Les granulats11

Chapitre III : LES GRANULATS Page 1
Les Granulats
I.Définition:
Le granulat, qu'on appelle aussi agrégat, est un fragment de roche, d'une taille inférieure à
125 mm, destiné à entrer dans la composition des matériaux destinés à la fabrication d'ouvrages de
travaux publics, de génie civil et de bâtiment.
On donnera le nom de granulats à un ensemble de grains inertes destinés à être agglomérés par
un liant et à former un agrégat.
Les granulats utilisés dans les travaux de Bâtiments doivent répondre à des impératifs de
qualité et des caractéristiques propres à chaque usage. Les granulats constituent le squelette du béton et
ils représentent, dans les cas usuels, environ 80 % du poids total du béton.
Les granulats sont nécessaires pour la fabrication des bétons; du point de vue économique, car
ils permettent de diminuer la quantité de liant qui est plus cher; du point de vue technique, car ils
augmentent la stabilité dimensionnelle (retrait, fluage) et ils sont plus résistants que la pâte de ciment.
II.Types des granulats : Les granulats utilisés pour le béton sont soit d'origine naturelle,
soit artificiels.
1. Les granulats naturels :
 Origine minéralogique
Parmi les granulats naturels, les plus utilisés pour le béton proviennent de roches
sédimentaires siliceuses ou calcaires, de roches métamorphiques telles que le quartz et quartzites, ou
de roches éruptives telles que les basaltes, les granites, les porphyres.
Indépendamment de leur origine minéralogique, on classe les granulats en deux catégories:
1. Les granulats alluvionnaires, dits roulés, dont la forme a été acquise par l’érosion. Ces
granulats sont lavés pour éliminer les particules argileuses, nuisibles à la résistance du béton et criblé
pour obtenir différentes classes de dimension. Les granulats utilisés pour le béton sont le plus souvent
siliceux, calcaires ou silico-calcaires.
2. Les granulats de carrière sont obtenus par abattage et concassage, ce qui leur donne des
formes angulaires Une phase de pré-criblage est indispensable à l'obtention de granulats propres.
Différentes phases de concassage aboutissent à l'obtention des classes granulaires souhaitées. Les
granulats concassés présentent des caractéristiques qui dépendent d'un grand nombre de paramètres:
origine de la roche, régularité du banc, degré de concassage … . La sélection de ce type de granulats
devra donc être faite avec soin et après accord sur un échantillon.
2. Les granulats artificiels
 Sous-produits industriels, concassés ou non : Les plus employés sont le laitier cristallisé
concassé et le laitier granulé de haut fourneau obtenus par refroidissement à l'eau. Ces granulats
sont utilisés notamment dans les bétons routiers.
 Granulats à hautes caractéristiques élaborés industriellement : Il s'agit de granulats
élaborés spécialement pour répondre à certains emplois, notamment granulats très durs pour
renforcer la résistance à l'usure de dallages industriels (granulats ferreux, carborundum…) ou
granulats réfractaires.
 Granulats allégés par expansion ou frittage : bien qu'ils aient des caractéristiques de
résistance, d'isolation et de poids très intéressants. Les plus usuels sont l'argile ou le schiste
expansé et le laitier expansé ils permettent de réaliser aussi bien des bétons de structure que des
bétons présentant une bonne isolation thermique.
 Les granulats très légers : Ils sont d'origine aussi bien végétale et organique que minérale
(bois, polystyrène expansé).On voitdonc leur intérêt pour les bétons d'isolation, mais également
pour la réalisation d'éléments légers: blocs Coffrant,blocs de remplissage,........ext

Porphyre granulats ferreux
carborundum Le granite
Quelque models de
roche
calcaire

III.Techniques de fabrication :
1-Extraction de la
matière première
Extraction ce fait à l’aide abattage à
l’explosif pourles roches dures,et parpelle
mécanique pourles roches moins dures
(granulats concassés),
et pardragage en site aquatique (granulats
alluvionnaires).
mécanique pourles roches moins dures
(granulats concassés),
et pardragage en site aquatique (granulats
alluvionnaires).
2-Concassage
 Opérationprimordiale (granulats
concassés),etmoins intéressante
(granulats alluvionnaires).
 Concasseursà mâchoires:ce sontdes
Concasseurs primairesà simpleeffet,
munisd’unsystèmeoscillant.Débit
suivantlematériau:jusqu'à15tonnes/h.
3-Criblage
 Criblage sefait sur tamis (granulats
concassés),mais il s’effectuesous l’eau
(granulats alluvionnaires).
 Le cribleur-laveur sépareles plus gros
éléments du reste dela roche.ces
éléments les plus gros vontêtre traités à
part carils sonttrop gros pourêtre
traités dans l’usine
4-Stockage
avant expédition
Expédition
 Stockageà l’air libre.
 Stockageen silos.
Expédition

IV.Les caractéristiques principales des granulats:
A. La masse volumique : la masse volumique d’un corps est la masse de l’unité de ce
corps (La masse volumique réelle d'un matériau est la masse d'un mètre cube de cematériau)
soit :
𝜌 =
𝑀
𝑉
B. La masse volumique absolue :
Volume hachuré = Volume absolu (sans pores)
Comment l’en détermine ?
 On prend un échantillon de granulats on le lave, on le sèche puis en le pèse (MS)
 On rempli une étuve d’eau soit de volume (V1).
 O n met l’échantillon dans l’étuve et en muser le nouveau volume soit ( V2)
𝛾𝑠 =
𝑀𝑠
𝑉2−𝑉1
=
𝑀𝑠
𝑉𝑠
C. La masse volumique apparente
Volume hachuré = Volume du récipient
La masse volumique apparente d'un
matériau est la masse volumique d'un
mètre cube du matériau pris en tas,
comprenant à la fois des vides perméables
et imperméables de la particule ainsi que
les vides entre particules.
𝛾 =
𝑀
𝑉
M: La masse en kg ou en tonne (t)
V : le volume en m3
C’est la masse de l’unité de
volumique absolue (volume de la
matière plein) d’un corps appeler
aussi masse volumique des grains
solide
𝛾𝑠 =
𝑀𝑠
𝑉𝑠

D. Porosité, compacité et indice de vide :
Volume quelconque
Volume unitaire
La porosité et la compacité sont liées par la relation: P + C =1
La porosité et la compacité sont souvent exprimées en %. La somme des deux est alors égale à 100%.
(3)Indice de vide : c’est le rapport entre porosité et compacité
𝐼 =
𝑃
𝐶
E. Teneur en eau
La teneur en eau d'un matériau est le rapport du poids d'eau contenu dans ce matériau au poids du
même matériau sec. On peut aussi définir la teneur en eau comme le poids d'eau W contenu par unité
de poids de matériau sec.
Lorsque tous les vides d'un corps sont remplis d'eau, on dit qu'il est saturé. Il joue un grand rôle
dans les phénomènes de destruction des matériaux poreux par le gel. En se transformant en gel, l'eau
augmente de 9% en volume environ.
La plupart des matériaux gonflent lorsque leur teneur en eau augmente et, inversement lorsqu'elle
diminue (bois, roches sédimentaires, bétons, par exemple).
(1) Porosité
En général la porosité est le rapport du
volume des vides au volume.
On peut aussi définir la porosité comme
le volume de vide par unité de volume
apparent.
(2) Compacité
La compacité est le rapport du volume
des pleins au volume total.
Ou volume des pleins par unité de
volume apparent.

F. Propreté des granulats :
Les granulats employés pour le béton doivent être propres, car les impuretés perturbent
l'hydratation du ciment et entraînent des adhérences entre les granulats et la pâte.
La propreté désigne d'une part, la teneur en fines argileuses ou autres particules adhérentes à
la surface des grains, ce qui se vérifie sur le chantier par les traces qu'elles laissent lorsqu'on frotte les
granulats entre les mains. D’autre part, les impuretés susceptibles de nuire à la qualité du béton, parmi
les quelles on peut citer les scories, le charbon, les particules de bois, les feuilles mortes, les fragments
de racine.
1. Détermination du pourcentage d’impureté dans les granulats
Pour cela On prélève un échantillon de granulats, l’en pèse soit P1 Sont poids .puis on le lave sur un
tamis de 0.500mm et en le sèche à105° c. après séchage, On le pèse soit P2 son poids
% 𝑰𝒎𝒑𝒖𝒓𝒆𝒕é =
𝑷𝟏 − 𝑷𝟐
𝑷𝟏
2. Essai de l'équivalentdesable :
Fig. 3.8: Détermination de l'équivalent
De sable piston
Tableau 3.4: Valeurs préconisées pour l'équivalent de sable par DREUX
Dans le cas des sables, le degré de propreté est
fourni par essai appelé "équivalent de sable
piston PS" qui consiste à séparer le sable des
particules très fines qui remontent par
floculation à la partie supérieure de l'éprouvette
où l'on a effectué le lavage. L'essai est fait
uniquement sur la fraction de sable 0/2 mm. La
valeur de PS doit selon les cas être supérieure à
60 ou 65. L'essai dit "équivalent de sable piston"
permet de mesurer le degré de propreté du sable

V.Caractéristiques géométrique des granulats :
1. Dimension des granulats :
On trie les granulats par dimension au moyen de tamis (mailles carrées) et de passoires (trous
circulaires). Les granulats dont les dimensions sont supérieures à ″ d ″ et inferieur à ″D″ sont appeler″
granulats d/D ″.
 Le tamisât (ou passant) est la partie des granulats qui passe a travers le tamis.
 Le refus est la partie des granulats qui resté sur le tamis.
2. Analyse granulométrique
L'analyse granulométrique consiste à déterminer la distribution dimensionnelle des grains
constituant un granulat dont les dimensions sont comprises entre 0,063 et125 mm. L'essai consiste à
fractionner au moyen d'une série de tamis un matériau en plusieurs classes granulaires de tailles
décroissantes. Les masses des différents refus et tamisât sont rapportées à la masse initiale du
matériau. Les pourcentages ainsi obtenus sont exploités sous forme graphique.
L’appellation (d/D) doit satisfaire aux conditions suivant :
Le granulat est dit de classe d/D lorsqu’il satisfait aux conditions suivantes :
Le refus sur le tamis D est compris entre :
1 et 15% si D> 1.56 d,
1 et 20% si D ≤ 1.56 d
Le tamisât au tamis d est compris entre :
1 et 15% si D> 1.56 d,
1 et 20% si D ≤1.56 d
Le refus sur le tamis 1.56 D est nul,
Le tamisât au tamis 0.63 d < 3%; toute fois pour D ≤ 5 mm, cette limite est portée à 5%
3. Analyse granulométrique mode opératoire :
0.080 0.100 0.125 0.160 0.200 0.250 0.315 0.400
0.500 0.630 0.800 1.000 1.250 1.600 2.000 2.500
3.150 4.000 5.000 6.300 8.000 10.00 12.50 16.00
20.20 25.00 31.50 40.00 50.00 63.00 80.00 (mm)
Tracer la courbe granulométrie
 On prend un échantillon dont le poids est
compris entre 200D et 600D (D : diamètre du
plus gros granulat (mm) et poids en gramme
 Pèse l’échantillon
 Laver le matériau sur un tamis de 80 μ
 en le sèche à l’étuve à 105° c pendant 24
heures
 Pèse l’échantillon à la deuxième fois
 Tamiser et peser le refus de chaque tamis
 Les tamis utilisés :

4. Le module de finesse d’un granulat :
Le module de finesse (Mf) d’un granulat est égal au 1/100 (centième) de la somme des refus
cumulés (exprimée en pourcentage) des fraction granulaires obtenues sur les tamis 0,16 mm - 0,315
mm - 0,63 mm - 1,25 mm - 2,5 mm - 5 mm - 10 mm - 20 mm - 40 mm et 80 mm).
Le module de finesse (Mf) est plus particulièrement appliqué aux sables. Un module de
finesse est d’autant faible implique que le granulat est riche en éléments fines
Un bon sable pour le béton doit avoir un module de finesse entre 2.2 et 2.8
VI.Classe des granulats :
Un granulat est caractérisé du point de vue granulaire par sa classe d/D. Lorsque d est inférieur
à 2 mm, le granulat est désigné 0/D.
Il existe cinq classes granulaires principales caractérisées par les dimensions extrêmes d et D
des granulats rencontrées (Norme NFP18-101):
 Les fines 0/D avec D ≤ 0,08 mm,
 Les sables 0/D avec D ≤ 6,3 mm,
 Les gravillons d/D avec d ≥ 2 mm et D ≤ 31,5 mm,
 Les cailloux d/D avec d ≥ 20 mm et D ≤ 80 mm,
 Les graves d/D avec d ≥ 6,3 mm et D ≤ 80 mm,
Il peut être utile dans certains cas d'écrire la classification suivante:
VII.Essais sur les granulats :
 EssaiMicro-Deval:
Cet essai permet de mesurer la résistance à l’user par frottements entre les granulats et une
charge abrasive.
Il consiste à mesurer la quantité d'éléments inférieurs à 1,6 mm produit dans la machine de
Micro-Deval. (Plus le coefficient de micro-deval est élevé meilleur le matériau)
Le principe consiste à introduire dans les cylindres de la machine une masse de 500g de
granulats et la charge abrasive (bielles en acier de 10mm de diamètre).les essais s’effectuant à sec ou
bien humide dans ce cas en ajoute 2.5litres d’eau.
Après rotation de cylindres à vitesse =100tours/min pendant deux heures (2h), on tamise sur
un tamis de 1.6mm et peser le refus .soit m le résultat de la pesée le tamisât P=500-m

Par définition, le coefficientmicro-devalestMD =
𝒎
𝑴
𝑿 𝟏𝟎𝟎
Lorsque l’essai est réalisé à sec on obtient MDS
Lorsque l’essai s’effectuer avec l’eau on obtient MDE
Classe granulométrique (mm) Charge abrasive (gr)
4 - 6.3 2000 +/- 5
6.3 -10 4000 +/- 5
10 - 14 5000 +/- 5
Quartzites : MD = 5 Silex : LA =19
Granite : MD=10 Calcaires : 12< MD<100
Quelques images sur Essais Micro-Deval

 Essais Los Angeles :
Principe de l'essai
L'essai consiste à mesurer la masse m d'éléments inférieurs à 1,6 mm, produits par la fragmentation
du matériau testé (diamètres compris entre 4 et 50 mm) et que l'on soumet aux chocs de boulets
normalisés, dans le cylindre de la machine Los Angeles en 500 rotations.
L’essai permet aussi de mesurer les résistances combinées à la fragmentation par chocs et à l’usure
par frottements réciproques des éléments d’un granulat.
Le principe consiste à introduire une masse M=5000g de granulats et la charge de boulets dans
la machine Los Angeles. Après 500 rotations de cette dernière à une vitesse régulière entre 30et
33tour/min, recueillir le granulat et le tamiser à 1.6mm, peser le refus, soit m les résultats de la pesée,
le tamisât sera P=5000-m
Par définition le coefficient los angles LA =
𝒎
𝑴
𝑿 𝟏𝟎𝟎
Le coefficient los angles LA faible équivalant à excellent matériau
Classe granulométrique (mm) Nombre de boulets Poids total de la charger (g)
4 – 6.3 7 3080 (à+20 à -150)
6.3 –10 9 3960 (à+20 à -150)
10 – 14 11 4840 (à+20 à -150)
10 – 25 11 4840 (à+20 à -150)
16 – 31.5 12 5280 (à+20 à -150)
25 – 50 12 5280 (à+20 à -150)
Quartzites : LA =15 Silex : LA =19
Granite : LA =20 Calcaires : 15< LA<100
Quelques images sur Essais Los Angeles

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