Exam 2

Question 1

1. Quelles sont les propriétés des matériaux granulaires que l’on désire mesurer pour s’assurer d’un bon comportement des fondations et des revêtements de chaussées ?

Answer 1

1. Une bonne distribution granulométrique
2. Une forme (angularité) et la texture (rugosité et altération) adéquates
3. Bonne performance mécanique (résistance aux chocs et à l’abrasion)
4. Bonne résistance au gel-dégel
5. La présence de substances nuisibles
6. Stabilité volumétrique
7. Stabilité chimique

Question 2

2. Quelles sont les caractéristiques des granulats qui peuvent influencer la maniabilité du béton frais, et pourquoi ?

Answer 2

1. La dimension et distribution granulométrique
2. La forme des particules
3. La texture de surface

Une distribution unique (grains de même taille) permet d’avoir plus de pâte (ciment + eau) = colle, donc moins de vide. Le contenu en eau nécessaire pour permettre le béton d’être maniable dépend de la dimension nominale maximale des gros granulat (gg), de la distribution granulométrique du grg, de la forme et de la texture du gg et du gf.

Question 3

Propriétés recherchés pour les granulats de béton

Answer 3

Dur
Résistant
Durable
Pas de substances nuisible

Question 4

3. Comment calcule-t-on le module de finesse (MF) d’un granulat fin ? Au-delà de quel niveau de variation du module de finesse considère-t-on qu’il y a un problème ?

Answer 4

MF = [Somme (%retenu CUMULATIF)]÷[Somme (%retenu individuel (100))]

Le MF ne doit pas varier de plus ou moins 0,20 p/r au MF approuvé à l’origine.

Question 5

Quelle est la taille du gg et du gf?

Answer 5

gg = 280 à 5 mm
gf = 5mm à 80 µm

Question 6

4. La norme CSA définie deux catégories de MF. Quelles sont-elles ?

Answer 6

GF1 = 2,3 < MF < 3,1
GF2 = 3,3 MF < 4

Question 7

5. Une augmentation de la dimension maximale du gros granulat peut avoir quel genre de conséquences sur les propriétés ou les caractéristiques du béton ?

Answer 7

• Changement dans la demande en eau
• ségrégation
• uniformité du béton d’un lot à l’autre

Question 8

6. Quelle différence y-a-t-il entre la dimension maximale et la dimension nominale maximale d’un gros granulat ?

Answer 8

Dimension maximale: Plus petit tamis où tous les grains passent.

Dimension nominale maximale: La taille de tamis en dessous de la dimension maximale.

Question 9

8. Relier les exigences de dimension maximale d’un gros granulat aux caractéristiques des éléments de béton à construire. (VOIR IMAGE

Answer 9

Pour éviter l’accumulation ou l’obstruction de grains lors de la mise en place du béton et de causer problèmes comme des nids d’abeille, manque de consolidation et ségrégation, il faut s’assurer que la grosseur max des grains dans le béton avec armature soit inférieur à l’épaisseur de la peau de béton au-dessus des armatures. 1/5 de la largeur de l’unité de béton.

Le D max doit être inférieur au 1/3 de la dimension du tuyau de la pompe.

Pour les bétons haute résistance, le D max doit être plus petit

Pour une dalle, le Dmax doit être inférieur à l’épaisseur de la dalle pour assurer l’écoulement du béton et garder une peau de béton par-dessus celui-ci.

Question 10

9. Pourquoi est-il important de minimiser la quantité de particules fines < 80 µm (silts, argiles, poussières) au sein d’un granulat à béton ? Quelles sont les valeurs limites au niveau de la quantité de particules < 80 µm pour un granulat fin… un granulat grossier ?

Answer 10

• Augmente le besoin en eau ce qui influence la maniabilité
• Augmente la quantité de ciment
• Diminue résistance et adhérence à la surface des gros granulats (diminue la performance liant-granulat)

Valeur limite:

• gf (sable) : < 3%
• gg: < 1.5% (pierre concassée) et < 1% (gravier)

Question 11

10. Qu’est-ce que l’apport particulier, ou espéré, de l’essai au bleu de méthylène ?

Answer 11

But: Caractériser la fraction (sable) <5 mm dans un sable naturel.

Voir le potentiel de nocivité des fines.

On met le sable dans 100 ml d’eau et on ajoute 5 ml de bleu. On prend une goutte et on dépose sur un papier filtre. Si pas d’auréole –> test -. On refait le test en ajoutant du bleu jusqu’à ce que ca soit +.

Peu de gouttes = bon sable

Question 12

11. Comment définie-t-on une particule plate… une particule allongée ? Pourquoi est-il préférable de limiter leur quantité dans un matériau granulaire ?

Answer 12

Plate: Épaisseur faible p/r à la L et H

Allongée: Longueur > Épaisseur et H

Elles sont moins résistantes et sont propices à une orientation préférentielle dans le béton. Susceptible de se fragmenter lors des procédures de traitement et transport. Donnent un béton - résistant (surtour en flexion) et une + grande demande en eau ou en ciment (+maniable, mais trop)

Question 13

12. Quels sont les avantages et limitations d’utiliser des particules rugueuses et anguleuses comme granulats à béton ? … au niveau des fondations granulaires pour les chaussées ?

Answer 13

• Plus de contact entre les particules
• Plus grande résistance au mouvement
• Plus grande stabilité

Pour les chaussées: meilleur liaison pâte-granulat donc meilleur résistance en flexion

Question 14

13. Expliquer, de façon technique, i.e. en utilisant une terminologie appropriée, comment on mesure les proportions de particules plates, allongées, ou fragmentées dans un matériau granulaire.

Answer 14

x

Question 15

14. Comment peut-on quantifier l’angularité d’un granulat fin ? expliquer la procédure.

Answer 15

Essai du coefficient d’écoulement des sables. On mesure le temps que va prendre un volume donné de granulats pour s’écouler, sous vibrations, à travers une ouverture située à la base de la trémie conique de l’équipement utilisé pour l’essai.

Question 16

15. Quelles propriétés des granulats doit-on utiliser lors de la conception d’un mélange de béton ? Pourquoi ?

Answer 16

Densité relative et masse volumique:

Densité brute à sec: le volume inclut les pores

Densité brute SSS (Saturé surface sèche): dans l’état saturé mais superficiellement sec (pores remplis d’eau)

Densité apparente: le volume exclut les pores

Question 17

16. Quelles sont les différentes conditions des granulats en termes de leur contenu en humidité ?

Answer 17

• Séchés au four: pores vides ce qui permet de mesurer l’absorptivité
• Séchés à l’air: pores partiellement remplis donc elles sont un peu absorbantes (w % variable)
• Saturés, surface séchée: pores remplis sans excès d’eau de surface donc il n’y a pas d’échange d’humidité (SSS; calcul)
• Mouillés: le granulat est saturé avec un excès d’eau en surface (libre) ce qui apporte de l’eau au mélange.

Question 18

17. Quelle est l’utilité de la mesure de la masse volumique en vrac des granulats ?

Answer 18

Donne le % de vide pour le gg et le gf. Utile pour calculer la quantité de pâte pour le béton.

Question 19

18. (a) décrire l’impact négatif des substances nuisibles sur les caractéristiques/propriétés du béton ?

(b) expliquer sommairement avec la terminologie appropriée la façon dont on peut déterminer la présence différents types de substances nuisibles dans les granulats ?

Answer 19

(a) Les substances nuisibles comme les matières organiques peuvent:
- Interférer avec le processus d’hydratation
- Créer un délai dans le temps de prise du béton
- Diminuer la résistance
- Interagir avec la AC

Les Particules <80µm sont nocives car elles diminuent liasion pâte-granulat et augmente la quantité en eau.

Paticules légères: pop-ous, traces colorées à la surface du béton, interaction avec AC

Mottes d’argiles et particules friables: pop-outs, augmente teneur en eau, diminue résistance à l’abrasion.

(b)1 - Substance nuisible: MO –> Essai colométrique: Une solution de NaOH 3% est ajoutée à l’échantillon et est brassée. La solution repose pendant 24 hrs. On compare la couleur du liquide surnageant aux solutions étalonnées.
Si couleur + foncée > étalon, substance organique nuisible.
Combiné à l’essai de résistance sur mortier (évaluation de la résistance).
2 - Substance nuisble: Particules <80µm –> Essai de tamisage humide sur tamis de 80µm (plus précis que par tamisage sec). On pèse le granulat sec, on le recouvre d’eau et on agite. L’eau contenant les fines en suspension est versée un 2 tamis (1,25 mm et 80 µm) en agitant ceux-ci. On ajoute de l’eau jusqu’à ce qu’elle devienne limpide (transparente). Le granulat retenu sur les tamis est séché et pesé. On calcule la perte de masse su %<80µm.

3 - Bleu de méthylène
Caractériser la fraction <400µm dans un sable.
On met le sable dans 100 ml d’eau et on ajoute 5 ml de bleu. On prend une goutte et on dépose sur un papier filtre. Si pas d’auréole –> test -. On refait le test (après 5 minutes) en ajoutant du bleu jusqu’à ce que ca soit +.

Particules légères: Échantillon SSS, immersion dans liqueur D=2, agitation, prélèvement et séchage des particules flottantes. On calcule le % p/r au retenu du gg et du gf.

Argile et particules friables: on place ke granulat dans l’eau et on brise les particules à la main, séparation par tamis.

Question 20

19. Quelles sont les caractéristiques des roches potentiellement gélives ?

Answer 20

Particules gélives = propices au gel-dégel

Caractéristiques:

• matériaux poreux et absorbant -
• souvent riches en minéraux des argiles
• pores ni trop gros, ni trop petits
• porosité élevée (>1-2% de vide) et interconnectées
• quasi-saturée en eau (>85%)

Question 21

20. Quel est le mécanisme de formation des pop outs ?

Answer 21

Lors du gel, des forces agissent sur la particules et cause la fracturation de la peau de béton à la surface. C’est au niveau de la particule de la fissuration est provoqué.

Question 22

21. Quels sont les différents outils / différentes procédures permettant de prédire la performance des granulats face aux cycles de gel-dégel ? Être capable d’expliquer sommairement, mais avec un niveau technique suffisant, ces différentes procédures ?

Answer 22

• Expériences passées
• Éprouvettes de béton: cycles de gel-dégel. On mesure la détérioration par réduction du module dynamique, l’expansion linéaire et la perte de poids.
• Essai Micro-Deval
• Gel-dégel non confiné: chaque fraction est placée dans des bocaux et trempée 24 hrs dans une solution de NaCl. La solution est drainée. Les bocaux sont soumis à 5 cycles de gel et de dégel à T˚ et temps données. Les particules sont lavées, séchées et tamisées. On calcule la perte de masse pondérées p/r à la gradation originale.
• Essai de durabilité aux au MgSO4. Les granulats sont séparés par leur granulométrie. Soumis à 5 cycles de gel-dégel: Ils sont trempés dans une solution de MgSO4 16-18hrs à basse T˚. Séché à haute T˚ et refroidi à basse T˚. Ensuite, tamisage et on calcule la perte de chaque fraction granulométrique.
• Examen pétrographique

Question 23

22. Quel est le principe de l’essai de Durabilité au MgSO4 et pourquoi est-il souvent critiqué?

Answer 23

On évalue la qualité globale des granulats et de sa durabilité face aux intempéries (gel-dégel).

Faible taux de reproductibilité et de répétabilité. Plusieurs causes d’erreurs: propreté, saturation de la solution, lavage. L’essai évalue la durabilité globale, pas seulement celle du gel-dégel.

Question 24

23. Les matériaux granulaires sont soumis à des sollicitations mécaniques importantes, et ce autant avant la mise en œuvre pour l’application prévue, que lors de la performance en service. Donnez des exemples de telles sollicitations et le contexte dans lequel elles se produisent.

Answer 24

Avant mise en oeuvre:manutention et transport causant l’abrasion (frottement des particules)

Lors de l’application: compactage des granulats causant la fragmentation, l’abrasion et le malaxage.

En service: Fondation: si bonne compaction, peu de déplacement et d’usure. Couche de roulement: pression des pneus causant la fatigue, fragmentation, impact des crampons, frottement des pneus avec les fines(abrasion et polissage).

Question 25

24. Être capable de relier les propriétés des roches (minéralogie, texture et structure) et la performance des granulats face à des utilisations impliquant une bonne résistance à la fragmentation et à l’abrasion.

Answer 25

Minéralogie: La minéralogie des grains dictent la dureté et la tenacité des granulats. La présence d’altération ou de clivage peut affecter la résistance en créant des zones de faiblesse. Le contraste entre la dureté des grains peut entrainer le polissage.

Texture: la taille, la forme et l’enchevetrement dictent la force de cohésion entre les grains et influence la porosité.

Structure: L’orientation préférentielle des grains et la présence de discontinuités peuvent créer des plans de faiblesse qui affecte les bonnes propriétés de résistance.

Question 26

25. Être capable d’expliquer, de façon technique, le déroulement des essais Los Angeles et micro-Deval humide.

Answer 26

Mesure de la résistance à la fragmentation
LA: On met 5000g de granulat dans un tambour cylindrique avec des boulets d’acier. On fait le broyage à sec en faisant tourner 500 fois avec un taux de tours/min donné. On mesure le % des particules <1,7 mm

Mesure de la résistance à l’abrasion
MD: On met 500g de granulat fins avec 1500g de granulats grossiers dans une jarre cylindrique avec des billes d’acier. On fait le broyage en faisant tourner 2 hrs à un taux de tours/min donné. On mesure le % de particule <1,25mm

Question 27

26. Expliquez quels sont les facteurs influençant l’adhérence des chaussées ?

Answer 27

Interaction entre différents facteurs reliés aux:

• véhicule
• conditions de conduite
• revetement de la chaussée

Conditions atmosphérique:

• T air
• T sol
• présence d’eau

Caractéristique pneumatique:

• materiau, design
• dimension
• pression
• type
• usure

Caractéristique chaussée:

• irrégularité mégatexture
• irrégularité microtexture
• irrégularité macrotexture

Question 28

27. Comment mesure-t-on ces paramètres, autant sur le terrain qu’en laboratoire ?

Answer 28

Macrotexture

• Mesure volumétrique: tache de sable
• méthode profilométrique: RUGO ou TM2

microtexture
-dynamique: mesure Coefficient Friction Transversale et CFL

• stationnaire:
• CPP
• Pendule SRT

Question 29

28. Expliquez dans quelle mesure les caractéristiques géologiques, autant à l’échelle du territoire québécois que d’une source donnée, peut influencer le comportement des granulats dans différentes applications ?

Answer 29

La source change la composition, structure, minéralogie, dureté et plusieurs autres propriétés physiques.

Question 30

29. Dans quelle mesure le client peut-il contribuer au travail du pétrographe lors de l’examen pétrographique ?

Answer 30

Idéalement, le client devrait: informer le pétrographe des buts et des objectifs de l’analyse et du type de renseignements nécessaires à cette fin, mettre la documentation pertinente à la disposition du pétrographe (comme les résultats d’essais antérieurs). Il devrait suivre les conseils et s’en remettre au jugement du pétrographe (ampleur de l’analyse et types de méthodes à utiliser).

Question 31

30. Décrire les conditions idéales pour un programme d’échantillonnage d’une source de matériaux granulaires.

Answer 31

Il devrait être effectué par un laboratoire qualifié, un pétrographe ou un géologue devrait effectuer ou diriger l’échantillonnage. Fait tous les ans minimum ! Idéalement: échantillonnage en fonction de la disparité de la source pour prendre compte des changements significatifs en carrière, des changements des % des constituants des granulats. Rééchantillonnage et autres essais au besoin.

Question 32

31. Dans quelle(s) condition(s) voudra-t-on utiliser la méthode A ou la méthode B pour l’examen pétrographique selon la norme CSA A23.2-15A ?

Answer 32

Méthode A : analyse pétrographique détaillée.

Méthode B : niveau contrôle de la qualité. routine

Question 33

32. Quelles sont les principales caractéristiques physiques des roches qui doivent attirer l’attention du pétrographe lors de l’examen pétrographique ?

Answer 33

Dureté (au sens de friabilité ou fragilité) et la résistance à la fragmentation (marteau)

Question 34

33. Expliquez ce que peut offrir l’examen pétrographique dans le cas de la problématique de la réaction alcalis-granulats, de l’oxydation des sulfures de fer, de l’adhérence des chaussées. Détaillez en fonction des propriétés importantes et des diverses techniques à la disposition du pétrographe lors de son travail.

Answer 34

Permet d’identifier la présence des minéraux du granulats donc il est possible d’identifier de la dolomie ou des minéraux réactifs aux RAG. On peut également déceler la présence de sulfures dans le granulat très utile pour l’oxydation des sulfures de fer. Pour l’adhérence, le pétrographe est en mesure de déterminer l’angularité et potentiellement la micro-texture du granulat ce qui permet d’évaluer l’utilité du dit granulat pour les chaussées. Il peut aussi observer la porosité du granulat.

Question 35

35. Quels sont les principaux composants des MR (Matériaux recyclés) et comment les détermine-t-on ?

Answer 35

Particules recyclées d’enrobé bitumineux, de béton de ciment ou de granulats conventionnels. On les détermine avec la norme BNQ 2560-600 soit la classification MR (LC 21-901).

Question 36

37. Quelle différence existe-t-il entre les caractéristiques intrinsèques et de fabrication des matériaux granulaires ?

Answer 36

Les caractéristiques intrinsèques: propriétés intrinsèques des granulats e.g. résistance à la fragmentation et l’abrasion

Les caractéristiques de fabrication se rapportent à la forme et angularité des gg qui sont fonction du traitement ou du cheminement du granulat du dépôt naturel à sa forme en particules

Question 37

38. Expliquer sommairement le mode de production des granulats légers manufacturés en usine.

Answer 37

Les matéraiux de shale/argiles étant dans un silo de stockage sont amenés dans des tours de préchauffage et mis dans un four rotatif incliné. Les granulats se déplacent lentement vers une zone de brulage. Les particules deviennent visqueuses, attrapent des bulles d’air et développent une structure alvéolaire. Le clinker est alors transporté vers les zones de concassages et de tamisages.

Question 38

39. Expliquez trois applications de l’utilisation des granulats légers dans les travaux de génie civil.

Answer 38

1. Enrobés bitumineux: structure poreuse donne un meilleur rapport liant-granulat, bonne résistance au polissage
2. Horitculture: rétention d’eau, isolant thermique
3. Géotechnique: fondation routière, réduit les pressions latérales sur les murs de soutenement

Question 39

40. Quels pourraient être les avantages d’utiliser des bétons légers par exemple pour le remplacement de tabliers de ponts ou des constructions d’édifice étagés ?

Answer 39

Bonne résistance en compression. On peut faire les tabliers ou les sections d’autoroutes à remplacer à l’avance (préfabriquer) ce qui facilite l’installation et diminue considérablement le temps des travaux.

Question 40

41. Certains scientifiques parlent de internal curing lors de l’utilisation de granulats légers. Qu’est-ce que ce phénomène et qu’est-ce que cela apporte au béton ?

Answer 40

le béton est approvisionné en eau de l’intérieur par les particules de granulats léger qui ont absorbée de l’eau. Cela diminue grandement la perte d’eau ou d’humidité par séchage du béton et donc, le granulat donne une certaine quantité d’eau au béton durant son temps de cure.

Question 41

42. Quels sont les principaux constituants des MR et comment peut-on déterminer la composition d’un MR ?

Answer 41

résidus de béton, d’enrobés bitumineux et de granulats naturels

Question 42

1. À quoi peut-on attribuer les problèmes rencontrés dans la région de Montréal lorsqu’on parle des « cas de pyrite » ? Quels sont les types de matériaux impliqués ? Qu’est-ce qui différencie ces cas de ceux rencontrés dans la région de Québec ?

Answer 42

Problème de gonflement du matériel granulaire en dessous des dalles de béton (remblais sous-dalle)ou des plancher de béton. On les retrouve dans les shales et les calcaires argileux (roche sédimentaire). Gonflement entre les feuillets d’argile due à la pyrite framboidale.

Le cas de Québec est un gonflement des matériaux du roc en place. Ce sont les granulats au sein même des fondations de béton qui sont affecté par l’attaque sulfatique. La pyrrhotite dans les roches ignées réagit fortement avec les différentes sources de sulfate interne et l’air et l’eau.