II-2-1-1 : L'analyse granulométrique par
tamisage humide
Elle consiste à séparer les différentes
fractions et à les évaluer en pourcentage pondéraux de
l'ensemble de l'échantillon [39]. Chaque matériau est d'abord
séché à l'air atmosphérique, puis
étuvé à 105°C pendant 24 h. Par la suite, 500 g de
matériau sont pesés, trempés dans l'eau pendant 24h, puis
passés à travers une colonne de tamis : 2 et 0,8 mm, puis 500,
400, 200, et 100 um. Après plusieurs lavages, les tamis contenant les
résidus sont séchés à l'étuve pendant 24 h
à 105°C. Les différentes fractions sont calculées par
pesée. Pour finir, la proportion de particules inférieures
à 100 um est retenue pour effectuer l'analyse granulométrique par
sédimentométrie.
II-2-1-2 : L'analyse granulométrique par
sédimentométrie
Cette analyse permet de déterminer le pourcentage de
particules argileuses dans un matériau. Dans l'étude des sols, on
désigne par argile la fraction de matériau comprenant des
éléments de diamètres inférieurs à 2 um, et
séparés au cours de l'analyse mécanique [40].
a) Principe
Le principe de la sédimentométrie est
basé sur la loi de Stockes qui mesure la vitesse (v) de
décantation des particules sphériques dans un milieu visqueux
sous l'influence de la force de gravitation et de la résistance du
milieu [41, 42]. Cette vitesse est donnée par la relation :
|
V =
|
d s
2( ñ - ñ )
L
18n
|
, où
|
d est le diamètre des particules (um),
ñs est la masse volumique des particules
(g/cm3),
ñL est la masse volumique du milieu visqueux
(g/cm3), n est la viscosité (poise), et
v est la vitesse (m/s) de chute.
Si pendant un temps t (seconde) les particules ont
sédimenté d'une hauteur Ht (cm), la vitesse de ce mouvement est
égale à Ht/t.
b) Mode opératoire
20,0 g de matériau sec sont pesés et introduits
dans une éprouvette A. Par la suite, 30 cm3 de solution
d'hexamétaphosphate de sodium à 5% et 200 cm3 d'eau
déminéralisée sont ajoutés, puis le tout est
agité manuellement. Après un repos de 24 h, on agite à
nouveau pendant 10 minutes et le volume de la solution de l'éprouvette A
est complété à 1000 cm3 avec l'eau
déminéralisée. De la même manière, on
prépare une autre solution dans l'éprouvette B : 30
cm3 de solution d'hexamétaphosphate de sodium à 5%,
complétée à 1000 cm3 avec l'eau
déminéralisée. Les éprouvettes A et B sont
placées dans un bain d'eau froide afin d'uniformiser la
température. Le densimètre est d'abord introduit dans
l'éprouvette B, et, concomitamment on agite vigoureusement la solution
de l'éprouvette A. Aux différents instants, après avoir
effectué la lecture de B, le densimètre est enlevé et
introduit doucement dans l'éprouvette A et la lecture est à
nouveau effectuée. A chaque lecture du densimètre, la
température est aussi mesurée dans le bain d'eau froide.
c) Calculs
· Calcul des
diamètres équivalents (dy)
La loi de Stockes étant établie pour les grains
sphériques, le résultat de la mesure ne peut correspondre qu'aux
diamètres équivalents. En prenant le temps en minutes, dy en
micromètre et ñs en g/cm3, nous avons :
|
g ( 1 )
ñ dy 2 H -
s
t =
|
d'où dy=
|
|
|
3 . 1 0 7nHt
|
|
|
60 t 18 10
nx 8
|
|
|
g ( 1 )
ñ -
s t
|
|
|
|
|
|
|
La masse volumique du matériau n'étant pas connue,
nous avons pris ñs = 2,65 g/cm3 qui est celle du
quartz [41, 42].
A 25°C, n = 0,0090 poises, g=981 cm/s2.
H H D A C
= 0 - ( + ) - 1 2 C
t ,
m e
où H0 est la distance du centre de gravité du
volume du bulbe du densimètre à la division 1000,
D est la longueur d'une division, et
Cm est la hauteur du ménisque en fraction de
division, mesurée sur l'éprouvette due à l'introduction du
densimètre.
· Calcul des pourcentages cumulés (Y%)
A l'instant t (min) et à la profondeur Ht (cm), on ne
trouve que des particules de dimensions inférieures ou égales
à dy. Le pourcentage de ces particules s'obtient suivant la formule :
V ñ s
Y
0 × R
0 = P ñ s - 1 1 0
R = lecture de A -lecture de B (en nombre de divisions),
V = volume de la suspension (cm3),
P = masse sèche des grains contenus dans la suspension
(g).
La lecture dans A ou B est effectuée après 0.5, 2,
5, 10, 30 minutes et 1, 2, 3, 5, 24 heures.
| 
