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L'analyse granulométrique ou le test de gradation est une méthode importante pour évaluer la distribution de la taille des particules d'un matériau granulaire. La taille des particules influence les propriétés des matériaux telles que l'écoulement et le transport (pour les matériaux en vrac), la réactivité, l'abrasivité, la solubilité, le comportement d'extraction et de réaction, le goût, la compressibilité et bien d'autres encore. La détermination de la taille des particules est donc essentielle pour un large éventail d'industries, telles que l'alimentation, la construction, les plastiques, les cosmétiques et les produits pharmaceutiques, afin d'optimiser l'ingénierie des processus et de garantir la qualité et la sécurité des produits finaux.
Pour mesurer la distribution de la taille des particules, différentes méthodes et procédures peuvent être appliquées, en fonction du matériau de l'échantillon, de la taille des particules attendues et de la portée de l'examen. Il s'agit notamment de l'analyse directe d'images, statique (SIA) ou dynamique (DIA), de la diffusion statique de la lumière (SLS), également appelée diffraction laser (LD), de la diffusion dynamique de la lumière (DLS) et de l'analyse granulométrique. L'analyse granulométrique est la méthode traditionnelle et la plus utilisée pour mesurer la distribution de la taille des particules.
Pourquoi le pesage par tamisage est-il important ?
Les avantages de l'analyse granulométrique sont les suivants : elle est facile à utiliser, nécessite des coûts d'investissement minimes, offre des résultats précis et reproductibles dans un temps relativement court et permet de séparer les fractions granulométriques. La procédure d'analyse granulométrique par pesée différentielle est un processus fastidieux et sujet aux erreurs. L'utilisation d'une balance précise dotée de fonctions pratiques et d'une gestion numérique des données peut rapidement s'avérer payante.
Qu’est-ce qui rend nos maisons et nos bâtiments plus solides que de fragiles châteaux de sable ? L’un des matériaux de construction les plus durables est le béton. Il se compose de 60 à 80 % de sable et de gravier, les agrégats dits, ainsi que de ciment et d’eau. Le comportement d’écoulement et l’aptitude à la mise en œuvre du béton, ainsi que la résistance et la qualité du produit final, sont fortement influencés par la distribution de la taille des particules des agrégats dans le mélange. Une méthode courante pour tester la distribution de la taille des particules est l’analyse par tamisage. À titre d’exemple, dans cet essai, un échantillon d’agrégat céramique est passé à travers une série de tamis de différentes tailles de mailles, organisés du plus grand en haut au plus petit en bas. Après un tamisage approfondi, la quantité de particules retenues dans chaque tamis est pesée et la distribution de la taille des particules dans l’ensemble de l’échantillon est déterminée. L’analyse par tamisage, souvent appelée « granulométrie » ou « essai de classification granulométrique », est une méthode importante pour évaluer la distribution de la taille des particules des matériaux granulaires. La taille des particules influence des propriétés des matériaux comme l’écoulement et le transport, la réactivité, l’abrasivité, la solubilité, le comportement à l’extraction et à la réaction, le goût, la compressibilité, et bien d’autres encore. Elle est essentielle dans un large éventail de secteurs, tels que : l’alimentation, la construction, les plastiques, les cosmétiques, les produits pharmaceutiques. Elle est utilisée pour optimiser l’ingénierie des procédés et garantir la qualité et la sécurité du produit final. Boostez votre productivité de tamisage ! Automatisez vos flux de travail d’analyse par tamisage : faites des processus guidés et la gestion numérique des données une partie intégrante de tous vos pesages de tamisage ! 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Elle est utilisée pour optimiser l’ingénierie des procédés et garantir la qualité et la sécurité du produit final. Boostez votre productivité de tamisage ! Automatisez vos flux de travail d’analyse par tamisage : faites des processus guidés et la gestion numérique des données une partie intégrante de tous vos pesages de tamisage ! En savoir plus ici : https://www.mt.com/global/en/home/applications/Laboratory_weighing/sieve-analysis.html?cmp=smo_GLO_YT_LAB_OTH_Youtube_LAB_Mqp1FTeintk Découvrez les informations de METTLER TOLEDO sur l’analyse par tamisage : théorie, cas d’utilisation, flux de travail, conseils pratiques et bonnes pratiques, le tout au même endroit. Vous pouvez maintenant peser votre échantillon. L’assistance au pesage SmartTrack vous aide à peser exactement la quantité cible. Elle aide à éviter la surcharge du tamis et garantit des résultats précis. Poursuivez le tamisage de votre échantillon. Placez les tamis dans le secoueur et lancez l’opération. Les tamis avec leurs fractions de particules respectives sont repesés en ordre inverse sur la balance. Les résultats sont automatiquement capturés, transférés et stockés. Un signal sonore indique le tamis suivant. L’analyse par tamisage, souvent appelée « granulométrie » ou « essai de classification granulométrique », est une méthode importante pour évaluer la distribution de la taille des particules des matériaux granulaires. La taille des particules influence des propriétés des matériaux comme l’écoulement et le transport, la réactivité, l’abrasivité, la solubilité, le comportement à l’extraction et à la réaction, le goût, la compressibilité, et bien d’autres encore. Elle est essentielle dans un large éventail de secteurs, tels que : l’alimentation, la construction, les plastiques, les cosmétiques, les produits pharmaceutiques. Elle est utilisée pour optimiser l’ingénierie des procédés et garantir la qualité et la sécurité du produit final. Boostez votre productivité de tamisage ! 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Elle est essentielle dans un large éventail de secteurs, tels que : l’alimentation, la construction, les plastiques, les cosmétiques, les produits pharmaceutiques. Elle est utilisée pour optimiser l’ingénierie des procédés et garantir la qualité et la sécurité du produit final. Boostez votre productivité de tamisage ! Automatisez vos flux de travail d’analyse par tamisage : faites des processus guidés et la gestion numérique des données une partie intégrante de tous vos pesages de tamisage ! En savoir plus ici : https://www.mt.com/global/en/home/applications/Laboratory_weighing/sieve-analysis.html?cmp=smo_GLO_YT_LAB_OTH_Youtube_LAB_Mqp1FTeintk Découvrez la ressource complète de METTLER TOLEDO sur l’analyse par tamisage : théorie, cas d’utilisation, flux de travail et conseils pratiques, le tout au même endroit. 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Comment faire une analyse par tamisage
Regardez cette vidéo et découvrez pourquoi l'analyse granulométrique est si importante et comment procéder à une analyse granulométrique étape par étape.
L'impact de la distribution granulométrique peut être énorme et son analyse par tamisage est un processus fastidieux et sujet aux erreurs. Automatisez vos flux d'analyse granulométrique : faites des processus guidés et de la gestion numérique des données une partie intégrante de toutes vos pesées granulométriques !
Passez à l'une des sections suivantes pour en savoir plus :
Une pile de tamis se compose de plusieurs tamis empilés les uns sur les autres avec une taille de maille croissante, l'échantillon étant placé sur le tamis supérieur. Le tamisage est effectué jusqu'à ce que la masse de l'échantillon sur chaque tamis ne change pas (= masse constante). Chaque tamis est pesé et le volume de chaque fraction est calculé en pourcentage de poids, ce qui donne une distribution basée sur la masse.
Étapes de préparation 1. Élaboration de la méthode : en fonction du matériau à tester, choisissez une méthode normalisée appropriée, sélectionnez les tamis appropriés dans la pile afin de garantir une distribution uniforme sur chaque tamis et déterminez la quantité d'échantillon requise. Des essais préliminaires peuvent aider à spécifier ces paramètres 2. Préparation des tamis ou des piles, par exemple, enregistrement préalable des tamis (identification et poids à vide). 3. Échantillonnage 4. Préparation de l'échantillon, par exemple préséchage, conditionnement ou division de l'échantillon
Étapes de la pesée du tamis 5. Pesez les tamis vides, de bas en haut ou à partir du plateau (A), de la plus petite maille (B) à la plus grande (E) ; identifiez chaque tamis, soustrayez la tare. 6. Ajouter l'échantillon 7. Tamiser (manuellement ou à l'aide de la tamiseuse) 8. Pesez les fractions dans chaque tamis, de haut en bas ou de la plus grande à la plus petite taille de maille. 9. Analyse, évaluation et interprétation des résultats
Entretien de l'équipement Comme d'autres instruments de mesure de précision dans le laboratoire, les tamis de contrôle nécessitent un entretien régulier pour maintenir leur niveau de performance :
un nettoyage soigneux après chaque passage
des contrôles de performance avant l'utilisation et des contrôles de routine périodiques, par exemple des tests avec des échantillons d'essais d'aptitude.
l'étalonnage : L'étalonnage périodique et la recertification des tamis de contrôle (ASTM E11 ou ISO 3310-1).
Méthodes courantes d'analyse de la taille et de la distribution des particules
La méthode choisie pour déterminer la taille et la distribution des particules dépend de la substance cible et de la taille des particules attendues.
Méthodes d'analyse de la taille des particules :
Analyse par tamisage
Analyse d'image directe, statique (SIA) ou dynamique (DIA)
Diffusion statique de la lumière (SLS), également appelée diffraction laser (LD)
Diffusion dynamique de la lumière (DLS)
Méthodes d'analyse granulométrique
Rangers granulométriques typiques
Analyse par tamisage :
Tamisage à sec
Tamisage humide
Tamisage à jet d'air
40 μm-125 mm 20 μm-20 mm 10 μm-0,2 mm
Analyse statique de l'image (SIA)
0,5 μm-1,5 mm
Analyse dynamique de l'image (DIA)
1 μm-30 mm
Diffusion statique de la lumière (SLS) ou diffraction laser (LD)
10 nm-4 mm
Diffusion dynamique de la lumière (DLS)
1 nm-10 μm
L'analyse gran ulométrique est la méthode traditionnelle pour déterminer la distribution de la taille des particules. Les particules solides d'une taille allant de 125 mm à 20 μm peuvent être mesurées rapidement et efficacement par tamisage à sec ou humide à l'aide de tamis de contrôle standard.
L'analyse granulométrique est spécifiée dans un certain nombre de normes nationales et internationales en tant que méthode de test obligatoire pour une variété de processus analytiques et industriels. Une recherche rapide sur le mot-clé "tamis" donne plus de 150 normes individuelles sur le site web de l'ASTM et plus de 130 sur le site web de l'ISO. Ces résultats fournissent des informations sur les tailles de tamis requises pour un matériau particulier. Chaque norme décrit en détail comment effectuer le test de granulométrie, y compris la taille de l'échantillon, la durée du test, les résultats attendus et la méthode d'acceptation.
Exemples de normes :
ASTM C136 : Méthode d'essai standard pour l'analyse granulométrique des agrégats fins et grossiers.
ASTM D422 : Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils (Méthode d'essai standard pour l'analyse granulométrique des sols)
La plupart de ces normes exigent que les tamis utilisés répondent à certaines exigences techniques décrites dans des normes de tamisage spécifiques telles que ISO 3310 ou ASTM E11 / E 323.
L'analyse directe d'images permet de déterminer les propriétés physiques des particules individuelles (taille, forme et morphologie de surface). La différence essentielle entre l'analyse d'image dynamique et statique est que, dans l'analyse d'image statique, les particules sont placées sur un support et ne bougent pas par rapport à la caméra pendant l'acquisition, comme avec un microscope, alors que, dans l'analyse d'image dynamique, les particules se déplacent en passant devant un détecteur.
L'analyse d'images statiques (SIA) est principalement utilisée pour mesurer des distributions de tailles étroites, en mettant l'accent sur la caractérisation des particules très fines. Elle fournit des images de particules à haute résolution qui permettent une description extrêmement précise de la taille et de la forme, mais elle prend beaucoup de temps. La SIA est principalement utilisée dans la recherche et le développement. Norme : ISO 13322-1.
L'analyse dynamique d'images (DIA) est une méthode de caractérisation des particules basée sur les nombres, applicable aux échantillons de taille supérieure à environ 1 µm. Si des particules plus petites doivent également être mesurées, la diffraction laser (LD) est la méthode de choix. La DIA est une méthode moderne de caractérisation de la taille des particules qui convient parfaitement aux mesures de routine des produits en vrac, des poudres, des granulés et des suspensions. Dans de nombreuses industries, la DIA a déjà remplacé l'analyse traditionnelle par tamisage. Norme : ISO 13322-2.
La diffusion statique de la lumière (SLS) ou la diffraction laser (LD) permettent de déterminer les distributions basées sur le volume, les produits pharmaceutiques (API) et les PSD dans les liquides et les boues. La diffraction laser est la méthode la plus courante pour la détermination des distributions granulométriques autres que l'analyse traditionnelle par tamisage. Elle est basée sur la déviation d'un faisceau laser par un ensemble de particules dispersées dans un liquide ou un flux d'air. Norme : ISO 13320.
La diffusion dynamique de la lumière (DLS) est basée sur le mouvement brownien des particules dispersées dans une solution. Il s'agit d'une technique non invasive permettant de mesurer la taille et la distribution des molécules et des particules, généralement dans la plage submicronique. Norme : ISO 22412.
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Les défis du pesage de tamis dans l'analyse granulométrique
Les étapes de l'analyse des tamis sont les suivantes :
Peser les tamis vides
Ajoutez l'échantillon
Tamiser pendant 5 à 10 minutes
Peser à nouveau
Nettoyer les tamis
Une pile de tamis standard se compose généralement de 5 à 10 tamis, ce qui fait que l'ensemble du processus prend beaucoup de temps.
Les défis de l'analyse des tamis sont les suivants :
Comment éviter de mélanger les tamis ? L'ordre des tamis a-t-il toujours été respecté ?
Comment s'assurer qu'aucune étape du processus n'a été omise ou que rien n'a été mesuré deux fois ?
Tout a-t-il été enregistré correctement ? Tous les résultats ont-ils été transcrits sans erreur ?
Comment s'assurer que les calculs sont effectués correctement ?
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Processus guidé et automatisé
Le processus peut être lancé à partir de l'écran tactile de la balance. L'utilisateur est guidé pas à pas tout au long du processus. Grâce à la détection automatique du poids, les tamis peuvent être pesés consécutivement sans toucher une touche. Tous les poids de tare sont enregistrés de manière précise et complète. L'aide graphique à la pesée SmartTracTM facilite la pesée de votre échantillon jusqu'à une valeur cible spécifique et vous empêche de surcharger vos tamis. Pour le pesage de retour, il suffit de reprendre la tâche sur l'écran de la balance et de peser les tamis chargés dans l'ordre correct, comme indiqué à l'écran. Les valeurs de poids sont automatiquement enregistrées lorsqu'une valeur stable est atteinte.
Un pesage efficace
Grâce à la fonction AutoZero et à l'enregistrement automatique des résultats, le pesage est d'une rapidité et d'une sécurité imbattables. Grâce à la grande stabilité offerte par le plateau de pesée SmartPan™ unique, vous obtenez vos résultats jusqu'à deux fois plus vite que lors d'un pesage sur un plateau de pesée standard. Les données et les résultats sont automatiquement enregistrés sur le protocole de résultats intégré, ce qui élimine les entrées/sorties de données manuelles, chronophages et sujettes aux erreurs. Plusieurs interfaces (4 USB, 1 LAN) permettent d'exporter facilement les résultats vers un PC ou un autre système.
Documentation sans erreur
LabX™ offre une gestion complète des données et une traçabilité totale ; il prend en charge toutes les données et tous les calculs automatiquement. Une fois la dernière étape de pesage effectuée, le résultat final est prêt. La solution complète peut être adaptée aux exigences des processus individuels et intégrée au système ERP/LIMS existant de votre entreprise, ce qui permet un transfert bidirectionnel des tâches et des résultats. Toutes les données sont stockées en toute sécurité dans une base de données centralisée et des rapports personnalisés peuvent être générés à tout moment.
Construction durable et facile à nettoyer
Les balances XPR et XSR ont été conçues pour résister à des conditions difficiles et pour être facilement démontées sans aucun outil. Toutes les pièces sont compatibles avec le lave-vaisselle - les surfaces lisses et les bords arrondis facilitent le nettoyage de la balance.
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Questions fréquemment posées sur l'analyse granulométrique
Quelle est la taille d'échantillon recommandée pour l'analyse granulométrique ?
Dans les expériences d'analyse granulométrique, on a souvent tendance à utiliser des échantillons trop grands, car on suppose que cela rendra les résultats du test plus précis. Cependant, cela compromet la précision du résultat, car chaque particule individuelle n'a pas la possibilité de se présenter à la surface du tamis. En général, un échantillon de 25 à 100 g est recommandé. Il existe une procédure pour aider à déterminer la taille appropriée de l'échantillon, en utilisant un diviseur d'échantillon pour réduire l'échantillon à différents poids (25 g, 50 g, 100 g, 200 g), et en testant des échantillons dans les différentes gammes de poids. Si le test effectué avec un échantillon de 50 g montre à peu près le même pourcentage de passage au tamis fin qu'avec un échantillon de 25 g, alors qu'un échantillon de 100 g montre un pourcentage de passage beaucoup plus faible, cela indiquerait que l'échantillon de 50 g est la taille d'échantillon appropriée.
Quelle est la différence entre les diamètres des tamis dans les normes ASTM et les normes ISO/BS ?
Dans les normes ASTM, les diamètres des tamis sont mesurés en pouces, alors que les normes ISO/BS utilisent des millimètres. Il existe une légère différence entre 8 pouces et 200 mm ou 12 pouces et 300 mm de diamètre. En réalité, 8 pouces équivalent à 203 mm et 12 pouces à 305 mm. Par conséquent, les tamis de contrôle d'un diamètre de 8 pouces et 200 mm ne peuvent pas être emboîtés, pas plus que les tamis de contrôle d'un diamètre de 12 pouces et 300 mm.
Quelles sont les différences entre le nombre de mailles et l'espacement des fils dans les normes ASTM et les normes ISO/BS ?
Le nombre de mailles représente le nombre de fils par pouce (25,4 mm). Les tamis à fils tissés sont vendus soit en fonction du nombre de mailles, soit en fonction de l'espacement des fils. Les normes américaines ASTM utilisent le nombre de mailles, tandis que les normes internationales et britanniques ISO/BS ont tendance à utiliser l'espacement des fils.
Comment l'humidité de l'air dans le laboratoire affecte-t-elle l'analyse des tamis ?
Dans des conditions très sèches, les poudres fines peuvent adhérer à la fois aux éléments du tamis et les unes aux autres avec de fortes charges électrostatiques. Idéalement, l'humidité relative (% HR) devrait se situer entre 45 % et 60 %.
Quels sont les avantages de l'analyse granulométrique par rapport à d'autres techniques, telles que les méthodes d'analyse d'images ?
Les avantages de l'analyse granulométrique sont les suivants : coûts d'investissement peu élevés, manipulation aisée, résultats précis et reproductibles en un temps relativement court et capacité à séparer les fractions granulométriques. C'est pourquoi cette méthode est couramment utilisée à la place des méthodes utilisant la lumière laser ou le traitement d'images.
Quelles sont les limites de l'analyse granulométrique ?
L'une des limites est le nombre de fractions granulométriques que l'on peut obtenir, ce qui limite la résolution. Une pile de tamis standard comprend un maximum de 8 tamis, ce qui signifie que la distribution de la taille des particules est basée sur seulement 8 points de données. D'autres limites sont que cette technique ne fonctionne qu'avec des particules sèches, que la limite minimale de mesure est de 50 µm et que la méthode peut prendre beaucoup de temps.
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