Analyse granulométrique – Granulométrie

Qu’est ce qu’une analyse granulométrique ?

La granulométrie correspond à l’étude statistique de la distribution de tailles des particules d’un échantillon solide, en poudre ou en suspension dans un liquide comme l’eau par exemple. La granulométrie est un paramètre physique qui permet de qualifier des échantillons de sol comme les argiles, les sédiments, les grains de sable ou de gravier, le limon, etc. Dans l’industrie, elle est souvent utilisée comme contrôle qualité ou pour la caractérisation d’applications ou de matériaux.

Quelle est l’unité d’une analyse granulométrique ?

Les unités utilisées pour dimensionner les particules sont le millimètre,  le micromètre et plus rarement le nanomètre.

Les dimensions caractéristiques mesurées sont le diamètre équivalent ou le diamètre de Féret.

La répartition des dimensions des particules présentes dans l’échantillon permet de définir sa classe dans une classification granulométrique.

Le résultat de l’analyse est presque toujours présenté sous la forme d’une distribution granulométrique (une courbe de type diagramme) qui représente la fraction volumique ou le pourcentage massique d’échantillon en fonction de la taille des particules. L’axe des diamètres du graphique est souvent présenté en échelle logarithmique de base 10 afin de faciliter son exploitation. La figure ci-dessus donne un exemple de distribution granulométrique d’un échantillon de poudre.

Quels sont les méthodes utilisées pour mesurer la granulométrie ?

Au laboratoire, la mesure de la granulométrie d’un échantillon peut être réalisée par différentes méthodes et équipements. Des normes techniques associées décrivent les protocoles d’essais suivis.

Le choix de la méthode granulométrie qui vous sera proposée sera celle la plus adaptée à vos échantillons et à vos enjeux

Mickaël Simond, Président et Directeur commercial, Calnesis

Analyse granulométrique par tamisage

La granulométrie par tamisage est la technique la plus simple à mettre en œuvre. Cette méthode consiste à utiliser des tamis ayant des mailles calibrées afin de quantifier la masse des particules d’un échantillon retenues par ces derniers. L’utilisation de tamis de différentes tailles permet de tracer la distribution de tailles de particules qui composent l’échantillon.

Le tamisage, en laboratoire, est généralement réalisé à l’aide de granulomètres spécifiques : les tamiseuses. Ces appareils mettent en œuvre une série de tamis superposés par maille décroissante. L’échantillon est placé dans le tamis le plus haut dont le diamètre de mailles est le plus important. L’appareil, en faisant vibrer la colonne de tamis, permet de faire descendre par gravitation les particules de l’échantillon de tamis en tamis, jusqu’à ce que l’ensemble des particules soient retenues. La pesée des tamis de mailles différentes permet alors de calculer la distribution granulométrique.

Lorsque les particules sont trop fines, leur poids ne leur permet pas de passer facilement d’un tamis à l’autre. Des appareils associent alors un balayage d’air ou de liquide (eau ou alcool) pour faciliter le passage des particules sur les tamis inférieurs.

Granulométrie laser par diffraction

Le principe d’un granulomètre laser est d’utiliser la diffraction de la lumière pour déterminer la taille des particules. L’appareil fait défiler à grande vitesse les particules de l’échantillon devant le laser dans un flux d’air ou de liquide. Des capteurs d’intensité permettent alors de déterminer en continu les angles de diffraction de la lumière. En effet, ces derniers dépendent directement des diamètres apparents des particules.

Analyse d’images : Microscopie optique ou électronique

La microscopie optique et la microscopie électronique à balayage (MEB) sont des méthodes basées sur l’acquisition d’images des particules contenues dans un échantillon. Des logiciels de traitement d’images permettent alors de compter et de mesurer les grains observés et de calculer une distribution de taille. D’autres paramètres peuvent également être observés grâce à ces méthodes, comme l’aspect ou la couleur des particules. Il est aussi possible de déterminer la nature chimique des particules quand leur nombre est restreint (MEB-EDX ou spectroscopie infra-rouge).

Analyse granulométrique par sédimentation et centrifugation

La méthode consiste à mettre en suspension les particules dans un fluide (si l’échantillon n’est pas lui-même une suspension) et à le laisser sédimenter ou le centrifuger. La mise en œuvre de la loi de Stokes permet alors de déterminer la taille des grains présent. Pour cela, les vitesses de chute des particules doivent être mesurées. La masse volumique des particules analysées et celle du fluide utilisé (ainsi que sa viscosité) doivent également être connue.