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1. ObjetLa présente méthode d’essai consiste à déterminer la densité brute et la densité apparente

à 23 °C/23 °C du granulat fin et de son pourcentage d’absorption après 24 heures dans l’eau. Le tout est basé sur l’état d’un granulat saturé et superficiellement sec.

La méthode est utilisée pour déterminer la densité et l’absorptivité du granulat fin naturel (ø des particules ≤ 5 mm), du granulat fin concassé de classe granulaire 0/D où D ≤ 2,5 mm ou de la fraction du granulat fin concassé passant le tamis de 2,5 mm. Dans le cas d’un granulat fin concassé de classe granulaire 0/D où D > 2,5 mm, la méthode d’essai LC 21–066 « Déter- mination de la densité et de l’absorption du granulat fin de classe granulaire d/D » doit être utilisée pour déterminer la densité et l’absorptivité de la fraction retenue au tamis de 2,5 mm.

La méthode est recommandée pour déterminer l’état SSS du granulat fin provenant de dépôts naturels non consolidés (sablières) et de la fraction inférieure ou égale à 2,5 mm des matériaux provenant de carrières ou de dépôts naturels non consolidés (gravières) où seule la fraction la plus grossière du dépôt est concassée.

2. référencesLa présente méthode d’essai renvoie à l’édition la plus récente des documents suivants :

NORMES :

ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION

ISO 5725 « Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure ».

AUTRES DOCUMENTS :

MINISTÈRE DES TRANSPORTS DU QUÉBEC, LABORATOIRE DES CHAUSSÉES

LC 21–015 « Réduction des échantillons pour essais en laboratoire ».

LC 21–040 « Analyse granulométrique ».

LC 21–066 « Détermination de la densité et de l’absorption du granulat fin de classe granulaire d/D ».

3. DéfinitionsLes définitions suivantes s’appliquent à la présente méthode d’essai :

3.1 Pourcentage d’absorptionPourcentage d’eau qui pénètre et remplit les pores perméables d’un corps solide poreux

exprimé par rapport à sa masse sèche.

3.2 Densité bruteRapport, à une température donnée, entre la masse dans l’air d’une unité de volume d’un

matériau perméable et la masse dans l’air d’un égal volume d’eau. Le volume du matériau

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inclut les vides perméables et les vides imperméables à l’eau. La mesure de la densité brute nécessite d’amener le matériau à l’état saturé et superficiellement sec.

3.3 Densité apparenteRapport, à une température donnée, entre la masse dans l’air d’une unité de volume d’un

matériau perméable et la masse dans l’air d’un égal volume d’eau. Le volume du matériau inclut les vides imperméables à l’eau seulement.

4. Appareillage

4.1 balanceLa balance doit avoir une capacité et une sensibilité telles que la densité puisse être calculée

avec une précision de quatre chiffres significatifs, c’est-à-dire trois décimales. Pour répondre à cette exigence, la balance doit avoir une sensibilité de ± 0,1 g.

4.2 PycnomètreOn doit utiliser comme pycnomètre un flacon ou tout autre contenant approprié qui permet

d’y introduire facilement l’échantillon et de reproduire le volume à ± 0,1 cm3. Le volume du récipient rempli jusqu’au trait de jauge doit être égal ou supérieur à 150 % du volume occupé par l’échantillon.

4.3 MouleOn doit utiliser un moule métallique ayant la forme d’un cône tronqué, dont les dimensions

sont les suivantes :

– diamètre intérieur à sa partie supérieure : 40 mm ± 3 mm;

– diamètre intérieur à la base : 90 mm ± 3 mm;

– hauteur : 75 mm ± 3 mm.

Le métal constituant le moule doit avoir une épaisseur minimale de 0,8 mm.

4.4 PilonOn doit utiliser un pilon métallique ayant une masse de 340 g ± 15 g. La surface pour pilonner

doit être plate, de forme circulaire et avoir un diamètre de 25 mm ± 3 mm.

5. Préparation de la prise d’essaiBien mélanger tout l’échantillon de granulats soumis et le réduire conformément à la

méthode d’essai LC 21–015 « Réduction des échantillons pour essais en laboratoire », de manière à obtenir la masse minimale requise de 1 kg.

Dans le cas de granulats pour enrobés bitumineux, laver la prise d’essai suivant la méthode décrite à la section 7.2 de la méthode d’essai LC 21–040 « Analyse granulométrique ».

Couvrir d’eau et laisser tremper l’échantillon pendant 24 h ± 4 h.

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5.1 État saturé et superficiellement sec du granulat fin

5.1.1 Granulat fin de sablière et criblure 0/D, où D ≤ 2,5 mm

Enlever par décantation l’excès d’eau tout en veillant à ne pas perdre de particules fines. Étendre la prise d’essai sur une surface plane et non absorbante exposée à un léger courant d’air chaud, puis la remuer fréquemment pour obtenir un séchage uniforme. Si désiré, on peut utiliser un moyen mécanique pour remuer la prise d’essai et ainsi l’aider à atteindre l’état dit « saturé et superficiellement sec ». Continuer cette opération jusqu’à ce que le granulat fin coule à peu près librement. La présence ou non d’eau à la surface des particules doit être déterminée selon la procédure décrite à l’article 5.1.1.1. Il est entendu que le premier essai au cône doit être exécuté sur le granulat encore partiellement humide, c’est-à-dire avec un peu d’eau en surface. Continuer de sécher tout en remuant constamment et reprendre l’essai au cône à de fréquents intervalles. Si l’essai indique que la prise d’essai a atteint l’état de surface sèche, cela signifie que cette dernière a été trop séchée et qu’elle a dépassé l’état dit « saturé et superficiellement sec » (SSS). Dans ce cas, il faut ajouter aux granulats fins quelques centimètres cubes d’eau, mélanger à fond la prise d’essai et la laisser reposer pendant 30 minutes dans un contenant couvert. Revenir ensuite à la procédure de séchage et d’essai au cône à intervalles réguliers.

5.1.1.1 Essai au cône pour déterminer l’état SSS

Placer la base du cône sur une surface lisse et non absorbante, et l’y maintenir fermement. Verser dans le cône une partie de la prise d’essai partiellement séchée, le remplir jusqu’à ce qu’il déborde et même y amasser sur le dessus un surplus du matériau qu’on retient alors en encerclant le haut du moule de ses doigts. Pilonner le granulat fin dans le moule de 25 légers coups de pilon. À chaque coup, le pilon doit par la seule force de gravité tomber librement d’une hauteur d’environ 5 mm de la surface du granulat. Il faut donc après chaque coup réajuster la hauteur de chute (5 mm) par rapport au nouveau niveau de surface obtenu, tout en veillant à distribuer uniformément les 25 coups sur toute la surface du matériau. Lorsque le pilonnage est terminé, enlever tout le sable libre autour du moule et soulever ce dernier verticalement. S’il y a encore de l’humidité superficielle, le granulat fin conservera la forme du moule. Par contre, lorsque le granulat fin s’affaisse légèrement, cela signifie qu’il a atteint l’état recherché dit « saturé et superficiellement sec ». Toutefois, il faut bien noter que certains granulats fins à forme anguleuse, telles les criblures de pierre, et d’autres matériaux contenant un fort pourcentage de particules passant au tamis de 80 µm, peuvent, tout en ayant atteint l’état dit « saturé et superficiellement sec », ne pas s’affaisser à l’essai du cône. Ce peut être le cas si, en prenant alors une poignée du matériau, après l’avoir laissé tomber d’une hauteur de 100 cm à 150 cm, il en résulte qu’une partie des particules fines demeurent en suspension dans l’air. Pour ces matériaux, on doit considérer comme atteint l’état dit « saturé et superficiellement sec » aussitôt qu’un côté ou une parcelle du granulat fin s’affaisse légèrement lorsqu’on enlève le moule. Le critère suivant peut également être utilisé sur les granulats qui ne présentent pas d’affaissement du cône alors que l’état SSS est atteint.

Essai provisoire de surface : si des particules sont observées en suspension dans l’air alors que le cône ne s’affaisse pas et que le granulat fin semble avoir atteint l’état SSS, ajouter plus d’humidité au granulat fin, continuer le séchage et, au moment où l’état SSS semble être atteint,

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tapoter légèrement avec une main environ 100 g du granulat sur une surface plane, sèche, propre, foncée ou sur une surface terne non absorbante, telles une feuille de caoutchouc, une surface d’acier, usée par oxydation, galvanisée ou une surface métallique peinte en noir.

Après une à trois secondes, enlever le granulat fin. Si des traces d’humidité sont obser-vées sur la surface d’essai pendant plus d’une à deux secondes, on doit encore considérer la présence d’humidité sur la surface des granulats fins. L’état SSS est considéré comme atteint lorsque le granulat ne laisse plus de trace d’humidité sur la surface utilisée.

6. Mode opératoire

6.1 granulat fin

6.1.1 Remplir partiellement le pycnomètre d’eau et y introduire immédiatement environ 500 g du granulat fin à l’état saturé et superficiellement sec (noter la masse exacte comme étant D) tel qu’il a été préparé, selon les prescriptions des articles 5.1.1 ou 5.1.2, puis ajouter de l’eau jusqu’à 90 % de la capacité du pycnomètre. Retourner le pycnomètre sens dessus dessous, le rouler et l’agiter pour éliminer toutes les bulles d’air. Un bain à ultrasons peut également être utilisé pour enlever les bulles d’air dans le pycnomètre. Amener la température à 23 °C ± 1,7 °C, si cela est nécessaire, en plongeant le pycnomètre dans de l’eau en circu-lation. Porter le niveau d’eau dans ce pycnomètre jusqu’au trait de jauge de sa capacité. Déterminer la masse totale du pycnomètre avec la prise d’essai et l’eau (masse C). Le résultat de cette pesée et de toutes celles qui suivront doit être noté à 0,1 g près.

6.1.2 Retirer la prise d’essai du pycnomètre et la faire sécher à 110 °C ± 5 °C jusqu’à l’obtention d’une masse constante. La laisser refroidir dans l’air à la température de la pièce de 30 à 90 minutes, et la peser à 0,1 g près (masse A).

6.1.3 Déterminer la masse du pycnomètre rempli jusqu’au trait de jauge de sa capacité d’eau à 23 °C ± 1,7 °C (masse B).

7. Calcul des densités et de l’absorptivité

7.1 granulat finPour effectuer ce calcul, les définitions suivantes sont utilisées :

A : masse dans l’air de la prise d’essai séchée à l’étuve, en grammes;

B : masse du pycnomètre rempli d’eau, en grammes;

C : masse du pycnomètre contenant l’échantillon et rempli d’eau jusqu’au trait de jauge, en grammes;

D : masse du granulat fin « saturé et superficiellement sec » introduit dans le pycnomètre, en grammes.

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7.1.1 Densité brute (basée sur l’état sec)

Calculer la densité brute à 23 °C/23 °C, telle qu’elle a été définie à l’article 3.2, à l’aide de la formule suivante :

Densité brute = A / (B + D – C)

7.1.2 Densité apparente

Calculer la densité apparente, telle qu’elle a été définie à l’article 3.3, à l’aide de la formule suivante :

Densité apparente = A / (B + A – C)

7.1.3 Absorptivité

Calculer le pourcentage d’absorption en eau, telle qu’elle a été définie à l’article 3.1, à l’aide de la formule suivante :

% d’absorption = [(D – A) / A] x 100

8. Calcul et expression des résultatsOn doit calculer et rapporter à 0,001 près la densité, et à 0,01 % le pourcentage d’absorption.

De plus, on doit indiquer de quel type de densité il s’agit.

note :L’annexe A présente les relations mathématiques entre les trois types de densi-tés et l’absorptivité. Ces relations, outre qu’elles peuvent être utiles pour vérifier la justesse des résultats fournis, permettent de calculer à l’aide d’un autre résul-tat une valeur qui n’a pas été fournie.

8.1 Calcul des valeurs moyennes

8.1.1 Densité moyenne

Lorsque l’essai a été réalisé individuellement sur des fractions de l’échantillon séparées selon la grosseur des particules, les valeurs moyennes des trois types de densités peuvent être obtenues par pondération des résultats calculés selon les formules à l’article 7. Calculer alors la moyenne pondérée à l’aide de la formule suivante :

où d : densité moyenne (selon le type); P1, P2, Pn : pourcentages respectifs en poids dans l’échantillon original

de chaque fraction utilisée; d1, d2, dn : densités appropriées respectives de chaque fraction utilisée

(selon le type).

d =

+ P1

d1

P2

d2

Pn

dn

+

Σ Pn

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8.1.2 Pourcentage d’absorption moyen

Dans le même cas, la valeur moyenne du pourcentage d’absorption peut être obtenue par pondération des résultats calculés selon la formule mentionnée à l’article 7.1.4. Calculer alors la moyenne pondérée à l’aide de la formule suivante :

A = Σ Pn

P1 A1 + P2 A2 + Pn An

où

A : pourcentage moyen d’absorption;

A1, A2, An : pourcentages d’absorption respectifs pour chaque fraction utilisée;

P1, P2, Pn : pourcentages respectifs (selon la masse) dans l’échantillon original de chaque fraction utilisée.

9. fidélité

9.1 Les critères d’acceptabilité des résultats obtenus par la présente méthode d’essai sont donnés au tableau 1.

9.2 Les chiffres de la colonne 2 représentent les écarts types que l’on juge acceptables dans les conditions d’essai données dans la colonne 1. Les chiffres de la colonne 3 représentent les limites admissibles de l’écart entre les résultats donnés par deux essais correctement exécutés.

9.3 Les termes « répétabilité » et « reproductibilité » ont le sens donné dans la norme ISO 5725 « Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure ».

10. ApprobationLa présente méthode d’essai a été approuvée par le responsable du Secteur sols, fondations

et granulats de la Direction du laboratoire des chaussées.

Claude Robert, ing., M. Sc.

Service des matériaux d’infrastructures

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Tableau 1 Tableau des indices de fidélité Densité et absorptivité du granulat fin

1. 1S représente l’écart type maximal d’une série de résultats et D2S représente la différence entre deux résultats qui ne doit pas être dépassée dans plus de 5 % des cas.

Entre laboratoiresÉcart type

(1S)(1)

Différence entre deux essais (D2S)(1)

Densité brute (base sèche) 0,0152 0,043

Densité apparente 0,0209 0,059

Pourcentage d’absorption 0,244 0,68

Pour un même opérateurÉcart type

(1S)(1)

Différence entre deux essais (D2S)(1)

Densité brute (base sèche) 0,0046 0,013

Densité apparente 0,0054 0,015

Pourcentage d’absorption 0,060 0,16

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Annexe A relations entre les densités et l’absorptivité

Si

db : densité brute (sur base sèche)

dsss : densité brute (sur base saturée)

dapp : densité apparente

A : absorption en %

1)

2a)

2b)

3)

4)

dsss = (1 + A /100) db

dapp = 1

1+A /100dsss

A

100–( ) dsss

1A

100–( )=

(dsss – 1)

(A = x 100dsss

db

– 1)

A = x 100dapp – dsss

dapp (dsss – 1)

(dapp = 1

1

db

A

100– ) db

1Adb

100–( )=