Propriétés Physiques des Granulats

Les granulats : des matériaux indispensables pour le génie civil

Composants essentiels des bétons et des chaussées
Propriétés physiques déterminantes pour la qualité des ouvrages
Une grande diversité de types et d’origines

Les granulats sont des matériaux granulaires utilisés dans la construction, provenant de roches massives ou de produits recyclés. Leurs propriétés physiques jouent un rôle clé dans la performance et la durabilité des ouvrages en béton et des chaussées. Découvrons ensemble les caractéristiques de ces matériaux indispensables au génie civil.

Les granulats représentent environ 80% du volume des bétons et sont donc essentiels pour la réalisation de tous types de bâtiments et d’infrastructures. Mélangés au ciment et à l’eau, ils forment un matériau composite aux propriétés remarquables. Les techniques de formulation des bétons font appel à une combinaison optimisée de sables, gravillons et de liants pour obtenir les performances souhaitées en termes de résistance, de durabilité et de maniabilité.

L’extraction des granulats naturels se fait dans des carrières, exploitant des gisements de roche massive. Les techniques d’extraction et de concassage permettent d’obtenir une large gamme de granulométries, adaptées aux différents usages. Les granulats jouent également un rôle crucial dans les travaux de terrassement et de génie civil, en tant que matériaux de remblai ou de couche de forme.

La maîtrise des propriétés des granulats est un enjeu majeur pour les professionnels du BTP. Les caractéristiques géométriques, comme la forme et la granulométrie, influencent directement la compacité et la maniabilité des bétons. Les propriétés mécaniques, telles que la résistance à la fragmentation et à l’usure, conditionnent la durabilité des ouvrages. Les granulats doivent également être compatibles avec les liants utilisés, qu’il s’agisse de ciment pour les bétons ou de bitume pour les enrobés.

Le choix des granulats doit aussi prendre en compte des critères de durabilité et d’impact environnemental. Les ressources en granulats naturels étant limitées, l’utilisation de granulats recyclés et de sous-produits industriels devient une alternative de plus en plus prisée. Ces matériaux permettent de réduire la pression sur les gisements naturels tout en valorisant les déchets de construction et de démolition.

Les acteurs du génie civil et du bâtiment ont donc tout intérêt à approfondir leur connaissance des granulats, de leur diversité et de leurs propriétés. Cette expertise est essentielle pour concevoir et réaliser des ouvrages performants, durables et respectueux de l’environnement. En maîtrisant l’art de sélectionner et d’assembler ces précieux grains de roche, les professionnels du BTP contribuent à bâtir un cadre de vie de qualité, pour aujourd’hui et pour les générations futures.

Types de granulats

Granulats naturels

Roches magmatiques

Les roches magmatiques comme le granite ou le basalte sont extraites de carrières et concassées pour obtenir des granulats aux propriétés mécaniques élevées, idéales pour les bétons de structure.

Roches sédimentaires

Les roches sédimentaires telles que les calcaires et les grès fournissent des granulats abondants, avec une bonne résistance et une compatibilité avec les ciments.

Roches métamorphiques

Issues de la transformation de roches préexistantes, les roches métamorphiques comme les quartzites offrent des granulats très résistants à l’abrasion.

Granulats artificiels

Produits industriellement, les granulats artificiels comprennent des matériaux comme les laitiers de haut-fourneau, aux propriétés hydrauliques intéressantes pour les liants.

Granulats recyclés

Issus du recyclage des déchets du BTP, les granulats recyclés s’inscrivent dans une démarche d’économie circulaire et de préservation des ressources naturelles. Ils peuvent être utilisés en substitution partielle des granulats naturels dans certains bétons et techniques routières.

Caractéristiques physiques des granulats

Masse volumique

Masse volumique réelle

Rapport entre la masse des grains et leur volume, hors porosité. Une valeur élevée indique une densité importante.

Masse volumique apparente

Prend en compte le volume des pores accessibles à l’eau. Essentielle pour formuler des bétons aux propriétés contrôlées.

Absorption d’eau et porosité

Méthodes de mesure

L’absorption d’eau et la porosité des granulats sont évaluées selon des protocoles normalisés, par immersion et pesée hydrostatique.

Impact sur les performances des bétons

Une forte porosité peut affecter la maniabilité et la résistance des bétons, en modifiant la quantité d’eau efficace. Les granulats poreux peuvent également altérer la durabilité des ouvrages en facilitant la pénétration d’agents agressifs.

Résistance et durabilité

Résistance à la fragmentation

Testée par l’essai Los Angeles, elle traduit la capacité des granulats à résister aux chocs. Cruciale pour les bétons soumis à des contraintes mécaniques élevées.

Résistance au polissage

L’essai au tribomètre mesure la résistance des granulats au polissage, essentielle pour maintenir l’adhérence des chaussées.

Sensibilité au gel

La résistance des granulats aux cycles de gel-dégel est évaluée pour garantir la pérennité des ouvrages en environnement froid. Les granulats sensibles au gel peuvent subir des dégradations par éclatement de la roche.

Gélivité

Des granulats gélifs peuvent subir des dégradations par l’action du gel, compromettant l’intégrité des bétons. L’utilisation de granulats non gélifs est primordiale pour assurer la durabilité des ouvrages exposés.

Propriétés spécifiques aux applications

Utilisation dans les bétons

Granulats pour béton hydraulique

Les granulats destinés aux bétons hydrauliques doivent répondre à des exigences strictes en termes de propreté, de granulométrie et de résistance mécanique. Leur qualité est déterminante pour obtenir des bétons performants et durables.

Granulats pour mortiers

Les sables fins sont privilégiés pour la confection des mortiers, assurant une bonne maniabilité et une compacité optimale. La maîtrise de la granulométrie est essentielle pour obtenir des mortiers aux propriétés adaptées à chaque usage.

Utilisation dans les enrobés

Granulats pour couches de chaussées

Les granulats utilisés en couches de roulement doivent présenter une excellente résistance à l’usure et au polissage pour garantir la sécurité et le confort des usagers. Leur adhérence avec les liants bitumineux est également cruciale.

Granulats pour remblais

Pour les couches de fondation, les granulats doivent avoir une bonne portance et une insensibilité à l’eau pour assurer la stabilité de l’ouvrage. Les techniques de compactage permettent d’obtenir une densité optimale.

Normes et réglementation

Normes européennes et françaises

Spécifications d’usage

Les normes définissent les caractéristiques requises des granulats en fonction de leur destination : bétons, chaussées, etc. Elles fixent des seuils à respecter pour garantir la qualité et la sécurité des ouvrages.

Méthodes d’essai

Des protocoles d’essai standardisés permettent d’évaluer les propriétés des granulats de manière fiable et reproductible. Ces méthodes sont essentielles pour assurer la conformité des matériaux aux exigences normatives.

Contrôle qualité et certification

Méthodes de contrôle

Des contrôles réguliers sont effectués sur les granulats, de la carrière jusqu’à la mise en œuvre, pour s’assurer de leur conformité. Ces contrôles portent sur les caractéristiques géométriques, physiques et chimiques des granulats.

Labels de qualité

Des certifications comme la marque NF attestent de l’engagement des producteurs à fournir des granulats de haute qualité technique et environnementale. Ces labels valorisent les bonnes pratiques et rassurent les prescripteurs et utilisateurs.

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