Échantillonnage et analyse granulométrique des granulats

Pourquoi échantillonnage et analyse granulométrique des granulats forment un seul travail

La seule manière de connaître la granularité réelle du matériau produit est de la mesurer, mais la justesse de cette mesure est limitée par la représentativité du prélèvement et non par la résolution de la balance. Échantillonnage et analyse granulométrique des granulats doivent donc se traiter comme une chaîne unique : un prélèvement mal fait donne un résultat faux même dans un laboratoire irréprochable, et ce résultat faux dérègle ensuite l'installation. L'erreur la plus fréquente sur le site est le seul seau pris à la pelle sur le flanc accessible du stock. Ce flanc est l'un des endroits les moins fiables du matériau, car les gros grains roulent le long de la pente pendant la mise en stock et s'accumulent en bas.

D'où vient le prélèvement

Le point le plus fiable est le matériau en mouvement. Des coupes prises à la décharge d'un convoyeur à bande avec un récipient ou une pelle de prélèvement traversant toute la largeur du flux sont plus représentatives que tout échantillon pris en surface d'un stock. Si la bande peut être arrêtée, la méthode la plus juste consiste à racler la totalité du matériau entre deux cadres posés à distance définie sur la bande. En prélevant sur flux, une seule coupe ne suffit pas ; plusieurs coupes prises à intervalles égaux au cours du poste sont réunies en un échantillon composite qui intègre la variation dans le temps.

Là où le stock est inévitable, trois règles sauvent le travail : prélever en au moins cinq points de hauteurs et d'orientations différentes, écarter à la pelle la couche superficielle à chaque point et prélever au-dessous, et réunir tous les incréments dans un même récipient. S'il faut prélever dans une benne de camion, la surface est nivelée et l'on creuse dans des zones distinctes du plateau.

Réduction de masse par quartage

L'échantillon composite venu du site dépasse souvent de plusieurs fois la masse requise par l'essai et ne peut pas être simplement écrémé. Deux voies sont admises pour la réduction : le diviseur à couloirs ou le quartage. Le quartage consiste à coner puis aplatir l'échantillon sur une surface propre et dure, à le partager en quatre quarts égaux, à écarter deux quarts opposés, à réunir les deux autres et à recommencer jusqu'à la masse voulue. Lorsque le matériau tend à se ségréger, séparer les quarts avec une croix en tôle ou en bois est nettement plus fiable que d'estimer la coupe à la pelle.

La prise d'essai suit la dimension maximale

Ces valeurs se retrouvent approximativement comme D divisé par dix, au carré, en kilogrammes : pour 32 mm ce calcul donne environ 10 kg et pour 16 mm environ 2,6 kg. Lorsque la masse volumique des grains dépasse nettement la plage habituelle, la masse est augmentée pour que le volume d'essai reste comparable. Réduire la prise d'essai est l'écart le plus courant et il déforme directement la partie grossière : sur un matériau 32 mm, une prise de 2 kg permet à la présence ou à l'absence d'un seul grain sur le tamis supérieur de déplacer le pourcentage de plusieurs points.

La limite de charge sur un tamis

Une seconde limite s'applique pendant l'analyse : à la fin du tamisage, la masse restée sur un tamis ne doit pas dépasser la surface du tamis multipliée par l'ouverture et divisée par deux cents. Au-delà, le tamis supérieur s'aveugle, les fractions fines ne passent plus et la granularité annoncée devient artificiellement grossière. Le remède consiste à tamiser la prise en deux ou trois lots plutôt qu'en une fois.

Calcul et tableau de résultat typique

Après tamisage, la masse restée sur chaque tamis est pesée, les fines du fond sont ajoutées et le total est comparé à la masse initiale. Si la perte dépasse nettement un pour cent, l'analyse est refaite. Le pourcentage de passant est ensuite calculé pour chaque tamis. Sur un produit 32 mm avec une prise de 10 kg, le résultat se présente ainsi :

D'un tel tableau on ne lit pas un chiffre isolé mais la forme de la courbe. Dans l'exemple, la moitié du matériau se situe sous 16 mm et la fraction inférieure à 0,063 mm reste sous le demi pour cent. Ce sont ces deux valeurs extrêmes qui décident de l'usage auquel la classe produite convient réellement.

Comment le résultat revient dans les réglages

Une analyse granulométrique n'est pas un rapport, c'est une consigne de réglage. Si la courbe sort plus grossière que prévu, le premier endroit à examiner est le crible lui-même : toile déchirée ou colmatée, inclinaison et amplitude, charge répartie sur la nappe. Si la fraction fine dépasse l'attendu, le réglage de l'étage tertiaire et le remplissage de son alimentation sont mis en cause. Un creux inattendu dans les fractions moyennes signifie que les réglages de deux étages successifs ne se recouvrent pas. L'effet du choix de nappe et de l'ouverture sur la courbe produit s'observe le plus vite sur un crible vibrant conventionnel, car changer une nappe déplace directement les points de rupture de la courbe.

Un enregistrement exploitable

Quatre informations figurent en tête de chaque analyse : le point de prélèvement, l'heure et le poste, les étages en marche à cet instant et l'origine du matériau d'alimentation. Sans ces quatre, les courbes ne se comparent pas. Deux prélèvements faits dans le même stock à une semaine d'intervalle différeront, et ce qui permet d'expliquer l'écart n'est pas la courbe mais ces quatre lignes. Dès que la discipline de mesure existe, l'analyse granulométrique devient le langage commun des décisions d'ingénierie minière, de la planification du gisement jusqu'à la spécification produit.

Pour déterminer quelle série de tamis et quelle fréquence de prélèvement conviennent à vos classes, nous pouvons reporter ensemble les points de mesure sur votre schéma de flux actuel.