■ Les caractéristiques géométriques

Granulométrie
La granulométrie permet de déterminer l’échelonnement des dimensions des grains contenus dans un granulat.
Elle consiste à tamiser le granulat sur une série de tamis à mailles carrées, de dimensions d’ouverture décroissantes et à peser le refus sur chaque tamis. Les ouvertures carrées des tamis sont normalisées et s’échelonnent de 0,08 mm à 80 mm.
La courbe granulométrique exprime les pourcentages cumulés, en poids, de grains passant dans les tamis successifs.

Classes granulaires
Un granulat est caractérisé du point de vue granulaire par sa classe d/D, d et D étant respectivement la plus petite et la plus grande dimension des grains. Lorsque d est inférieur à 2 mm, le granulat est désigné 0/D.

La norme XP P 18-540 indique la terminologie usuelle des granulats selon leurs dimensions :
– Fillers 0/D : D < 2 mm
– Sablons 0/D : D < 1 mm
– Sables 0/D : 1 < D < 6,3 mm
– Gravillons d/D : d > 1 mm ; D < 125 mm
– Graves 0/D : D > 6,3 mm
– Ballast d/D : d 6 25 mm ; D ≤ 50 mm

De façon pratique, la composition du béton peut faire appel à une granularité discontinue (par exemple un sable 0/5 et un gravillon 15/25).
Cette formule permet de limiter les stockages d’un trop grand nombre de classes granulaires, en ne nécessitant que deux classes faciles à trouver chez les distributeurs de granulats.
La granulométrie continue (par exemple à partir de trois granulats 0/5, 5/15, 15/25) nécessite des dosages plus précis et des installations qui ne peuvent se concevoir que pour des chantiers importants ou des centrales de fabrication de béton.

Module de finesse
La norme XP P 18-540 définit : le module de finesse d’un sable qui caractérise sa granularité comme le 1/100 ème de la somme des refus, exprimés en pourcentages, sur les différents tamis de la série suivante : 0,16 - 0,315 - 0,63 - 1,25 - 2,5 - 5,0 mm. Pour un sable 0/5, il est recommandé d’avoir un module de finesse voisin de 2,5.

Coefficient d’aplatissement
Il caractérise la forme du granulat à partir de sa plus grande dimension et de son épaisseur. La norme NF P 18-561 définit les modalités de sa mesure.

■ Les caractéristiques physico-chimiques

Masse volumique en vrac, encore appelée masse volumique apparente
C’est la masse du granulat sec occupant l’unité de volume.
Elle dépend du tassement des grains. Elle se mesure conformément à un mode opératoire précis (normes NF P 18 554 et 18 555).
Elle est comprise entre 1 400 kg/m³et 1 600 kg/m³ pour les granulats roulés silico-calcaires.
La masse volumique réelle du granulat (vides entre grains exclus) est nettement plus élevée : de 2 500 à 2 600 kg/m³ pour les mêmes granulats.
Sur chantier, les granulats contiennent un certain pourcentage d’humidité, d’autant plus important que le granulat est fin.
La conséquence en est, pour les sables, une expansion en volume désignée sous le nom de « foisonnement ». Il peut atteindre 20 à 25 % pour des teneurs en eau de 4 à 5 %, ce qui modifie les dosages lorsqu’on raisonne en volume.
Il est donc important de connaître la teneur en eau des granulats ; on peut l’obtenir de façon rapide sur chantier, par séchage et pesée.

Porosité
C’est le rapport du volume des vides contenus dans les grains au volume des grains, exprimé en pourcentage. La porosité des granulats courants est en général très faible. Cependant, la porosité est importante dans le cas des granulats légers.

Propreté des granulats
Les granulats employés doivent être propres, car les impuretés perturbent l’hydratation du ciment et entraînent des défauts d’adhérence entre les granulats et la pâte.
La propreté est caractérisée par la teneur en particules fines (< 0,5 mm) essentiellement argileuses ou d’origine végétale ou organique dont la valeur acceptable P mesurée conformément à la norme P 18-591 en ce qui concerne les granulats > 2 mm doit être < 1,5.
Dans le cas des sables, le degré de propreté est fourni par l’essai appelé « équivalent de sable piston PS » (norme P 18-597) 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.
Il faut souligner l’importance de la propreté des granulats sur la qualité du béton qui influe autant sur sa mise en œuvre que sur ses performances finales, en abaissant l’adhérence pâte de ciment/granulats. Il faudra donc être particulièrement exigeant sur cette caractéristique, et au respect des spécifications la concernant.
D’autres impuretés sont susceptibles de nuire aux qualités du béton. Il s’agit de particules organiques qui peuvent perturber son durcissement, de sels tels que les sulfates ou les sulfures, qui sont à l’origine de phénomènes de gonflement ou de taches.
Enfin, les corps étrangers (lignites ou scories) sont à proscrire.

■ Les caractéristiques mécaniques

Méthodes de mesures
Les caractéristiques mécaniques des granulats ne sont pas déterminées par des essais habituels de traction ou de compression. Par contre, il existe des essais tentant de reproduire certaines sollicitations propres à des usages spécifiques des granulats, par exemple le degré d’usure pour les granulats utilisés pour les bétons routiers.

• Essai Micro Deval
C’est un essai dont le principe est de reproduire, dans un cylindre en rotation, des phénomènes d’usure. Les modalités de cet essai font l’objet de la norme NF P 18-572.

• Essai Los Angeles
Le principe de cet essai est la détermination de la résistance à la fragmentation par chocs et à l’usure par frottements réciproques. Il fait l’objet de la norme NF P 18-573.
Le coefficient Los Angeles calculé à partir du passant au tamis de 1,6 mm, mesuré en fin d’essai, caractérise le granulat.
Pour des granulats susceptibles d’être soumis aux effets du gel, on peut mesurer le coefficient Los Angeles après une série de 25 cycles gel/dégel (– 25 °C, + 25 °C) et le comparer au coefficient de référence. La valeur du coefficient LA est limitée à 30 pour les usages autres que routiers.

à voir aussi dans le cours Matériaux de construction les granulats :

• Le rôle et les caractéristiques des granulats pour bétons




• Les différents types de granulats




• L'adéquation granulats/béton et Le choix des granulats selon la fonction du béton