se faire une idée de leur comportement.
Nous pouvons conclure que les sols cohérents (sols fins) passent d’un état de consistance à un autre de manière progressive en jouant sur la teneur en eau.
Plus la teneur en eau est grande, plus le nombre de coups (chocs) est petit.
Les limites d’Atteberg permettent de classer les sols fins.
C’est ainsi pour notre sol, d’après le graphe de la limite de liquidité est 34,9% et la limite de plasticité est 24%. Ce qui nous donne un indice de plasticité égale à 11,6 %

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