[PDF] Géotechnique routière P 94-068 Sols: reconnaissance





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Essais Géotechniques Routiers au Laboratoire. 1. Essais Géotechniques Routières – Réglementation en. Algérie. 1.1. Définition : La géotechnique routière est 



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P 94-068 Sols: reconnaissance et essais — Valeur au bleu de méthylène d'un sol —. Méthode à la tâche. • P 18-573:1990 Granulats — Essai Los Angeles. • P 18-572: 



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etude geotechnique et reconnaissance des sols

L'étude géotechnique se rapporte aux sols et aux forages pour essais géotechniques ... ratoire routier» de M. Peltier publié chez Dunod en 1955.



CONTROLE QUALITE EN CONSTRUCTION ROUTIERE

Contrôle Qualité en Construction routière. Page 2 / 51 Essais spécifiques sur les sols : . ... géotechnique qui complète l'analyse granulométrique.

Géotechnique routière République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l·Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

Université Hassiba Benbouali de Chlef

Faculté de Génie Civil et d·Architecture

Département de Génie Civil

Polycopié des travaux pratiques

Géotechnique routière

3ème Année Licence

Travaux publics

Dr. Ismail BENESSALAH

Octobre 2020

Avant-propos

Dr. Benessalah I. | Licence 3 : Travaux publics

2

Avant-propos

Ce support de travaux pratiques " Géotechnique routière » est destiné aux étudiants des 3èmes

années licence Travaux Publics. Il est élaboré conformément au programme officiel fixé par le

et de la recherche scientifique (République Algérienne

Démocratique et Populaire).

Au terme de ce travail, je tiens à exprimer toute ma reconnaissance et à adresser mes vifs

à sa réalisation

Table des mates

3

Table des Matières

Avant-propos 2

Table des matières 3

TP 0 :

Introduction et définitions des matériaux utilisables dans les couches de forme d'infrastructures routières

1 Introduction . 6

2 Références normatives . 6

3 Abréviations . 7

4 Terminologie . 7

4.1. Sols .. 7

4.2. Matériaux rocheux. 7

4.3. Sols organiques . 7

4.4. Sous-produits industriels . 8

5 Classification des matériaux 8

5.1. Classification des sols - Classent A, B, C et D .. 8

5.1.1 Paramètres de nature 8

5.1.2 Paramètres de comportement mécanique 10

5.1.3 Paramètres d'état ............. 10

5.1.4 Tableaux de classification des sols 11

Table des mates

4

TP 1 :

Mise en évidence des argiles par l'essai au bleu de méthylène dit essai à la tache

1 Introduction . 17

2 But de l'essai . 17

17

4 Équipement nécessaire 17

5 Conduite de l'essai .. 18

5.1. Préparation de l'échantillon 18

5.2. Test de la tâche 19

. 19

6 Expression des résultats . 20

7 Nettoyage du matériel . 21

8 Classification des sols après essai .... 21

9 Définitions et symboles . 21

10 Travail demandé . 22

* . 23

TP 2 :

Essai Los Angeles

1 Objectifs de TP 30

.. 30

3 Equipements nécessaires .. 30

4 Mode opératoire ....................................... 31

5 Calcul du coefficient Los Angeles .............................. 32

6 Interprétation des résultats ............................................................. 32

7 Travail demandé 33

* Compte rendu exemplaire................................ 34

TP 3 :

micro-Deval

1 Objectifs de TP ... 38

2 Principe de lessai . 38

3 Equipements nécessaires . 38

4 Mode opératoire ....................................... 39

5 Calcul du coefficient micro-Deval 39

6 Interprétation des résultats 40

7 Travail demandé 40

41

Table des mates

5

TP 4 :

Essai de fragmentabilité

1 Introduction ... 46

2 Définition . 46

3 ................ 46

4 Appareillage et matériel d'essai ............. 47

5 Préparation des échantillons .............. 47

6 . 47

7 48

50

TP 5 :

Essai de dégradabilité

1 Introduction . 55

2 Définition 55

3 ......... 55

4 Appareillage et matériel d'essai ........ 56

5 Préparation des échantillons 56

6 . 56

7 Calculs et expression des résultats 57

59

TP 6 :

Classification des matériaux utilisables dans les couches de forme d'infrastructures routières

1 Introduction . 64

2 Classification des matériaux rocheux Classe R ... 64

2.1 Classification des matériaux rocheux d'après la nature pétrographique de la roche ... 64

2.2 Classification des matériaux rocheux d'après leur état et leurs caractéristiques

mécaniques. 65

2.3 Tableau général de la classification des matériaux rocheux 66

3 Classification des sols organiques, sous-produits industriels Classe F......................................... 70

4 Tableau synoptique de classification des matériaux selon leur nature 72

Références bibliographiques . 73

Dr. Benessalah I. Licence 3 : Travaux publics

TP 0 : Introduction et définitions

6 TP 0 : Introduction et définitions des matériaux utilisables dans les couches de forme d'infrastructures routières (Selon la norme NF P 11-300)

1 Introduction

rocheux utilisés en construction routière et à les classer selon le guide des terrassements routiers à partir de quelques essais de caractérisation types.

Le présent cours définit également une classification des matériaux utilisables dans la

construction des remblais et des couches de forme d'infrastructures routières ; cette

classification s'appuie sur des critères représentatifs des problèmes posés par la construction

et le comportement de ces deux natures d'ouvrages. Un matériau de couche de forme, utilisé

sans traitement avec un liant hydraulique, doit être suffisamment résistant à la fragmentation

friabilité des sables). construction des remblais et des couches de forme ont été introduits : valeur au bleu de (DG) pour apprécier le caractère évolutif, etc.

2 Références normatives

Ce cours comporte des dispositions d'autres publications (les normes auxquelles les essais seront étudiés pour ce module). P 94-068 Sols: reconnaissance et essais Ȅ Valeur au bleu de méthylène d'un sol Ȅ

Méthode à la tâche.

P 18-573:1990 Granulats Ȅ Essai Los Angeles.

P 18-572:1990 Granulats Ȅ Essai d'usure micro-Deval. P 94-066 Sols : reconnaissance et essais Ȅ Coefficient de fragmentabilité des matériaux rocheux.

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TP 0 : Introduction et définitions

7 P 94-067 Sols : reconnaissance et essais Ȅ Coefficient de dégradabilité des matériaux rocheux.

3 Abréviations

Dmax : dimension maximale des plus gros éléments contenus dans un sol ; pd : masse volumique d'un échantillon de sol ou de roche déshydraté ;

Ip : indice de plasticité ;

VBS : valeur de bleu de méthylène d'un sol (déterminée sur la fraction 0/50 du sol) ;

Ic : indice de consistance ;

Wn : teneur en eau naturelle ;

WOPN : teneur en eau à l'Optimum Proctor Normal ;

IPI : indice portant immédiat ;

LA : coefficient Los Angeles ;

MDE : coefficient micro-Deval en présence d'eau ;

FS : coefficient de friabilité des sables ;

FR : coefficient de fragmentabilité ;

DG : coefficient de dégradabilité ;

th : état très humide ; h : état humide ; m : état moyen ; s : état sec ; ts : état très sec.

4 Terminologie

4.1. Sols: Il s'agit de matériaux naturels, constitués de grains pouvant se séparer aisément par

simple trituration ou éventuellement sous l'action d'un courant d'eau. Ces grains peuvent être de dimensions très variables, allant des argiles aux blocs. Les sols sont de nature géologique

diverse : alluvions, colluvions, matériaux meubles sédimentaires, dépôts glaciaires, sols

résiduels, ... ; ils correspondent aux classes A, B, C et D définies ci-après. Leur pourcentage de

matières organiques est inférieur ou égal à 3 (NF P 94-055).

4.2. Matériaux rocheux : Il s'agit des matériaux naturels comportant une structure qui ne

peut être désagrégée par simple trituration ou sous l'action d'un courant d'eau ; leur

utilisation implique une désagrégation mécanique préalable par minage ou emploi d'engin

d'extraction de forte puissance. Les matériaux rocheux correspondent à la classe R définie ci-

après ; ils ont pour origine l'ensemble des roches sédimentaires, magmatiques et métamorphiques.

4.3. Sols organiques : Il s'agit de sols ayant un pourcentage de matières organiques

supérieur à 3 (NF P 94-055).

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TP 0 : Introduction et définitions

8

4.4. Sous-produits industriels : Il s'agit de matériaux, produits de l'activité humaine,

d'origines diverses pouvant être utilisés en remblais et en couches de forme : principalement cendres volantes, schistes houillers, schistes de mines de potasse, phosphogypse, mâchefers

d'incinération d'ordures ménagères, matériaux de démolition, laitier de haut-fourneau, etc.

Les sols organiques, les sous-produits industriels correspondent à la classe F définie ci-après.

5 Classification des matériaux

5.1 Classification des sols Ȃ les classes A, B, C et D

Les sols sont classés d'après leur nature, leur état et leur comportement.

5.1.1 Paramètres de nature: Ce sont des paramètres intrinsèques ; ils ne varient pas, ou peu,

ni dans le temps ni au cours des différentes manipulations que subit le sol au cours de sa mise

en à—˜"‡. Les paramètres de nature considérés dans la classification des sols sont la

granularité, l'indice de plasticité et la valeur au bleu de méthylène du sol (déterminée sur la

fraction 0/50 mm). a) La granularité (P 94-056 et P 94-057) : Ȅ le Dmax : Dimension maximale des plus gros éléments contenus dans le sol. Seuil retenu: 50 mm. Cette valeur permet de distinguer les sols fins, sableux et graveleux 50 mm), des sols grossiers comportant des éléments blocailleux (> 50 mm). Cette valeur de 50 mm est aussi une valeur limite admise actuellement pour distinguer les sols pouvant être malaxés intimement avec un liant et constituer des couches de forme de qualité. Pour les sols de la classe C (sols comportant des fines et des gros éléments, voir tableau 3), deux sous-classes sont distinguées selon l'importance de la fraction 0/50 mm :

- la sous-classe C1 qui rassemble les matériaux à éléments "anguleux» possédant une

importante fraction 0/50 mm 60 à 80 %) et l'ensemble des matériaux à éléments

"roulés». Pour les sols de cette sous-classe, on considère que leur comportement est

assimilable à celui de leur fraction 0/50 mm qu'il suffit alors d'identifier,

- la sous-classe C2 qui comprend les matériaux à éléments anguleux possédant une faible

fraction 0/50 mm 60 à 80 %), pour lesquels il n'est plus admissible d'assimiler leur comportement à celui de leur fraction 0/50 mm (les essais doivent, dans ce cas, être réalisés sur la totalité du matériau). Pour tenir compte des caractéristiques de la fraction 0/50 mm, l'identification des sols de la

classe C est précisée à l'aide d'un double symbole du type C1 Ai, C1 Bi, C2 Ai ou C2 Bi, Ai ou Bi

étant la classe de la fraction 0/50 mm du matériau considéré. Ȅ tamisat à 80 Ɋm (ou pourcentage de fines) : Ce paramètre permet de distinguer les sols riches en fines des sols sableux et graveleux, et dans une large mesure d'évaluer leur degré de sensibilité à l'eau.

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TP 0 : Introduction et définitions

9

Seuils retenus :

35 % : au-delà de 35 % de tamisat à 80 Ɋm, les sols ont un comportement assimilable à

celui de leur fraction fine.

12 % : c'est un seuil conventionnel permettant d'établir une distinction entre les

matériaux sableux et graveleux pauvres ou riches en fines.

Ȅ tamisat a 2 mm : Ce paramètre permet d'établir la distinction entre les sols à

tendance sableuse et les sols à tendance graveleuse.

Seuil retenu :

70 %. Ce seuil permet de distinguer les sols sableux (plus de 70 % de tamisat à 2 mm)

des sols graveleux (moins de 70 % de tamisat à 2 mm).

b) L'indice de plasticité Ip (P 94-051) : ce paramètre caractérise l'argilosité des sols. Son

interprétation est d'autant plus fiable que la proportion pondérale de la fraction 0/400 Ɋm

(fraction servant à l'essai), contenue dans le sol étudié est importante et que l'argilosité de

cette fraction est grande.

Seuils retenus :

12 : limite supérieure des sols faiblement argileux ;

25 : limite supérieure des sols moyennement argileux ;

40 : limite entre les sols argileux et très argileux.

autre paramètre permettant de caractériser l'argilosité (ou la propreté) d'un sol. Ce

paramètre représente la quantité de bleu de méthylène pouvant s'adsorber sur les surfaces

externes et internes des particules du sol.

En pratique on détermine la VBS à partir de l'essai au bleu de méthylène à la tache (P 94-068)

sur une fraction 0/2 mm ; la valeur trouvée est alors rapportée à la fraction 0/50 mm par une

règle de proportionnalité. résistance en traction après immersion. Seuils retenus (La VBS s'exprime en grammes de bleu pour 100 g de sol) :

0.1 : seuil en dessous duquel on peut considérer que le sol est insensible à l'eau. Ce

critère doit cependant être complété par la vérification du tamisat à 80 Ɋm qui doit

être 12 % ;

0.2 : seuil au-dessus duquel apparaît à coup sûr la sensibilité à l'eau ;

1.5 : seuil distinguant les sols sablo-limoneux des sols sablo-argileux ;

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TP 0 : Introduction et définitions

10

2.5 : seuil distinguant les sols limoneux peu plastiques des sols limoneux de plasticité

moyenne ;

6 : seuil distinguant les sols limoneux des sols argileux ;

8 : seuil distinguant les sols argileux des sols très argileux.

5.1.2 Paramètres de comportement mécanique

L'introduction dans la classification de ces paramètres résulte du fait que des sols de nature comparable peuvent se comporter de manière relativement différente sous l'action des

sollicitations subies au cours de leur misé en à—˜"‡ ou sous la circulation des engins de

transport.

Les paramètres de comportement mécanique considérés dans la classification des sols sont la

valeur Los Angeles (LA) (P 18-573) et la valeur micro-Deval en présence d'eau (MDE) (P 18-

572), ou la valeur de friabilité des sables (FS) pour les sols sableux (P 18-576).

Seuils retenus :

45 pour les valeurs LA et MDE ;

Pour les valeurs FS

5.1.3 Paramètres d'état : Il s'agit des paramètres qui ne sont pas propres au sol, mais

fonction de l'environnement dans lequel il se trouve.

Pour les sols, le seul paramètre d'état considéré dans la présente classification est l'état

hydrique ; son importance est capitale vis-à-vis de tous les problèmes de remblai et de couche de forme. a) Différents états hydriques considérés :

États hydriques :

très humide (th) ; humide (h) ; moyen (m) ; sec (s) ; très sec (ts). b) Paramètres utilisés pour caractériser l'état hydrique :

La présente classification retenir pour caractériser l'état hydrique d'un sol, l'un ou l'autre des

trois paramètres suivants : la position de sa teneur en eau naturelle (Wn), (fraction 0/20 du matériau) par rapport à sa teneur en eau à l'Optimum Proctor Normal (WOPN) (voir P 94-050 et P 94-093) exprimée par le rapport :

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TP 0 : Introduction et définitions

11 la position de sa teneur en eau naturelle (Wn) par rapport à ses limites d´Atterberg (WL et WP) qui s´exprime par l´indice de consistance Ic (P 94-051) : PL nL CWW WWI l´indice portant immédiat (IPI) du sol à sa teneur en eau naturelle (voir P 94-078) qui exprime la valeur du poinçonnement CBR mesurée sans surcharges ni immersion sur une éprouvette de sol compacté à l´énergie Proctor Normal.

traduit concrètement les difficultés de circulation des engins. En revanche, il perd sa

signification dans les états (s) et (ts).

Seuils retenus : ils sont détaillés dans les tableaux de la classification des sols figurant au

paragraphe 5.1.4.

5.1.4 Tableaux de classification des sols

Les tableaux 1, 2, 3, 4 ci-après définissent la classification des sols répartis entre quatre

classes : -tableau 1 : Classe A - Sols fins ; -tableau 2 : Classe B - Sols sableux et graveleux avec fines ; -tableau 3 : Classe C - Sols comportant des fines et des gros éléments ; -tableau 4 : Classe D - Sols insensibles à l´eau. OPN n W W

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TP 0 : Introduction et définitions

12 (Selon la norme NF P 11 -300)

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TP 0 : Introduction et définitions

13 (Selon la norme NF P 11 -300)

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TP 0 : Introduction et définitions

14

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TP 0 : Introduction et définitions

15 (Selon la norme NF P 11 -300)

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TP 0 : Introduction et définitions

16 (Selon la norme NF P 11 -300)

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TP 1 : Essai au bleu de méthylène

17 TP 1 : Mise en évidence des argiles par l'essai au bleu de méthylène dit essai à la tache (Selon la norme NF P 94-068)

1 Introduction

Le présent TP a pour objet de préciser la méthode de détermination de la valeur de bleu de

méthylène d'un sol ou d'un matériau rocheux au moyen de l'essai au bleu de méthylène "à la

tâche». La valeur de bleu de méthylène d'un sol (VBS) mesure la capacité d'adsorption d'un

sol ou d'un matériau rocheux. Elle constitue un des paramètres d'identification de la

classification des sols.

2 But de l'essai

Les minéraux argileux présents dans les sols sont principalement issus de l'altération physico-

chimique des roches. La structure cristalline feuilletée des argiles leur confère un ensemble de

propriétés de comportement lié à leur affinité pour l'eau (appelée activité), ce qui entraîne

les phénomènes de gonflements, de plasticité et de cohésion constatés sur ces sols.

L'essai au bleu de méthylène permet d'apprécier globalement l'activité de la fraction argileuse

d'un sol en mesurant la surface interne et externe des grains argileux. Pour ce faire, on fixe,

sur les grains d'argile, des molécules de bleu de méthylène et par un test simple, on évalue la

quantité de bleu fixé. On en déduit la valeur au bleu du sol où VBS ; qui est un indicateur

essentiel dans la classification des sols concernés pour les travaux de terrassements et les sols destinés au assises des chaussés ...

4 Équipement nécessaire

- Balance de portée suffisante d'une précision relative de

0.1 % ;

- Chronomètre ou équivalent indiquant la seconde ; - Tamis maille carrée d'ouverture 5 mm ; - Bécher plastique ou en verre ; - Un agitateur mécanique à ailettes ayant une vitesse de rotation couvrant au moins la plage de 400 tr/min à 700 tr/min. Le diamètre des ailettes est compris entre 70 mm et 80 mm. La forme et les dimensions des ailettes doivent permettre une mise en mouvement de la totalité des

Fig 1.1. Matériel nécessaire pour

un essai au bleu de méthylène

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TP 1 : Essai au bleu de méthylène

18 particules du sol ; - un récipient cylindrique (en verre, plastique, métal inoxydable) d'une capacité minimale de 3000 cm3 et de diamètre intérieur (155 ± 10) mm (Fig 1.1.); - Burette de 50 ml, ou une burette automatique, graduée en 1/10e ml ; - Papier filtre blanc de masse surfacique (95 ± 5) g/m², d'épaisseur (0.2 ± 0.02) mm, de vitesse de filtration (75 ± 10) s pour 100 ml (selon la méthode ASTM) et de diamètre de rétention (8 ± 5) Ɋm ; - Baguette de verre de 8 mm de diamètre et 300 mm environ de longueur ;

- Solution de bleu de méthylène qualité médicinale à 10 g/l plus ou moins 0.01 g/l (durée

d'utilisation : 1 mois maximum) ; - Eau déminéralisée ou distillée.

5 Conduite de l'essai

5.1. Préparation de l'échantillon

Le prélèvement nécessaire à l'essai est fonction du diamètre Dmax du matériau : - Si Dmax est supérieur à 50 mm : prélever 10 kg de sa fraction 0/50 mm et opérer tel qu'indiqué ci-dessous (Dmax compris entre 5 mm et 50 mm) ; - Dmax est compris entre 5 mm et 50 mm : prélever une masse humide, m, telle que m >

200*Dmax (m en grammes et Dmax en mm). En extraire la fraction 0/5 mm par tamisage (et

par lavage si nécessaire). Déterminer la proportion pondérale " C » de la fraction 0/5 mm

sèche contenue dans le matériau (ou dans la fraction 0/50 mm lorsque Dmax > 50 mm), et procéder tel qu'indiqué ci-dessous (Dmax < 5 mm) ;

- Si Dmax est inférieur à 5 mm : prélever une masse humide, m, telle que m > 200 Dmax. Après

quartage, préparer trois prises d'essai de 30 à 60 g pour des sols très argileux à argileux

et supérieure à 60 g pour des sols moyennement à peu argileux. La première prise d'essai de masse mh1 est utilisée pour la détermination de la valeur au bleu de méthylène. La

deuxième, de masse mh2 sert à déterminer la teneur en eau de l'échantillon d'essai, tandis

que la troisième, de masse mh3, sert à faire face à l'éventualité d'une deuxième

détermination de la valeur de bleu. L'essai est donc effectué sur la fraction granulométrique 0/5 mm du matériau. En effet, ce

sont principalement les éléments les plus fins (inférieurs à 2 Ɋm) qui contiennent la fraction

argileuse. Celle-ci donne l'essentiel de la réaction au bleu de méthylène et exprime donc de

manière quantifiée la sensibilité du sol à l'eau.

L'échantillon de masse mh1 est mis à tremper dans 500 ml d'eau déminéralisée et dispersé

avec un agitateur à ailettes tournant à 700 ± 100 tr/min pendant au moins cinq minutes, et

jusqu'à disparition de tout agglomérat de matériaux. Le tout est maintenu en agitation

permanente, pendant toute la durée de l'essai, à une vitesse de 400 ± 100 tr/min.

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TP 1 : Essai au bleu de méthylène

19

5.2. Test de la tâche

Le dosage consiste à injecter successivement des doses bien déterminées de bleu de

méthylène dans la suspension de sol, jusqu'à atteindre la saturation des particules d'argile. Le

test de la tache permet de repérer l'instant de cette saturation.

On prélève une goutte de liquide dans le bécher contenant le sol imbibé de bleu, et on dépose

celle-ci sur le papier filtre maintenu horizontalement en l'air (diamètre du dépôt compris entre 8 et 12 mm).

Deux cas sont possibles (Fig. 1.2.):

pour le confirmer ;

on ajoute du bleu de méthylène par prises de 5 cm3 Œ—•“—ǯ ...‡ que le test soit positif.

Cinématique du dosage Commentaires

1. Ajout de 5 cm3 de bleu puis aller en 2. 1ère phase : addition de bleu de

méthylène par pas grossier (5 cm3) suivi du test de la tache au bout de 1 min ± 10 s.

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TP 1 : Essai au bleu de méthylène

20

2. Test de la tache au bout de 1 min t 10 s :

- Si test négatif, retour en 1 ; - Si test positif, aller en 5.

Si le test est positif avec moins de 10 cm3 de

bleu de méthylène, recommencer l'essai avec une prise d'essai plus importante.

3. Ajout de 2 cm3 de bleu puis aller en 4. 2ème phase : au premier test immédiat

positif, on ajoute le bleu par pas fin (2 cm3) car la suspension est en voie de saturation.

4. Test immédiat de la tache après 1 min :

- Si test négatif, retour en 3 ; - Si test positif, aller en 5.

5. Effectuer 5 fois la confirmation du test

toutes les minutes pendant 5 minutes : - Si test négatif, retour en 3 ; - Si test positif, fin du dosage (Fig. 1.3.).

3ème phase : confirmation du test positif

pendant 5 minutes. Fig. 1.3. Essai au bleu de méthylène - Vue du papier filtre et des tâches auréolées

6 Expression des résultats

- Teneur en eau de l'échantillon : 2 22
g gh m mmw

Masse sèche de la prise d'essai :

w mmh 1 1 0 -Masse de bleu introduite (solution à 10 g/l) : B = 0.01. V

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TP 1 : Essai au bleu de méthylène

21
- Valeur de bleu pour les matériaux tels que Dmax < 5 mm : 100.
0m BVBS -Valeur de bleu pour les matériaux tels que Dmax > 5 mm : 100..
0 Cm BVBS Dans les deux cas, la valeur de bleu du sol, VBS, est exprimée en grammes de bleu pour 100 g de matériau sec.

La valeur de bleu quantifie ainsi le degré d'argilosité du sol. Il constitue l'un des paramètres

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