Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Ressource indispensable du génie civil, les granulats permettent notamment la formation du squelette des bétons hydrauliques ou encore l’ossature des couches de chaussées. Cet article propose un examen complet des granulats, en présentant leurs origines et leurs caractéristiques. Les granulats peuvent être naturels, artificiels ou recyclés. Lorsqu'ils sont naturels, les granulats empruntent aux roches dont ils sont issus leurs propriétés et caractéristiques intrinsèques, qu'elles soient magmatiques, sédimentaires, métamorphiques. Mais, seuls les granulats possédant des performances géotechniques intéressantes sont valorisables.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pierre DUPONT : Ingénieur CNAM - Expert responsable du domaine des granulats au SETRA (Service d’Études Techniques des Routes et Autoroutes)
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Georges AUSSEDAT : Responsable des affaires techniques à l’Union Nationale des Producteurs de Granulats
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Yannick DESCANTES : Docteur en Génie Civil. Ingénieur des Travaux Publics de l’État - Responsable de l’activité essais de granulats au Laboratoire central des Ponts et Chaussées
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Jeanne-Sylvine GUEDON : Docteur en pétrographie-volcanologie. Ingénieur des Travaux Publics de l’État - Chef de la section Géologie, Mécanique des Roches et Géotechnique de l’Environnement au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées
INTRODUCTION
Les granulats constituent une matière première indispensable au bâtiment et au génie civil, sans laquelle la réalisation des ouvrages serait aujourd’hui impossible dans l’état actuel des techniques de construction. Ils forment notamment le squelette des bétons hydrauliques, l’ossature des couches de chaussées, et de leur qualité dépend en grande partie celle des logements, des ouvrages d’art et des routes.
Les granulats sont des matériaux granulaires de dimensions n’excédant pas 125 mm, auxquels s’ajoutent les enrochements de dimensions supérieures à 125 mm mais de masses inférieures ou égales à 15 t. Ils sont désignés par leur plus petite et plus grande dimensions d et D, l’intervalle d/D étant appelé classe granulaire. Cette désignation admet que les éléments puissent être retenus sur un tamis à mailles carrées d’ouverture D (tamis D) et que d’autres puissent passer au travers du tamis d, dans les limites normalisées permises.
Trois grandes familles de granulats sont ainsi définies :
-
les sables, où d = 0 et
;
-
les gravillons, où
et
;
-
les graves, où d = 0 et
.
Les fines constituent la fraction granulaire passant au travers du tamis de 0,063 mm.
Les granulats les plus couramment utilisés dans le bâtiment et le génie civil ont une masse volumique réelle comprise entre 2 et 3 Mg/m3.
Les normes européennes ont remplacé les normes françaises en juin 2004, concrétisant ainsi quinze ans de normalisation des granulats en Europe. Plusieurs nouveautés ont sensiblement modifié les habitudes mais se sont avérées sans incidence notable sur les bétons hydrauliques et les produits routiers : le remplacement des tamis à toile tissée par des tamis à tôle perforée à trous carrés pour les dimensions supérieures ou égales à 4 mm, la détermination des fines au tamis de 0,063 mm au lieu du tamis de 0,080 mm, etc.
Dans ce dossier [C 902v2], nous traitons des origines et des caractéristiques des granulats. Dans un deuxième dossier , nous traitons de la production des granulats, de la protection de l’environnement, de la maîtrise de la qualité, des spécifications d’usage et du marché des granulats en France.
Les normes, ouvrages à consulter et principaux fournisseurs sont regroupés en .
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Principales caractéristiques géotechniques des granulats et essais correspondants
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2. Propriétés des roches exploitées
Les granulats empruntent aux roches dont ils sont issus une grande partie de leurs propriétés et en particulier toutes leurs caractéristiques intrinsèques, c’est-à-dire celles qui dépendent de la composition minéralogique et de la texture pétrographique.
2.1 Minéraux de base
Les roches sont constituées par des assemblages de minéraux. Les minéraux les plus répandus dans l’écorce terrestre sont des silicates (environ 90 %). Le reste comprend des carbonates, des oxydes métalliques, des sulfates, des sulfures, etc.
HAUT DE PAGE
Les silicates sont essentiellement des arrangements géométriques d’ions oxygène, groupés par quatre autour d’ions silicium (tétraèdres). Des ions silicium sont parfois remplacés par des ions aluminium, l’équilibre des charges électriques étant alors assuré par des ions potassium, sodium, calcium, etc. Le type d’arrangement caractérise la famille à laquelle appartient le silicate. Les proportions d’ions silicium et aluminium, l’existence d’ions fer, magnésium, etc., introduisent des variétés plus ou moins différenciées au sein de chaque famille.
Le quartz est le représentant le plus commun de la silice. Il appartient à la famille des tectosilicates, à tétraèdres disposés en charpente. C’est un minéral inaltérable, très dur (dureté Vickers de 1 280 kg/mm2), incolore et à éclat gras. Il se trouve dans certaines roches magmatiques, dans des roches sédimentaires, où il est parfois le seul constituant, et dans des roches métamorphiques.
Il convient de préciser que l’essai Vickers consiste à faire pénétrer une pointe diamantée en forme de pyramide à base carrée dans une face du minéral étudié, et que la dureté Vickers est définie par le rapport de la charge appliquée à la surface de l’empreinte produite.
Les feldspaths sont aussi des tectosilicates. Ils sont potassiques (orthose, microcline, etc.), sodi-potassiques (anorthose), sodi-calciques (série isomorphe continue des plagioclases allant de l’albite à l’anorthite), ou moins riches en silice (feldspathoïdes)....
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DESCANTES (Y.), BLOT (G.), DUCASSOU (J.B.) - Vidéogranulomètre VDG 40 : Synthèse des recherches passées et perspectives. - Collection Études et Recherches des Laboratoires des Ponts et Chaussées, LCPC, Paris (2003).
-
(2) - BOUQUETY (M.N.) - Étude de la morphologie des granulats et caractérisation par ombroscopie. - Thèse de l’École Centrale et de l’Université de Nantes (2003).
-
(3) - DESCANTES (Y.), FOSSE (Y.), EHRET (G.) - Automated measurement of aggregate properties : Part 1 – Crushed and broken surfaces in coarse aggregate particles. - Materials and Structures (RILEM), vol. 39, no 1, p. 3-11 (2006).
-
(4) - DESCANTES (Y.), FOSSE (Y.), MILCENT (F.) - Automated measurement of railway ballast angularity. - Journal of Materials in Civil Engineering (ASCE), vol. 18, issue 4, p. 612-618 (2006).
-
(5) - LE ROUX (A.), THIÉBAUT (J.), GUÉDON (J.-S.), WACKENHEIM (C.) - Pétrographie appliquée à l’alcali-réaction. - Collection Études et Recherches des Laboratoires...
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