Coefficient de filtration sur sable : fin, moyen et gros grain, calcul selon GOST

Qu'est-ce que la filtration sur sable ?

Il y a toujours un espace libre entre les grains de sable individuels. Par conséquent, si vous versez une certaine quantité d'eau sur le sable, celle-ci s'infiltrera entre les grains de sable et ne s'arrêtera que lorsqu'elle heurtera une surface plane et dure. En mesurant la vitesse à laquelle l'eau traverse la couche de sable, vous pouvez déterminer la valeur du coefficient de filtration. Pour la mesure, l'unité métrique "mètres par jour" est utilisée, indiquant quelle distance en mètres l'eau parcourra en 24 heures à travers différents types de sable - carrière, ensemencé, rivière, etc. Parfois, une unité de mesure est ajoutée, par exemple , sable kf 3 m par jour.

Types de sable et leur domaine d'utilisation

Après avoir déterminé la composition des grains selon le tableau, on trouve le type auquel appartient le sable :

• Module de grain 3 et supérieur - grosseur de grain grossier. Il est utilisé pour la préparation de mortier de béton de haute qualité, la production de tuiles et de bordures de trottoirs, d'anneaux pour un puits.
• Pour la granulométrie moyenne, la granulométrie caractéristique du sable est de 2,0 à 2,5. Il est utilisé pour la production de béton de classe B15.
• La grossièreté 1,5-2,0 correspond à la fraction fine du sable. Ce type de matériau convient à la construction de ponts (y compris leurs parties situées sous l'eau), à la fabrication de briques et de mortier.
• La granularité 1,0-1,5 caractérise une fraction très fine du sable utilisé pour la fabrication de substances finement dispersées.

L'utilisation de sable de fractions différentes dépend de ses caractéristiques. Une solution préparée à l'aide de ce matériau sera plus durable et fiable si le module est plus grand. Et en même temps, moins d'eau est nécessaire pour mélanger la composition.

Dans le même temps, on peut dire que plus la granularité est élevée, plus la plasticité de la solution préparée et sa viscosité sont mauvaises. Si un tel sable est utilisé, par exemple, pour une chape de sol dans le cadre d'un mortier de ciment, il sera alors pire de remplir l'espace entre les particules de pierre concassée ou de gravier

Par conséquent, il est très important de choisir la bonne taille de grain de sable en fonction du but de son utilisation.

calcul CF

Compte tenu de la demande constante de sable pour l'organisation de tout travail de construction - à la fois dans la construction et la réparation industrielles et individuelles - les caractéristiques de ce matériau de construction doivent être telles qu'elles offrent la qualité, la résistance, la filtration (CF) et d'autres paramètres les plus élevés possibles. .
Valeurs approximatives de KF de sable

CF est déterminé à l'aide de l'ensemble d'outils suivant :

1. Appareil KF-00M, qui se compose des composants suivants :
   1. Un tube de filtration (tube) d'une hauteur de plus de 100 mm, d'un diamètre de 5,65 cm.Le tube a un fond avec des perforations pour le passage du liquide.
   2. Manchon en maille d'acier pour la filtration des liquides.
   3. Réservoir en verre.
2. Balance électronique.
3. Chronomètre ou chronomètre.

Plus de détails sur l'expérience de mesure du CF du sable :

Du sable sec, qui doit être examiné, est versé dans le tube à essai de l'appareil KF-00M et un maillage avec des trous est fixé au fond du tube à essai. L'appareil est placé sur une surface horizontale, le sable dans le tube à essai doit être bien tassé. Pour ce faire, il est recouvert de petites portions et chaque portion est enfoncée séparément. Préparez trois portions ou plus au total.
Appareil pour déterminer l'absorption d'eau en laboratoire

La distance entre le bord supérieur du tube et le début du niveau de sable doit être mesurée, et si elle est supérieure à 100 mm, le sable est tassé en plus.Pour enquêter sur l'unité KF, ils commencent par verser de l'eau dans le tube à essai de manière à ce qu'elle soit à 0,5 cm au-dessus de zéro. Dès que le liquide commence à s'écouler par le fond perforé, le temps est mesuré avec un chronomètre jusqu'à la marque 50 mm - l'eau doit y descendre. Ajouter du liquide dans le tube à essai avec de l'eau quatre fois, de 5 mm chacune. Le résultat des mesures sera la moyenne arithmétique de toutes les mesures prises.

A l'issue de la recherche, la différence entre l'indice de densité du sable de carrière sec et sa densité limite ne doit pas être supérieure à 0,02 g/cm3. Pour la pose de la plate-forme, ils utilisent du sable lavé de rivière, de mer ou de carrière, car ces sables ont des paramètres de qualité améliorés et le matériau de construction lavé a également un meilleur nettoyage. En raison de la qualité du lavage, l'asphalte à base de ce sable sera plus résistant et la durée de son fonctionnement sera plus longue. Le sable extrait du fond de la mer n'est pas utilisé aussi souvent dans les travaux de construction et de réparation que le sable de rivière, car son coût est plus élevé. Le sable contenant des impuretés d'argile dans la construction est utilisé beaucoup moins souvent que d'autres matériaux en vrac, mais s'il est nettoyé (lavé et séché), la portée de son utilisation ne peut être limitée en raison du faible FC.

Extraction de sable de mer

Le sable sale extrait dans une carrière a un faible coefficient de filtration selon GOST - pas plus de 0,5-0,7 m / jour. Lorsqu'il est lavé, l'argile et les autres impuretés sont éliminées et de gros grains étrangers (pierre, granit ou pierre concassée) restent. Pour obtenir une qualité supérieure de ce sable, il doit non seulement être séché, mais également tamisé, après quoi il peut être utilisé en toute sécurité pour obtenir des solutions ou des mélanges de haute qualité. Le FC pour de tels sables s'avère élevé - ≤ 20 m3 / jour, car toutes les fractions et impuretés étrangères en sont éliminées par lavage et tamisage.

Tableau : coefficient de filtration du sol selon GOST

 
Extraction de sable de mer

Comment le module de taille du sable est-il déterminé ?

Pour calculer le module de finesse du sable, un échantillon pesant 2 kg est prélevé et séché à un état optimal. Ensuite, le sable est tamisé à travers des tamis d'un diamètre de 10 et 5 mm. En une minute, le tamis ne doit pas laisser passer plus d'un gramme d'échantillon.

Une fois le tamisage terminé, le tamis doit être secoué sur une feuille de papier blanc. Si, en même temps, il n'y a pratiquement pas de grains de sable sur le papier, le tamisage est considéré comme terminé. De plus, pour vérifier la composition du sable sans gravier, 1 000 grammes sont prélevés sur le matériau tamisé et tamisés à travers plusieurs tamis avec un diamètre de trou allant du maximum - 2,5 mm au minimum - 0,14 mm.

Comment calculer la densité apparente du sable?

Classes de sable conformément à GOST.

Pour effectuer de tels calculs de mesure, le sable est d'abord tamisé avec un tamis (0,5 cm). Ensuite, ils remplissent un récipient doseur (1 l). De plus, le sable doit y être versé librement à partir d'environ 0,1 m de manière à ce qu'un cône se forme sous le bord du navire. Ensuite, à l'aide d'une règle, la partie supérieure du cône est retirée, c'est-à-dire jusqu'aux bords. Séparément, il est nécessaire de peser le récipient avec et sans la substance. La formule suivante est utilisée pour calculer le facteur de densité : (poids à vide - poids plein) / volume du conteneur.

Ici, il convient immédiatement de préciser que de tels calculs ne sont effectués qu'avec les récipients de mesure qui ont initialement une certaine forme et taille, car cela affecte considérablement les résultats. Pour rendre ce problème plus facile à résoudre, il y a GOST.

La densité moyenne des substances est influencée non seulement par l'humidité, mais aussi par la présence de vides. Moins il y a d'espace entre les granules, plus cette caractéristique est élevée.

L'indicateur de densité moyenne pour chaque type de sable est différent: le chariot de quartz à l'état meuble a un indicateur de 1500-1550 kg / m³, tandis que s'il est compacté, la caractéristique passera à 1600-1700 kg / m³. S'il est prévu de mélanger du béton résistant au gel, l'un de ses composants sera du sable avec un coefficient de densité moyen accru.

L'utilisation de sable dans certaines parties de la structure de la route

Le sable de rivière pour la construction de routes est sélectionné en fonction des caractéristiques de conception de la structure. La route se compose de plusieurs parties, dans lesquelles une couche de sable est utilisée, le calcul est donc effectué séparément sur la base de la documentation du projet.

Un remplissage de sable est nécessaire :

• dans le coussin de sable et de gravier de la plate-forme, ce qui crée des conditions de dépréciation et de drainage partiel ;
• dans certains cas, une couche supplémentaire de sable est utilisée, ce qui compense les charges mécaniques élevées lors des changements de température et évacue l'humidité vers les couches inférieures du gâteau;
• du sable est versé dans les fossés de drainage latéraux, avec son aide, une partie de l'épaulement est formée, qui devrait recevoir et drainer l'eau s'écoulant de la surface de la toile;
• le sable est utilisé pour créer une base et un revêtement en béton bitumineux, tandis qu'il peut être utilisé en combinaison avec du gravier fin, avec des inclusions de galets de rivière.

Sur la base de la capacité du sable à laisser passer l'eau (coefficient de filtration), de sa densité lors du remplissage sans tassement (densité apparente), de la teneur en humidité normale au moment du remplissage (à moins de 10 %), du module de taille, il est possible de calculer le besoin de l'approvisionnement et la fourniture de sable pendant le processus de construction.

Module de taille et pureté du sable

Séparément, il convient de s'attarder sur le module de taille de sable pour la route - cet indicateur détermine la plupart des propriétés du coussin et du drainage. Dans l'écrasante majorité des cas, le sable d'origine fluviale est utilisé avec des granulométries comprises entre 1,7 et 2,2 mm, ce qui correspond aux critères de « granulométrie moyenne ». Les fractions plus petites conviennent à la fabrication de solutions de béton, les plus grosses sont envoyées pour remplir de grandes fondations pour les structures. Le sable de grade 2 répond aux exigences de base pour la construction de routes.

Un paramètre très grave reste la pureté du matériau, l'absence d'inclusions d'argile, car lorsqu'il est saturé d'eau, le sable contaminé par de l'argile peut modifier considérablement ses propriétés, ce qui entraînera une déformation de la partie chargée de la chaussée.

Les pré-requis techniques

La fabrication est effectuée conformément aux normes de la documentation technique, qui sont convenues avec l'entreprise et aux normes de la législation technique.

Selon la composition des grains, 2 catégories sont divisées :

1. Classe I - matériau de haute qualité, la fraction varie de grande à petite;
2. Grade II - sable, qui est de qualité quelque peu inférieure, mais a une plus grande variété de fractions, jusqu'au plus fin. Dans le même temps, l'épaisseur du grain est également déterminée, la classe comprend les fines et les très fines.

Module de taille

Le document régule la différence de sable par le module de taille (Mk), il régule aussi les quantités résiduelles de résidus après filtration, il peut prendre les indicateurs suivants :

Un accord préalable avec le fabricant peut indiquer que des écarts par rapport aux données normatives sont admissibles dans le sable de classe II, mais dans les 5%.

De plus, le document détermine le nombre de gros grains et de petits grains poussiéreux. Ainsi, pour être conforme à la norme, vous avez besoin de :

Détermination du coefficient de sable poussiéreux, de taille moyenne, etc. - essai de la méthode

Détermination du coefficient de filtration de la carrière, le sable de quartz est réalisée à l'aide d'une expérience particulière en utilisant les objets les plus simples. Ce test permet de connaître la profondeur à laquelle l'eau s'infiltre à travers une couche de sable en 24 heures.

Selon GOST 8736, cette méthode doit être effectuée à l'aide des outils suivants:

• Appareil KF-00M ;
• balances de laboratoire;

Balance de laboratoire

thermomètre électrique;

Thermomètre électrique

chronomètre.

Chronomètre

Le dispositif KF-00M est une structure constituée de :

• un tube de filtration d'une hauteur d'au moins 10 cm et d'un diamètre de 56,5 mm ;
• fond perforé avec trous;
• couplage avec des mailles en laiton.
• flacon doseur en verre.

La détermination du coefficient de filtration sur sable, selon GOST, est la suivante :

• le tube de mesure de l'appareil est rempli de matière sableuse ;
• le fond perforé et la maille en laiton sont fixés au tube de filtration. Vous devez d'abord mettre de la gaze imbibée d'eau sur le filet. L'appareil lui-même est installé sur une table ou toute autre surface plane ;
• Versez du sable dans un tube de mesure, puis tassez le matériau. N'oubliez pas de remplir le sable par lots, vous pouvez donc diviser le total par trois. Avant de charger le prochain lot, desserrez légèrement la couche supérieure de sable dans le tube avec un couteau ou tout autre objet pointu ;
• Ensuite, vous devez mesurer la distance entre le point extrême du tube de mesure et la surface du sable qu'il contient. Le niveau de sable peut ne pas toujours être le même, il est donc préférable de le mesurer en plusieurs points, puis de déterminer la moyenne ;
• si la distance s'avère être supérieure à dix centimètres, vous devez alors tasser un peu plus le sable.

À ce stade, l'étape préliminaire de préparation au test peut être considérée comme terminée. Ensuite, vous pouvez accéder directement à l'expérience elle-même, qui vous permet de déterminer le coefficient de filtration sur sable :

• le liquide doit être versé dans le tube de mesure jusqu'à un niveau de 5 mm au-dessus du repère zéro ;
• lorsque l'eau commence à s'infiltrer à travers le fond perforé, vous devez chronométrer l'heure avec un chronomètre.

Ces manipulations permettent de déterminer l'intervalle de temps pendant lequel le liquide descend en dessous du niveau de 5 cm, ce qui doit être répété au moins quatre fois, en versant à chaque fois de l'eau 5 millimètres plus haut.

N'oubliez pas qu'il est strictement interdit de laisser le liquide dans le tube descendre en dessous du niveau du sable. Sinon, toute l'expérience sera inutile.

GOST 25584 contient des informations sur le coefficient spécifique de sable pour chacun des types de ce matériau. En particulier, le coefficient de filtration du sable limoneux est de 0,1 à 2 mètres par jour. Il s'agit d'un chiffre très faible, par conséquent, la portée d'un tel matériel est extrêmement limitée.

Le GOST établi permet de simplifier considérablement la détermination du domaine d'utilisation d'un type particulier de sable. Ainsi, le sable de carrière a un faible taux de filtration, il ne peut donc être utilisé que pour les travaux de plâtrage, où ces indicateurs ne sont pas particulièrement importants.

Pour plus d'informations sur la détermination du coefficient de filtration sur sable, voir la vidéo :

Comment déterminer la taille?

Selon GOST 8736-2014, le module est mesuré à l'aide d'une méthode spéciale.

• Les grains de plus de 5 mm sont séparés d'un échantillon pesant 2 kg à l'aide de tamis.Selon les paramètres normatifs de la norme de l'État, la présence d'inclusions de gravier de dimensions supérieures à 10 mm dans un volume de 0,5% est autorisée dans les sables et les inclusions de 5,0 à 10,0 mm - dans les 10,0%;
• Les résidus pesant 1 kg sont passés alternativement à travers des tamis à mailles de 2,5 à 0,16 mm (5 tamis). Les parties de la masse en pourcentage de 1 kg, restant sur les tamis, sont enregistrées dans le tableau. Le processus de traitement se termine lorsque les grains de sable ne traversent plus les alvéoles.
• Le calcul de Mk est effectué selon la formule Mk = (Q2.5 + Q1.25 + Q0.63 + Q0.315 + Q0.16) / 100, où Q est les parties restantes sur 5 tamis en pourcentage de la masse totale.

Les données des résultats des mesures effectuées permettent de construire un graphique de la courbe de tamisage du sable, reflétant la granulométrie et donnant une image dans quelles compositions de béton il est optimal d'utiliser le matériau. Ainsi, si la courbe sur le graphique est située entre 2 lignes construites selon des indicateurs standards, alors le sable satisfait à la préparation de la solution de béton requise.

Au sens physique, la formule correspond à la définition du nombre moyen pondéré de grains d'une taille particulière par unité de masse en vrac. Plus le niveau de présence de particules à gros grains dans les échantillons est élevé, plus la valeur Mc est élevée.

Néanmoins, ce schéma n'est pas toujours vrai. Les experts notent que 2 lots de substrat fin avec des particules de tailles différentes peuvent avoir des valeurs Mc similaires. C'est pour cette raison que pour une description de haute qualité et plus précise des substances en vrac, en plus de Mk, elles sont guidées par d'autres paramètres :

• le niveau de distribution granulométrique ;
• le degré de présence d'éléments poussiéreux ;
• niveau de concentration d'éléments argileux;
• niveau d'inclusions d'impuretés mineures;
• niveau de densité apparente;
• indicateurs de densité de grains;
• le degré de teneur en inclusions biologiquement nocives ;
• le degré d'activité du radionucléide et des autres inclusions.

Vous pouvez découvrir comment se déroule la détermination du module de taille du sable dans la vidéo ci-dessous.