HL2.1.3 Densité solide
IIL2.1.3.1 Principe
Au cours de notre étude, les mesures de densité solide ont été effectuées à l'aide du
"Pycnometer multivolume 1305". Le principe de fonctionnement de cet appareil repose sur la
loi des gaz parfaits : PV = nRT. Durant les essais, n, R et T sont des constantes. L'appareil est
constitué de deux enceintes de volume VI et V2 connus. Selon la quantité d'échantillon à
analyser, il existe des cellules de differentes tailles. Quelques grammes d'échantillon (We) sont
insérés dans la première enceinte. Après fermeture de la cellule, l'appareil injecte un volume Vh
d'hélium pour atteindre dans l'enceinte VI une pression PI. Lorsque la pression est stabilisée,
l'opérateur ouvre une vanne pour mettre les deux enceintes en liaison. Le nouveau volume est
donc V1+V2, et la pression chute de PI à P2.
En écrivant l'équation d'équilibre des gaz parfaits, on a :
PI VI = P2 (VI + V2) ; (la seule inconnue du problème est le volume Ve de l'échantillon).
Vl=Ve + Vh
=>
Pl(Ve + Vh) = P2 (Ve + Vh + V2)
=>
Ve (PI - P2) = Vh (P2 - PI) + V2P2
P2 *
V2
Ve =
. ± .-vh
(P1-P2)
We
MV =---Ve
(MV : masse volumique)
On détermine la densité du matériau étudié à partir du rapport entre la masse volumique
mesurée (MV) et la masse volumique de l'eau. Cette valeur s'exprime donc sans unité. Cet
appareil permet d'effectuer des mesures de densité très précises. Il est cependant important que
l'échantillon soit parfaitement sec. La présence d'une humidité résiduelle réduit le volume
d'hélium à introduire dans la cellule, et fausse la mesure. Dans ce cas, la multiplicité des
analyses conduit à l'élimination d'une partie de cette humidité à chaque nouvel essai, ce qui se
traduit par une divergence des valeurs de pression et de densité.
III.2.1,3.2 Résultats
Des analyses au pycnomètre multivolume (cellule de 35 cm3) ont permis de déterminer la
densité de la phase solide de la boue "composite" - 2.43 - et de toutes ses fractions
granulométriques. Seule la fraction supérieure à 500 pm et constituée essentiellement de
matières organiques n'a pas été étudiée. Les valeurs montrent une évolution en cloche de la
densité, avec un maximum de 2.56 pour les granulométries proches de 80 pm. Les fractions
grossières supérieures à 250 pm ont les densités les plus faibles, en raison d une forte
proportion de débris végétaux. En outre, la fraction inférieure à 20 pm est également peu
dense. Dans ce cas, c'est probablement la présence de matière organique et d'argile (densité de
la smectite = 2.3) qui en sont à l'origine. Toutes ces hypothèses seront confirmées par la suite
lors des analyses chimiques et minérales. Les résultats sont présentés sur la figure 4.
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IIL2.1.3.1 Principe
Au cours de notre étude, les mesures de densité solide ont été effectuées à l'aide du
"Pycnometer multivolume 1305". Le principe de fonctionnement de cet appareil repose sur la
loi des gaz parfaits : PV = nRT. Durant les essais, n, R et T sont des constantes. L'appareil est
constitué de deux enceintes de volume VI et V2 connus. Selon la quantité d'échantillon à
analyser, il existe des cellules de differentes tailles. Quelques grammes d'échantillon (We) sont
insérés dans la première enceinte. Après fermeture de la cellule, l'appareil injecte un volume Vh
d'hélium pour atteindre dans l'enceinte VI une pression PI. Lorsque la pression est stabilisée,
l'opérateur ouvre une vanne pour mettre les deux enceintes en liaison. Le nouveau volume est
donc V1+V2, et la pression chute de PI à P2.
En écrivant l'équation d'équilibre des gaz parfaits, on a :
PI VI = P2 (VI + V2) ; (la seule inconnue du problème est le volume Ve de l'échantillon).
Vl=Ve + Vh
=>
Pl(Ve + Vh) = P2 (Ve + Vh + V2)
=>
Ve (PI - P2) = Vh (P2 - PI) + V2P2
P2 *
V2
Ve =
. ± .-vh
(P1-P2)
We
MV =---Ve
(MV : masse volumique)
On détermine la densité du matériau étudié à partir du rapport entre la masse volumique
mesurée (MV) et la masse volumique de l'eau. Cette valeur s'exprime donc sans unité. Cet
appareil permet d'effectuer des mesures de densité très précises. Il est cependant important que
l'échantillon soit parfaitement sec. La présence d'une humidité résiduelle réduit le volume
d'hélium à introduire dans la cellule, et fausse la mesure. Dans ce cas, la multiplicité des
analyses conduit à l'élimination d'une partie de cette humidité à chaque nouvel essai, ce qui se
traduit par une divergence des valeurs de pression et de densité.
III.2.1,3.2 Résultats
Des analyses au pycnomètre multivolume (cellule de 35 cm3) ont permis de déterminer la
densité de la phase solide de la boue "composite" - 2.43 - et de toutes ses fractions
granulométriques. Seule la fraction supérieure à 500 pm et constituée essentiellement de
matières organiques n'a pas été étudiée. Les valeurs montrent une évolution en cloche de la
densité, avec un maximum de 2.56 pour les granulométries proches de 80 pm. Les fractions
grossières supérieures à 250 pm ont les densités les plus faibles, en raison d une forte
proportion de débris végétaux. En outre, la fraction inférieure à 20 pm est également peu
dense. Dans ce cas, c'est probablement la présence de matière organique et d'argile (densité de
la smectite = 2.3) qui en sont à l'origine. Toutes ces hypothèses seront confirmées par la suite
lors des analyses chimiques et minérales. Les résultats sont présentés sur la figure 4.
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