La diversité géologique du sous-sol français permet d’obtenir, à partir de roches très différentes, une grande variété de granulats. On distingue les principales roches suivantes :
Un granulat est constitué d’un ensemble de grains minéraux, qui selon sa dimension (comprise entre 0 et 125 mm) se situe dans l’une des 6 familles suivantes :
Les granulats sont utilisés pour la réalisation d’ouvrages de Génie Civil, de travaux routiers et de bâtiments. Ils sont obtenus :
Leurs natures, leurs formes et leurs caractéristiques varient en fonction des gisements et des techniques de production. La nature minérale des granulats est un critère fondamental pour son emploi, chaque roche possédant des caractéristiques intrinsèques spécifiques en termes de résistance mécanique et de tenue au gel, ainsi que des propriétés physico-chimiques et des propriétés chimiques.
Les granulats sont classés en fonction de leur granularité (distribution dimensionnelle des grains) déterminée par analyse granulométrique à l’aide de tamis. Un granulat est désigné par sa classe granulaire exprimée par le couple d/D ou 0/D avec :
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| Familles | Dimensions | Caractéristiques |
|---|---|---|
| Fillers | 0/D | D<2 mm avec au moins 85 % de passant à 1,25mm et 70 % de passant à 0,063 mm |
| Sablons | 0/D | D≤1 mm avec moins de 10 % de passant à 0,063 mm |
| Sables | 0/D | 0 mm < D≤ 4 mm |
| Graves | 0/D | D < 6.3 mm |
| Gravillons | d/D | d ≥ 2 mm et D ≤ 63 mm |
| Ballasts | d/D | d ≥ 31,5 mm et D = 50 ou 63 mm |
Il est possible de réaliser des mélanges de granulats pour obtenir des distributions granulaires adaptées à chaque utilisation. Les granulats sont considérés comme courant lorsque leur masse volumique est supérieure à 2 t/m3 et léger si elle est inférieure à 2 t/m3.
Les granulats sont utilisés :
Les granulats doivent répondre à des exigences et des critères de qualité et de régularité qui dépendent, d’une part, de la nature de la roche (résistance aux chocs et à l’usure, caractéristiques physico-chimiques,…) et, d’autre part, de caractéristiques physiques liées au processus d’élaboration des granulats (dimensions, formes, propreté,…).
Les granulats sont donc spécifiés par deux types de caractéristiques :
Les caractéristiques des granulats sont fonction de leur famille (gravillons, sables, sablons, fillers) et font l’objet de méthode d’essais et de détermination adaptée.
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Un granulat, en fonction de sa nature et de son origine, peut-être :
Les caractéristiques géométriques et de propreté des granulats dépendent du processus d’élaboration dans les installations de traitement.
Les granulats naturels sont issus de diverses roches :
Elles proviennent du refroidissement d’un magma préalablement fondu. Parmi les roches éruptives, on distingue :
Elles se forment à la surface de la terre par accumulation de sédiments. Elles résultent de l’érosion des roches éruptives ou des dépôts de sédiments marins. On les rencontre souvent sous la forme de roches meubles telles que les alluvions siliceuses, silico-calcaires ou calcaires. On distingue les roches sédimentaires :
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Elles se sont produites suite à des phénomènes tectoniques. Elles proviennent de la transformation des roches éruptives ou sédimentaires, sous l’action de la température, de la pression ou de l’apport de substances chimiques : quartzites, gneiss, schistes, micaschistes, marbres… Elles affleurent plus particulièrement dans les massifs montagneux anciens.
Les granulats naturels sont issus de roches meubles ou massives qui sont essentiellement constituées de silice, de silicate et de carbonate.
| Principal minéral | Exemples de roches |
|---|---|
| Silice | Quartz, granite, gneiss, grès, silex, chailles |
| Silicate | Feldspaths, micas, argile, diorites, gabbros, basaltes |
| Carbonate | Calcite, dolomite |
Les roches meubles (matériaux alluvionnaires) sont exploitées le long des fleuves et des rivières. Elles résultent du processus d’érosion, d’altération ou de sédimentation de roches massives. Les gisements alluvionnaires correspondent à des matériaux non consolidés, généralement déposés pendant l’ère quaternaire par les glaciers, les cours d’eau ou sur les fonds marins peu profonds (entre 10 et 30 m). Le site géographique le plus habituel est celui du lit ou de l’ancien lit d’une rivière. Leur granularité est fonction de leur position par rapport au cours du fleuve.
Les gisements des roches massives correspondent à une multitude de situations géologiques (couches plus ou moins épaisses, filons, épanchements volcaniques, massifs granitiques…) et à des localisations géographiques très différentes. L’exploitation de ces gisements se fait en carrières qui peuvent être implantées en plaine, sur un plateau, en montagne ou au bord d’une falaise.
Parmi les granulats naturels, les plus utilisés pour le béton proviennent de roches sédimentaires siliceuses ou calcaires, de roches métamorphiques telles que les quartzs et quartzites ou de roches éruptives telles que les basaltes, les granites et les porphyres.
On classe les granulats naturels en deux catégories :
| Types de roches massives | Exemple de famille de granulats |
|---|---|
| Roches magmatiques | Roches éruptives granites, rhyolites, porphyres, diorites, basaltes… |
| Roches sédimentaires | Grès, grès quartzites, silex, calcaires… |
| Roches métamorphiques | Gneiss, micaschistes, quartzites… |
On distingue plusieurs types de granulats artificiels qui peuvent être utilisés pour des usages spécifiques.
Le gravier, composant essentiel du béton, représente environ 60 à 75 % du volume du mélange final. Sa fonction principale est de donner de la consistance à la structure du béton, tout en réduisant le coût en remplaçant une partie du ciment, plus onéreux. Le gravier interagit avec le ciment, l’eau et le sable pour former une pâte cohérente qui durcit en béton.
Il existe différentes tailles de gravier pour béton. Les granulats sont des matériaux de construction inertes qui constituent de façon schématique le squelette du béton. Ils sont désignés par d et D qui représentent respectivement la plus petite et la plus grande des dimensions des grains constituant le granulat.
La taille des graviers influence le comportement du béton frais. À quantité de ciment égale, plus les graviers utilisés dans le béton sont gros, meilleure sera la résistance finale (mesurée conventionnellement à 28 jours) du béton. En effet, un petit gravier présente une surface spécifique (surface développée par ses grains) plus importante qu’un gros gravier. Il faudra donc plus de pâte de ciment (et donc plus de ciment) dans le béton pour enrober de manière convenable les petits graviers.
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