Géologie et production de granulats

Question 1

Qu’est-ce qu’un granulat

Answer 1

Matériau formé d’un ensemble de particules que l’on peut :
-Utiliser tel quel → routes, de digues, de barrages.
-Lier rigidement à l’aide d’un liant → béton,
enrobés bitumineux.

Question 2

Quels sont les types les plus communs de granulats ?

Answer 2

-Naturels: issus de gravières, sablières & carrières
-Artificiels: transformation thermique et mécanique de roches ou de minerais (légers)
-Recyclés: démolition d’ouvrages ou lorsqu’ils sont réutilisés
-Sable manufacturé: sable fabriqué en carrière (anguleux)

Question 3

Commentez en indiquant quels sont les principaux types de granulats que l’on peut rencontrer dans les trois grandes régions géologiques du Québec (Grenville)

Answer 3

-Principaux granulats: granite et gneiss, amphibolites et anorthosites
-Pierre architecturale (anorthosite)

Question 4

Commentez en indiquant quels sont les principaux types de granulats que l’on peut rencontrer dans les trois grandes régions géologiques du Québec (Partie Nord)

Answer 4

-Granulats surtout de
composition « granitique »

Question 5

Commentez en indiquant quels sont les principaux types de granulats que l’on peut rencontrer dans les trois grandes régions géologiques du Québec (Sous-province Abitibi)

Answer 5

-Volcaniques, métasédimentaires
-Amas granitoïdes et complexe anorthositiques
-Sable et gravier → lithique

Question 6

Commentez en indiquant quels sont les principaux types de granulats que l’on peut rencontrer dans les trois grandes régions géologiques du Québec (Basse-Terres du Saint-Laurent)

Answer 6

-Grande séquence de déposition post-marine*
-Calcaires et dolomies fortement exploités
-Intrusifs des (Montrégiennes) : Syénites, diorite, gabbro, granite
-Cornéennes
*Au contact même de l’intrusif
*Parfois une texture rubanée parallèle
au bord de celui-ci
*Dérivées de schistes; riche en micas (biotite)
et en feldspaths + sulfures

Question 7

Commentez en indiquant quels sont les principaux types de granulats que l’on peut rencontrer dans les trois grandes régions géologiques du Québec (Appalaches)

Answer 7

Géologie très variée (roches sédimentaires et volcaniques ± métamorphisées et intrusifs)
* Principales roches exploitées comme sources de granulats: grès, grauwackes, roches volcaniques
(andésites, basaltes, tuffs), schistes, ardoises et calcaires, quartizites
-Très difficile de faire conclusion variable des qualités de grannula

Question 8

En particulier, est-ce que les granulats produits dans les différentes régions des
Basses-Terres du Saint-Laurent montrent le même comportement (e.g. à Montréal,
Trois-Rivières, Québec)… expliquez en insistant sur l’aspect géologique ?

Answer 8

Étude lithostratigraphique (voir photo)
-Montréal : Calcaire, dolomie, et grès
-Québec: calcaire du groupe de Trenton plus haut en altitude ex pont rouge on est dans le sous groupe de Neuville
-Trois-Rivière : groupe de Trenton (sous-groupe de Deschambault - plus bas que Neuville)

Question 9

Certains marqueurs permettent de placer en relation, d’un point de vue stratigraphique, différentes carrières à travers différentes régions du Québec. Quels sont ces éléments, quelle est leur origine et pourquoi peuvent-ils servir à cette fin ?

Answer 9

-Lits-repères (K-bentonites)
-Sédimentation et altération de cendres volcaniques (transformer en argiles riche bleu en potassium)
-Éruption volcanique d’asser grande envergure
-Intercalés à des niveaux bien précis
-Aide à bien positionner les carrières

Question 10

Comment conditions de formation peuvent-elles influencer la qualité des dépôts de gravières, sablières comme matériaux de construction (relier mode de formation et composition du dépôt) ?

Answer 10

-Les dépôts fluviatiles, deltaïques et éoliens sont souvent trop bien triés (faut mélanger avec autres choses)
-Les dépôts marins littoraux peuvent contenir des éléments nuisibles (coquillages, sels)
-Fluvioglaciaires: granulométrie étalée, peu de
fines, pas de sel ni de coquillages friables… (Esker)

Question 11

Quels sont les meilleurs types de dépôts si on considère leur 1) facilité d’exploitation (coûts impliqués, difficultés d’exploitation), 2) la nature des matériaux granulaires produits ? Pourquoi ?

Answer 11

Gravière et sablière
-Source : Fluvioglaciaires (granulométrie étalée, peu de fines, pas de sel ni coquillages friables…)
-Conditions idéales → dépôts homogènes avec peu de variations latérales/verticales
-Risques réduits de variabilité du « produit »
associable à nature du dépôt
-Complexité de l’exploitation réduite

Question 12

Expliquez comment et pourquoi certaines caractéristiques géologiques d’une carrière peuvent/doivent influencer la façon dont une source de granulat sera exploitée et la
qualité des matériaux produits.

Answer 12

-Nature de la roche (composition, texture,
propriétés physiques, structure…)
-Variations stratigraphiques notables : exploitation devra s’adapter aux exigences de granulométrie et de performance
-Épaisseur et pendage des lits, structure, mor-terrain, modes de préparation des granulats (type de
concasseurs, configuration du circuit de
concassage, tamisage …)

Question 13

Quelles sont typiquement les différentes zones d’une source de matériaux granulaires ?

Answer 13

-Aire d’extraction
-Aire concassage
-Aire d’entreposage : Mor terrain
-Route avec chemin d’accès

Question 14

Expliquez sommairement les étapes typiques de la production des matériaux granulaires (dépôts de roches massives et dépôts meubles)

Answer 14

1. Forage-Sautage → 300-2000 mm (on doit bien connaitre dépôt-pas de trop gros bloc)- Obtention de matériaux bruts dédiés au concasseur
   primaire (carrière)
2. Primaire (< 2000 mm)
   * Préparation pour la prochaine étape
3. Secondaire (50 - 400 mm)
   * Stade intermédiaire; possiblement le stade final pour des
   petites opérations (gravières)
4. Tertiaire: (alimentation 0 - 100 mm)
   * Faible rapport de réduction; concentre sur la forme
   * Permet production de particules < 20 mm
5. Quaternaire (alimentation : < 20 mm)
   * Fabrication de sable manufacturé cubique

Question 15

Qu’est-ce qu’un « Grizzli »? Pourquoi l’utilise-t-on ?

Answer 15

-Précribleurs : avant concasseur pour éliminer matériel qui est déjà plus petit que après le tamisage
-Système de barres ou rails parallèles et espacés régulièrement montés sur bâti vibrant
-Avantages: augmente rendement du concasseur, diminue l’abrasion (les fines =abrasives), eliminer particules fragiles, terre, autres éléments de « moins bonne qualité »

Question 16

Qu’entend-on par usine d’élaboration ?

Answer 16

-Étape secondaire et tertiaire
-Transforme finalement les matériaux du poste primaire en produits finis
-Circuit ouvert : granulat 1x dans concasseur
-Circuit fermé : refus du crible supérieur : retourne au concasseur
-1 à 4 crible vibrant superposé (permet de classer)
-Transport en un poste (par convoyeur)
-Entreposage des granulats dans trémies ou air de stockage

Question 17

Quels sont les principaux types de concasseurs utilisés pour produire des matériaux granulaires ? Quel est leur mode d’action ? (Voir tableau résumer)

Answer 17

-Écrasement (mâchoire, giratoires) et à rouleaux ou par chocs et projection (percussion et marteaux)
* À mâchoires : Matériau écrasé entre deux mâchoires, l’une mobile l’autre fixe
* Gyratoires : Pièce broyante conique oscille à l’intérieur d’une pièce fixe, aussi conique, en roulant sur les matériaux → usure moindre
* À percussion et à marteau : Rotor tournant à grande vitesse et muni de pièces de choc fixes (concasseur à percussion) ou mobiles (concasseur à marteaux) qui projettent les matériaux sur des plaques de choc ou des enclumes fixes

Question 18

Est-ce que chaque type de concasseurs peut être utilisé à n’importe quelle étape de production des matériaux granulaires ? Pourquoi (expliquez en fonction des avantages d’un système par rapport à un autre) ?

Answer 18

Non
-À Mâchoir: concasseur primaire rapport de réduction (forme allongé)
-Gyratoires : plus grand volume de production que à mâchoire (Primaire, sec, tertiaire et quaternaires - dépend du réglage)
-À percussion et à marteaux : Généralement primaire et secondaire petit rapport de réduction, bonne cupidité
-Mateau: Tertiaires ou quaternaires, bonne cubidité

Question 19

Quelle est la fonction du tamisage ?

Answer 19

3 fonctions principales:
1. Empêcher que le matériel fin ne passe dans les concasseurs
2. Empêcher que le matériel de trop grande ou trop
petite taille ne passe à la prochaine étape
3. Produire des matériaux de dimensions précises
(Système à optimiser)

Question 20

Pourquoi faut-il laver les granulats ? Décrivez différents types de lavage ?

Answer 20

-Élimination des matières organiques, des
mottes d’argile, de la boue, des fines et du sel
-Particule indésirable mis en suspension et éliminées

Question 21

Quels sont les principaux appareils de manutention de matériaux granulaires ? Expliquez

Answer 21

-Camions: cas limités ou au moment de l’expédition des granulats.
-Convoyeurs (ou bandes transporteuses)
* «Sauterelle» fixe ou mobile: construction des piles de réserve
* Supports fixes: transport d’un poste à un autre

Question 22

Qu’entend-on par la mise en réserve ? Quelles sont les règles de base pour assurer une bonne mise en réserve ?

Answer 22

-Entreposage des différentes fractions
granulométriques dans des trémies ou des silos à la sortie des cribles
-Généralement de faible capacité
-Règle de base
*Minimiser la ségrégation et la dégradation :
mise en tas par sauterelle, circulation de véhicule lourd peut modifier granulométrie et polluer, éviter à la déverse, en palier
*Éviter la contamination (minimiser la ségrégation et la dégradation, éviter la contamination)

Question 23

Qu’est-ce que la ségrégation des matériaux granulaires ? Est-ce que tous les matériaux granulaires sont également susceptibles à la ségrégation ? Comment peut-on éviter ce phénomène ?

Answer 23

-Séparation des particules par grosseurs sous l’action de la gravité, du vent, etc.
-Granulats concassés subissent moins de ségrégation que ceux arrondies