Qu’est-ce qu’un granulat ? Types de granulats et domaines d’utilisation
Qu’est-ce qu’un granulat ?
On appelle granulats les matériaux granulaires de différentes tailles tels que le sable, le gravier, la pierre concassée ou le laitier. Il s’agit d’un amas de grains concassés et/ou non concassés, de tailles diverses allant généralement jusqu’à 100 mm, constitués de matériaux minéraux denses d’origine naturelle, artificielle ou des deux.
La norme américaine ASTM D8 définit le granulat comme « un matériau granulaire de composition minérale, tel que le sable, le gravier, les coquillages, le laitier ou la pierre concassée, utilisé avec un liant pour former un mortier ou un béton, ou seul dans des travaux tels que les couches de fondation, les ballasts de chemin de fer, etc. ».
Types de granulats
Il est généralement possible de classer les granulats comme dans le Tableau 1. Dans cet article, nous nous concentrerons sur les quatre catégories de classification les plus utilisées lors du choix des granulats.
Les granulats selon leur source d’obtention
Granulat naturel
Il s’agit d’un granulat concassé ou non concassé obtenu à partir de sources minérales (rivières, terrasses, mers, lacs, carrières, etc.) n’ayant subi aucun traitement autre que mécanique.
Granulat artificiel
Il s’agit d’un granulat concassé ou non concassé obtenu à partir de sources minérales (rivières, terrasses, mers, lacs, carrières, etc.) n’ayant subi aucun traitement autre que mécanique.
Granulat recyclé
Il s’agit d’un granulat obtenu par le traitement de matériaux inorganiques préalablement utilisés dans des constructions.
Les granulats selon leur masse volumique et leur densité
- Les granulats dont la densité est inférieure ou égale à 2400 kg/m3 sont appelés granulats légers. L’argile expansée, la pierre ponce et la perlite appartiennent à cette catégorie. Les bétons produits avec ces granulats sont appelés bétons légers.
- Les granulats dont la densité varie entre 2400 et 2800 kg/m3 sont des granulats de poids normal. Le sable, le gravier, le gravillon et la pierre concassée entrent dans cette catégorie. Ces granulats sont simplement appelés granulats, sans qualificatif tel que lourd ou léger.
- Les granulats dont la densité est supérieure ou égale à 2800 kg/m3 sont appelés granulats lourds. Les minerais de fer tels que l’hématite, la magnétite et la barytine entrent dans cette catégorie. Les bétons produits avec ces granulats sont appelés bétons lourds.
Les granulats selon la forme des grains
Un granulat dont les trois dimensions des grains sont proches les unes des autres est appelé « granulat arrondi (roulé) ». Les graviers obtenus dans les lits de rivières sont généralement de cette forme.
Les granulats dont la surface des grains présente des aspérités dues à l’opération de concassage, comme c’est le cas pour les granulats de pierre concassée, sont définis comme des « granulats anguleux » et leur surface est rugueuse.
Le granulat plat a une forme dont une dimension est très inférieure aux deux autres (semblable à une pièce de monnaie).
Le granulat allongé a une forme dont deux dimensions sont étroites mais dont la hauteur est importante (semblable à un crayon, pointu).
Les formes plates et allongées sont des caractéristiques indésirables dans les granulats. Selon les normes turques, si le rapport entre la plus grande dimension et la plus petite dimension est supérieur à 3, ces grains de granulat sont qualifiés de grains défectueux. En général, à l’échelle mondiale, on ne souhaite pas que les grains défectueux dans un granulat dépassent 10 à 15 %.
Quelques méthodes et instruments de mesure utilisés pour déterminer la forme des grains
La norme utilisée dans notre pays pour déterminer les propriétés géométriques des granulats est la TS EN 933 – Essais pour déterminer les caractéristiques géométriques des granulats. Si nous abordons certains indices importants de cette norme :
Coefficient d’aplatissement (FLAKINESS INDEX) et indice d’allongement (ELONGATION INDEX) EN 933-3
Ces indices sont des indices importants concernant l’aptitude du granulat concassé et criblé à être utilisé dans le béton et la construction routière.
La Figure 6 montre certains jeux de tamis utilisés pour déterminer le coefficient d’aplatissement et la Figure 7 montre l’appareil de détermination de l’épaisseur.
Les jeux de tamis du coefficient d’aplatissement sont utilisés, conformément aux normes, pour déterminer si la quantité de grains plats dans un amas de granulats se situe dans des limites acceptables. Si l’épaisseur du grain de granulat (plus petite dimension) est inférieure à 0,6 fois la moyenne des ouvertures de mailles des tamis correspondant à sa classe granulaire, le grain de granulat mesuré est considéré comme plat. L’échantillon de granulat à essayer est réparti en 7 classes granulaires différentes comprises entre 63 mm et 6,3 mm, et chaque classe granulaire est analysée séparément.
La Figure 8 montre l’appareil de détermination de la longueur / la règle de détermination de l’indice d’allongement.
L’appareil de détermination de la longueur est utilisé, conformément aux normes, pour déterminer l’indice d’allongement des gros granulats. Si la longueur du grain de granulat (plus grande dimension) est supérieure à 1,8 fois la moyenne des ouvertures de mailles des tamis correspondant à sa classe granulaire, le grain de granulat mesuré est considéré comme plus long que la normale. Le granulat à essayer est réparti en 6 classes granulaires différentes comprises entre 50 mm et 6,3 mm, et chaque classe granulaire est analysée séparément.
Un granulat présentant un coefficient d’aplatissement et un indice d’allongement supérieurs à 10-15 % n’est jamais souhaitable, ni dans le béton ni comme granulat routier.
Coefficient de forme (SHAPE INDEX) EN 933-4
C’est un indice qui exprime la longueur du gros granulat. Il est déterminé à l’aide d’un micromètre spécial illustré à la Figure 9. L’ouverture supérieure du micromètre mesure 1/3 de l’ouverture inférieure. Si l’épaisseur du morceau de pierre, dont l’ouverture inférieure est réglée selon la longueur du morceau de pierre, ne passe pas par l’ouverture supérieure, il est cubique ; s’il passe, il n’est pas cubique. La détermination se fait avec des granulats de taille comprise entre 4 mm et 63 mm. Ainsi, chaque morceau de pierre est classé comme cubique ou non cubique.
Le coefficient de forme est le rapport entre le poids des morceaux non cubiques et le poids total.
Les granulats selon la taille des grains
Selon leur taille, nous pouvons diviser les granulats en trois classes : granulat fin (sable, pierre concassée), gros granulat (gravier, pierre concassée) et granulat tout-venant (mélangé).
Si nous examinons plus largement les granulats selon leur taille, du plus grand au plus petit, les granulats sont :
Les valeurs limites qui séparent ces groupes varient selon les différents systèmes de classification. Les systèmes de classification utilisés dans notre pays sont la TS 1500/2000 « Classification des sols en génie civil », la TS EN 13242 + A1 et la TS 706 EN 12620+A1 « Granulats pour béton ».
Selon ces normes, en particulier la TS 1500/2000, les valeurs générales sont données dans le Tableau 2.
La détermination de la granulométrie des granulats est effectuée dans notre pays conformément à l’ancienne norme TS 130, désormais TS EN 933-1:2012. Les jeux de tamis à mailles carrées utilisés selon cette norme sont illustrés à la Figure 11. Certaines normes utilisées pour déterminer les propriétés des granulats sont données dans le Tableau 6.
Les ouvertures des tamis à mailles carrées utilisés pour la classification granulaire des granulats sont indiquées dans le Tableau 3. Des valeurs intermédiaires peuvent être ajoutées ou retirées des ouvertures de tamis.
Domaines d’utilisation des granulats
Les granulats, éléments constitutifs principaux, ont de nombreux domaines d’utilisation différents. En particulier, dans le secteur du béton prêt à l’emploi, les granulats constituent 60 à 80 % du volume du béton, et dans les revêtements routiers bitumineux 90 à 95 % en poids et 75 à 85 % en volume. Le Tableau 4 présente les domaines d’utilisation et la Figure 12 des images d’exemple.
Si nous examinons les applications générales (en particulier béton-asphalte), certaines des principales propriétés recherchées dans les granulats sont :
- Les granulats doivent être durs, solides, résistants à l’usure, ne pas se ramollir ni se désagréger sous l’effet de l’eau, et être résistants au gel.
- Ils ne doivent pas former de composés nocifs avec les constituants du ciment ni compromettre la protection des armatures contre la corrosion.
- Les tailles des grains et leur distribution doivent être adaptées à l’usage prévu.
- La forme et la texture de surface doivent être bonnes.
- Dans les graviers, la roche mère doit présenter peu de vides.
- Dans les graviers, la teneur en matières étrangères ne doit pas dépasser : terre 5 %, charbon 1 % ; et pour l’argile : 0,25 % dans le gros granulat, 5 % dans le granulat fin ; et pour le limon 1 %.
Le choix des granulats doit également être effectué conformément aux normes pertinentes, en fonction de leurs propriétés physiques et de leur distribution granulométrique. Le Tableau 5 présente les normes de granulats utilisées dans les applications générales de notre pays et le Tableau 6 des exemples d’applications générales.
Remarque :Les granulats doivent satisfaire, selon leurs lieux d’utilisation, aux propriétés et à la distribution granulométrique (granulométrie) prévues par les normes pertinentes. Les dimensions données ici sont des valeurs d’exemple tirées d’applications générales.
