ANALYSE GRANULOMETRIQUE PAR TAMISAGE

L'analyse granulométrique permet de déterminer et d’observer les différents diamètres de grains qui constituent un granulat. Pour cela l’analyse consiste à séparer et classer à l’aide de tamis ces grains selon leur diamètre. Les grains ainsi isolés peuvent être pesés pour déterminer la proportion de chacun dans le granulat. La représentation graphique de l'analyse permet d'observer et d'exploiter ces informations très simplement. Les manipulations et les conditions de manipulation sont décrites par la norme NF EN 933 - 1. Elle concerne les granulats d’un diamètre supérieur à 100 micromètres (0.001mm).

Le refus désigne la partie des grains retenue dans un tamis. Le refus cumulé représente tous les grains bloqués jusqu’au tamis considérer (les grains du tamis considérer plus les grains bloqués dans les tamis de mailles supérieures).

Le tamisat ou passant désigne la partie qui traverse le tamis.

Les masses cumulées des différents refus sont exprimées en pourcentage par rapport à la masse initiale de l’échantillon de granulat. Les pourcentages ainsi obtenus sont exploités soit numériquement soit graphiquement. Cela permet d’observer la proportion de refus cumulé ou de tamisats jusqu’à un diamètre de grain par rapport au granulat. (La représentation graphique est plus explicite).

LES TAMIS

Un tamis est constitué d'une toile métallique ou d'une tôle perforée définissant des mailles de trous carrés. Les tamis sont désignés par la longueur du côté de ces carrés c’est à dire par la taille des mailles. Les mailles du plus petit tamis ont une dimension de 0,063mm. La taille des mailles des tamis est normalisée. Cette taille correspond aux termes d'une suite géométrique de raison 1,259. Chaque dimension de maille d’un tamis correspond donc à la dimension du précédent multipliée par 1,259. Le plus grand tamis a une dimension de 80mm.

Les tamis sont également repérés par un numéro d'ordre appelé module. Le premier tamis, 0,08 a comme module le numéro 20, le suivant le module 21 et ainsi de suite selon une progression arithmétique de raison 1.

	Tamis 1,25mm de module 32

A chaque maille correspond un module et réciproquement.

Tableau des correspondances :

tamis	0,063	0,08	0,100	0,125	0,160	0,200	0,250	0,315	0,4	0,5
module	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28
tamis	0,63	0,80	1	1,25	1,60	2	2,50	3,15	4	5	6,3
module	29	30	31	32	33	34	35	36	37	38	39
tamis	8	10	12,5	16	20	25	31,5	40	50	63
module	40	41	42	43	44	45	46	47	48	49

MANIPULATIONS : selon la norme EN 933-1

Article 6 : PRÉPARATION DE L'ÉCHANTILLON POUR L'ESSAI

La première question qui se pose est de choisir une masse d’échantillon à tamiser. Ce choix de masse doit vérifier plusieurs contraintes.

En effet, il faut que l’échantillon analysé soit en quantité suffisante pour être mesurable et pas trop important pour éviter de saturer les tamis ou de les faire déborder. En caricaturant, il est impensable d’analyser un échantillon d’un micro gramme, comme un échantillon d’une tonne.

D en mm de la classe granulaire	Masse en kg de prise d’essai minimum
63	40
32	10
16	2,6
8	0,6
≤4	0,2

La limite supérieure n’est pas précisément définie.

En pratique un échantillon de masse 0,3xD fonctionne bien.

Les tamis ne sont pas saturés s’ils ne contiennent pas plus de : (A√d)/200

Avec A aire du tamis en mm et d dimension des mailles du tamis en mm

Cet échantillon doit être séché. Sa masse sèche notée M1 est relevée.

Articles 7 EXÉCUTION DE L'ESSAI

L’analyse granulométrique doit permettre de séparer les grains, d’un granulat et de les classer par diamètre. Le diamètre des mailles des tamis définit ces classes.

La vibration fait descendre les grains au travers les tamis jusqu’à ce qu’ils soient bloqués par le tamis de la maille correspondante au diamètre du grain. Mais la vibration n’est pas suffisante pour faire descendre les fines, c’est à dire les grains d’un très petit diamètre. En effet ces grains sont si fins qu’ils se collent aux grains d’un diamètre plus gros. Ces fines restent ainsi bloquées dans des tamis ne correspondant pas à leur diamètre. Sous le seul effet de la vibration, l’analyse est donc faussée. Chaque tamis contient les grains de diamètres correspondant plus une part de fines. La pesée du refus indiquera et représentera la masse des grains du diamètre correspondant au tamis plus la masse des fines collées aux autres grains. La masse mesurée sera donc supérieure à la masse recherchée.

Article 7.1 Lavage

Puisque la vibration ne suffit pas à faire descendre les fines tout en bas, il faut trouver un autre moyen d’y parvenir. Le lavage à grande eau de l’échantillon au travers du plus petit tamis 0,063 permet de s’assurer de la descente des fines.

Tamisage des fines par lavage en utilisant le plus petit tamis de l’analyse.

Les fines sont entièrement tamisées lorsque l’eau de lavage devient claire.

L’échantillon lavé est séché. Sa masse est notée M2.

Article 7.2 Tamisage

Cet article décrit les opérations de tamisage par vibration. Il fixe également les conditions à vérifier lors de ces opérations.

Verser le matériau lavé et séché dans la colonne de tamis. Cette colonne est constituée par l'emboîtement des tamis, en les classant de haut en bas dans l'ordre de mailles décroissantes.

La question du choix des tamis se pose ici. Quels sont les tamis nécessaires à l’analyse ?

L’œil est un bon indicateur pour classer approximativement un granulat. Il est à savoir qu’un sable est un granulat constitué de grain de taille comprise entre 0 et 5mm. Un gravier fin est constitué de grains de taille comprise entre 2.5 et 12mm. Un gravier moyen est constitué de grains de taille allant jusqu’à 25mm. Un gros gravier est constitué de grains de taille dépassant 25mm.

Agiter manuellement ou mécaniquement cette colonne, puis reprendre un à un les tamis en commençant par celui qui a la plus grande ouverture en adaptant un fond et un couvercle. On agite chaque tamis en donnant à la main des coups réguliers sur la monture. D'une manière générale, on peut considérer qu'un tamisage est terminé lorsque le refus sur un tamis ne se modifie pas de plus de 1 % en une minute de tamisage.

Cette condition fixée par la norme pour savoir quand stopper le tamisage par vibration est largement vérifiée au bout de 10 minutes de vibration, ce qui est plus simple à mesurer.

Verser le tamisat recueilli dans le fond sur le tamis immédiatement inférieur.

7.3 Pesées

	Un récipient pour recueillir les granulats, est posé sur la balance. La balance est tarée. Le plus grand tamis est vidé dans le récipient. La balance indique la masse des granulats refusés dans ce tamis : ici 32g
	Sans vider le récipient, le tamis suivant est à son tour vidé dans le récipient. La balance indique le cumul des masses des granulats refusés dans chaque tamis : ici 1168g. Cette opération est reproduite ainsi de suite jusqu’au dernier tamis.

Article 8 EXPRESSION DES RÉSULTATS

Article 8.1 Calculs

Les résultats des différentes pesées cumulées sont portés sur une feuille d'essai.

Les calculs s’orientent pour définir le pourcentage de tamisat cumulé sur chaque tamis.

Réintégration des fines :

Les fines ont été tamisées par l’opération de lavage. Leur masse correspond à M1-M2. L’expérience montre que malgré l’efficacité de cette opération il reste quelques fines dans le fond de la pile de tamis. Leur masse notée P vient s’ajouter aux fines de l’opération de lavage. La masse de fines totale représente donc (M1-M2)+P. La masse de fines ainsi déterminée peut être exprimée en pourcentage de tamisat au travers le plus petit tamis.

Analyse granulométrie par tamisage P 18-560
Opérateur :
Désignation du matériau : Préciser granulat « d/D »
Date :
Masse totale sèche : M1 =
Masse sèche après lavage : M2 =
tamis	masse des refus	pourcentage refus	% tamisats
ouverture	cumulés ( Ri)	cumulés	cumulés
en millimètres	en grammes	100(Ri/M1)	100 - 100(Ri/M1)
20
16
12,5
10
8
6,3
5
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
0,08
0,063
Rn =
passant au dernier		Observations :
P =
Rn + P =
100[M2 - (Rn+P)]/M2= <1%

Présentation des résultats

Les pourcentages de tamisats cumulés ou ceux des refus peuvent être présentés soit sous forme de tableau (exploitation statistique), soit le plus souvent sous forme de courbe.

Tracé de la courbe :

La courbe granulométrique traduit la distribution pondérale des granulats. Elle donne pour chaque diamètre d_i la masse M_i des particules de taille inférieure ou égale à d_i. La masse est indiquée en pourcentage de la masse totale de la matière sèche de l'échantillon étudié.

Axes : - abscisses : Dimensions des tamis. - ordonnées : Tamisats en pourcentage cumulé des grains, de 0 à 100% Tracé : La courbe granulométrique est la ligne brisée qui joint les points mesurés.

La courbe représentant la distribution granulométrique des éléments doit être tracée de manière continue et peut ne pas passer rigoureusement par tous les points.

Article 8.2 Validité de l'analyse granulométrique

La somme des masses, R_n et P, ne doit pas différer de plus de 1 % de la masse M2.

Cela permet d’observer et de vérifier si les pertes et les imprécisions liées à la manipulation sont dans des proportions suffisamment faibles pour ne pas fausser pas l’analyse.

Exemple : La masse sèche d’un échantillon prêt pour le tamisage par vibration, M1s vaut 1456g.

Après tamisage, le refus cumulé sur le dernier tamis de la série, c’est à dire le tamis de plus petite maille, R_n vaut 1448g. Dans le fond, il reste, P=4g. La masse totale sèche de l’échantillon après le tamisage vaut donc : 1448+4=1452g. Elle diffère de 1456-1452=4g par rapport à la masse initiale. Ce qui signifie que les pertes et les imprécisions de mesures durant les manipulations représentent 4g. Est-ce important ? Autrement dit, cela a-t-il des conséquences sur l’analyse ? En caricaturant, si c’est 4g par rapport à un échantillon de 5g, c’est certainement très important. Cela signifie que la conséquence d’une imprécision n’est pas une notion absolue, mais relative à la quantité mise en œuvre.

Ici, il faut donc relativiser ces 4g en les rapportant aux 1456g d’échantillon mis en œuvre. L’imprécision relative à l’échantillon vaut 4/1456=0,003. Exprimé en pourcentage cette valeur est plus représentative : 0,003x100=0,3%

La norme indique qu’en dessous de 1%, l’imprécision des manipulations n’a pas de conséquences sur l’analyse. L’expérience est validée.

Il est à observer qu’il s’agit de l’évaluation de l’imprécision liée à l’opération de tamisage par vibration. Cela implique de considérer la masse de l’échantillon manipulé, c’est à dire de l’échantillon sec et sans les fines.