Soil quality — Determination of dry bulk density

ISO 11272:2017 specifies three methods for the determination of dry bulk density of soils calculated from the mass and the volume of a soil sample. The methods involve drying and weighing a soil sample, the volume of which is either known [core method (see 4.1)] or determined [excavation method (see 4.2) and clod method (see 4.4)].

Qualité du sol — Détermination de la masse volumique apparente sèche

ISO 11272:2017 spécifie trois méthodes de calcul de la masse volumique apparente sèche des sols à partir de la masse et du volume d'un échantillon de sol. Les méthodes consistent à sécher et peser un échantillon de sol, de volume connu [méthode du cylindre, (voir 4.1)] ou dont le volume est déterminé [(méthode par excavation (voir 4.2) et méthode des mottes (voir 4.4)].

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Publication Date
07-Mar-2017
Current Stage
9093 - International Standard confirmed
Completion Date
24-Oct-2022
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ISO 11272:2017 - Soil quality -- Determination of dry bulk density
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ISO 11272:2017 - Qualité du sol -- Détermination de la masse volumique apparente seche
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11272
Second edition
2017-03
Soil quality — Determination of dry
bulk density
Qualité du sol — Détermination de la masse volumique apparente sèche
Reference number
ISO 11272:2017(E)
ISO 2017
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ISO 11272:2017(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2017, Published in Switzerland

All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form

or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior

written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of

the requester.
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Fax +41 22 749 09 47
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www.iso.org
ii © ISO 2017 – All rights reserved
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ISO 11272:2017(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Test procedures ..................................................................................................................................................................................................... 2

4.1 Core method .............................................................................................................................................................................................. 2

4.1.1 Principle .................................................................................................................................................................................. 2

4.1.2 Apparatus ............................................................................................................................................................................... 2

4.1.3 Sampling and drying ........................................................................................................................................... .......... 2

4.1.4 Calculation ............................................................................................................................................................................. 3

4.2 Excavation method .............................................................................................................................................................................. 3

4.2.1 Principle .................................................................................................................................................................................. 3

4.2.2 Apparatus ............................................................................................................................................................................... 3

4.2.3 Field procedure ................................................................................................................................................................. 4

4.2.4 Laboratory procedure ................................................................................................................................................. 4

4.2.5 Calculation ............................................................................................................................................................................. 5

4.3 Substitute methods ............................................................................................................................................................................. 6

4.4 Clod method .............................................................................................................................................................................................. 7

4.4.1 Principle .................................................................................................................................................................................. 7

4.4.2 Apparatus ............................................................................................................................................................................... 7

4.4.3 Procedure ............................................................................................................................................................................... 8

4.4.4 Calculation ............................................................................................................................................................................. 8

4.4.5 Unified reference temperature ............................................................................................................................ 9

5 Test report ................................................................................................................................................................................................................... 9

Annex A (informative) Volume measurement using plastic balls .......................................................................................10

Annex B (normative) Density of water at different temperatures .....................................................................................11

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................14

© ISO 2017 – All rights reserved iii
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ISO 11272:2017(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO’s adherence to the

World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following

URL: w w w . i s o .org/ iso/ foreword .html.

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 190, Soil quality, Subcommittee SC 3,

Chemical methods and soil characteristics.

This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 11272:1998), which has been technically

revised.
iv © ISO 2017 – All rights reserved
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ISO 11272:2017(E)
Introduction

The dry bulk density is used together with the particle density (see ISO 11508) for the calculation of the

solids content and porosity of soil for the evaluation of soil structure and conversion of concentrations

of substances in soil from mass/volume to mass/mass and vice versa.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 11272:2017(E)
Soil quality — Determination of dry bulk density
1 Scope

This document specifies three methods for the determination of dry bulk density of soils calculated

from the mass and the volume of a soil sample. The methods involve drying and weighing a soil sample,

the volume of which is either known [core method (see 4.1)] or determined [excavation method (see 4.2)

and clod method (see 4.4)].
2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content

constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For

undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ASTM D1556, Standard test method for density and unit weight of soil in place by sand-cone method

ASTM D2167, Standard test method for density and unit weight of soil in place by the rubber balloon method

ASTM D4914, Standard test methods for density of soil and rock in place by the sand replacement method

in a test pit

ASTM D5030, Standard test methods for density of soil and rock in place by the water replacement method

in a test pit

DIN 18125-2, Soil investigation and testing — Determination of density of soil — Part 2: Field tests

3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at http:// www .iso .org/ obp
3.1
dry bulk density
ratio of the oven-dry mass of the solids to the volume of the soil

Note 1 to entry: The bulk volume includes the volume of the solids and of the pore space.

Note 2 to entry: The preferred SI unit of measurement is kilograms per cubic metre (kg · m ), but grams per

-3 -3 -3

cubic centimetre (g · cm ) is also very common. Note that x g · cm = 1 000 x kg · m .

© ISO 2017 – All rights reserved 1
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ISO 11272:2017(E)
4 Test procedures
4.1 Core method
4.1.1 Principle

This method is applicable to stoneless and slightly stony soils. Core samples of known volume are taken

with a metal sampling tool. The sample is dried in an oven and weighed, and the dry bulk density is

calculated.
4.1.2 Apparatus
3 3

4.1.2.1 Core sample holders, thin-walled metal cylinders with a volume of 100 cm to 400 cm , a

steel cap for driving into the soil, and a driver.

4.1.2.2 Oven, heated and ventilated, capable of maintaining a temperature of (105 ± 2) °C.

4.1.2.3 Desiccator, sealed chamber in which the air is kept dry with the aid of silica gel or other

desiccant.

4.1.2.4 Laboratory balance, capable of weighing to an accuracy of 1/1 000 of the measured value.

4.1.3 Sampling and drying

Press or drive a core sample holder (4.1.2.1) of known volume without deflection and compaction into

either a vertical or horizontal soil surface far enough to fill the sampler. Carefully remove the sample

holder and its contents to preserve the natural structure, and trim the soil extending beyond each end

of the sample holder with a straight-edged knife or sharp spatula. The soil sample volume is thus equal

to the volume of the sample holder. Take at least six core samples from each soil layer. Place the holders

containing the samples in an oven (4.1.2.2) at 105 °C until constant mass is reached.

NOTE 1 In most cases, constant mass is reached after 48 h drying.

Remove the samples from the oven and allow them to cool in the desiccator (4.1.2.3). Weigh the samples

on the balance (4.1.2.4) immediately after removal from the desiccator (m ). Control mass is reached

when the differences in successive weighings of the cooled sample, at intervals of 4 h, do not exceed

0,01 % of the original mass of the sample.

Swell/shrink soils (especially clays, muds and peats) change their bulk density with changing water

content. Such soils should be sampled first in a moist state (i.e. field capacity); in addition, they should

be sampled in a wetter state (water saturation) and in a drier state (i.e. wilting point). If the dry soil is

too hard to be sampled, the bulk density of the soil can be determined according to 4.3, and the total

soil volume according to 4.2.3.

NOTE 2 If bulk density (and water content) is the only parameter of interest, it is not necessary to keep the

samples in their holders when taking them back to the laboratory. After the sample has been obtained and

trimmed, the soil can be extracted from the holder, without loss, in order to be stored for transportation either in

a metal box or in a heat-resistant plastic bag.

It is normally worthwhile to combine a measurement of the water content with a measurement of the

bulk density; in that case it is necessary to transport the samples without allowing loss of water by

evaporation, and to begin the laboratory operations by weighing the fresh sample.

2 © ISO 2017 – All rights reserved
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ISO 11272:2017(E)
4.1.4 Calculation
The dry bulk density is calculated using Formula (1) and Formula (2):
ρ = (1)
b,s
mm=− m (2)
dt s
where
is the bulk density, dry, in grams per cubic centimetre, g/cm ;
b,s
m is the mass of the sample dried at 105 °C, in grams, g;
V is the volume of the sample holder, in cubic centimetres, cm ;
m is the mass of the empty sample holder, in grams, g;

m is the mass of the sample holder together with the soil sample dried at 105 °C, in grams, g.

4.2 Excavation method
4.2.1 Principle

Bulk density is determined by excavating a quantity of soil, drying and weighing it, and determining the

volume of the excavation by filling it with sand. This procedure is applicable to soils containing gravel

and/or stones.
4.2.2 Apparatus

4.2.2.1 Earth-digging equipment, such as a spade, with a long sharp-edged straight blade.

4.2.2.2 Sampling equipment, flat-bladed spade, knife (for hard or stony soil), pick, spade chisel,

hammer.

4.2.2.3 Equipment for collecting and cleaning, such as plastic sheet, brush, heat-resistant plastic

bags or canisters.
4.2.2.4 Plastic film, thin, flexible, but stable.
4.2.2.5 Equipment for sprea
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 11272
Deuxième édition
2017-03
Qualité du sol — Détermination de la
masse volumique apparente sèche
Soil quality — Determination of dry bulk density
Numéro de référence
ISO 11272:2017(F)
ISO 2017
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ISO 11272:2017(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2017, Publié en Suisse

Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée

sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur

l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à

l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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ii © ISO 2017 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 11272:2017(F)
Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1

4 Modes opératoires d’essai .......................................................................................................................................................................... 2

4.1 Méthode du cylindre .......................................................................................................................................................................... 2

4.1.1 Principe .................................................................................................................................................................................... 2

4.1.2 Appareillage ......................................................................................................................................................................... 2

4.1.3 Échantillonnage et séchage .................................................................................................................................... 2

4.1.4 Calcul .......................................................................................................................................................................................... 3

4.2 Méthode par excavation .................................................................................................................................................................. 3

4.2.1 Principe .................................................................................................................................................................................... 3

4.2.2 Appareillage ......................................................................................................................................................................... 3

4.2.3 Mode opératoire sur le terrain............................................................................................................................. 4

4.2.4 Mode opératoire en laboratoire .......................................................................................................................... 4

4.2.5 Calcul .......................................................................................................................................................................................... 6

4.3 Méthodes alternatives ...................................................................................................................................................................... 6

4.4 Méthode des mottes ........................................................................................................................................................................... 7

4.4.1 Principe .................................................................................................................................................................................... 7

4.4.2 Appareillage ......................................................................................................................................................................... 7

4.4.3 Mode opératoire ............................................................................................................................................................... 8

4.4.4 Calcul .......................................................................................................................................................................................... 9

4.4.5 Température de référence standardisée ..................................................................................................... 9

5 Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................................10

Annexe A (informative) Mesurage du volume à l’aide de billes en plastique ..........................................................11

Annexe B (normative) Masse volumique de l’eau à différentes températures .....................................................12

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................15

© ISO 2017 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 11272:2017(F)
Avant-propos

L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.

L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents

critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www

.iso .org/ directives).

L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant

les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/ brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions

spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion

de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: http:// www .iso .org/ iso/ fr/ foreword .html.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 190, Qualité du sol, sous-comité SC 3,

Méthodes chimiques et caractéristiques du sol.

Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 11272:1998), qui a fait l’objet d’une

révision technique.
iv © ISO 2017 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 11272:2017(F)
Introduction

La masse volumique apparente sèche est utilisée conjointement avec la masse volumique des particules

(voir l’ISO 11508) pour calculer la teneur en matières solides et la porosité du sol en vue de l’évaluation

de la structure du sol, et pour convertir les concentrations de substances dans le sol de masse/volume

en masse/masse, et inversement.
© ISO 2017 – Tous droits réservés v
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NORME INTERNATIONALE ISO 11272:2017(F)
Qualité du sol — Détermination de la masse volumique
apparente sèche
1 Domaine d’application

Le présent document spécifie trois méthodes de calcul de la masse volumique apparente sèche des sols

à partir de la masse et du volume d’un échantillon de sol. Les méthodes consistent à sécher et peser un

échantillon de sol, de volume connu [méthode du cylindre, (voir 4.1)] ou dont le volume est déterminé

[(méthode par excavation (voir 4.2) et méthode des mottes (voir 4.4)].
2 Références normatives

Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des

exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les

références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels

amendements).

ASTM D1556, Standard test method for density and unit weight of soil in place by sand-cone method

ASTM D2167, Standard test method for density and unit weight of soil in place by the rubber balloon method

ASTM D4914, Standard test methods for density of soil and rock in place by the sand replacement method

in a test pit

ASTM D5030, Standard test methods for density of soil and rock in place by the water replacement method

in a test pit

DIN 18125-2, Soil investigation and testing — Determination of density of soil — Part 2: Field tests

3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.

L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en

normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/

— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse http:// www .iso .org/ obp

3.1
masse volumique apparente sèche
rapport de la masse de solides, après séchage dans une étuve, au volume de sol

Note 1 à l’article: Le volume apparent comprend le volume des solides et le volume des pores.

Note 2 à l’article: L’unité de mesure SI préférentielle est le kilogramme par mètre cube (kg · m ), mais

le gramme par centimètre cube (g · cm ) est une unité également très fréquemment utilisée. Noter que

−3 −3
x g · cm = 1 000 x kg · m .
© ISO 2017 – Tous droits réservés 1
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ISO 11272:2017(F)
4 Modes opératoires d’essai
4.1 Méthode du cylindre
4.1.1 Principe

Cette méthode est applicable aux sols exempts de pierres et aux sols légèrement caillouteux. Des

carottes de volume connu sont prélevées au moyen d’un cylindre de prélèvement en métal. L’échantillon

est séché dans une étuve et pesé, puis sa masse volumique apparente sèche est calculée.

4.1.2 Appareillage

4.1.2.1 Cylindres de prélèvement, en métal, à paroi mince, de volume compris entre 100 cm et

400 cm , avec poussoir en acier et tube guide.

4.1.2.2 Étuve, chauffée et ventilée, permettant de maintenir une température de (105 ± 2) °C.

4.1.2.3 Dessiccateur, enceinte étanche dans laquelle l’air est maintenu sec au moyen de gel de silice

ou de tout autre dessiccant.

4.1.2.4 Balance de laboratoire, permettant d’effectuer des pesages avec une exactitude de 1/1 000

de la valeur mesurée.
4.1.3 Échantillonnage et séchage

Dans une surface de sol horizontale ou verticale, enfoncer ou pousser perpendiculairement et sans

compaction un cylindre de prélèvement (4.1.2.1) de volume connu, en le faisant suffisamment pénétrer

dans le sol pour le remplir. Extraire avec précaution le cylindre de prélèvement et son contenu de

manière à préserver l’état structural du sol prélevé, puis araser le sol à chaque extrémité du cylindre

de prélèvement au moyen d’un couteau à lame droite ou d’une spatule à bord tranchant. Le volume de

l’échantillon de sol est ainsi égal à celui du cylindre de prélèvement. Prélever au moins six carottes dans

chaque couche de sol. Placer les cylindres contenant les échantillons dans une étuve (4.1.2.2) à 105 °C

jusqu’à l’obtention d’une masse constante.

NOTE 1 Dans la plupart des cas, une masse constante est obtenue au bout de 48 h de séchage.

Retirer les échantillons de l’étuve et les laisser refroidir dans le dessiccateur (4.1.2.3). Les peser sur

la balance (4.1.2.4) immédiatement après les avoir sortis du dessiccateur (mt). La masse de contrôle

est atteinte lorsque la différence entre des pesages successifs de l’échantillon refroidi, effectués à des

intervalles de 4 h, n’est pas supérieure à 0,01 % de la masse initiale de l’échantillon.

La masse volumique apparente des sols gonflants/rétractants (en particulier les argiles, les boues

et la tourbe) varie en fonction de leur teneur en eau. Il convient de prélever ces types de sols tout

d’abord à l’état humide (c’est-à-dire à la capacité au champ); il convient également de procéder à des

prélèvements dans un état plus humide (saturation en eau) et dans un état plus sec (c’est-à-dire au point

de flétrissement). Si le sol sec est trop dur pour être échantillonné, la masse volumique apparente du sol

peut être déterminée selon 4.3, et le volume total de sol selon 4.2.3.

NOTE 2 Si la masse volumique apparente (ainsi que la teneur en eau) est le seul paramètre considéré, il

n’est pas nécessaire de conserver les échantillons dans les cylindres lors de leur transport au laboratoire. Une

fois l’échantillon prélevé et arasé, le sol peut être extrait du cylindre, sans perte, et être stocké en vue de son

transport, soit dans une boîte en métal, soit dans un sac en plastique résistant à la chaleur.

Il est en général judicieux de combiner un mesurage de la teneur en eau avec un mesurage de la masse

volumique apparente; dans ce cas, il est nécessaire de transporter les échantillons en veillant à éviter

toute perte d’eau par évaporation, et de commencer les opérations en laboratoire par un pesage de

l’échantillon frais.
2 © ISO 2017 – Tous droits réservés
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ISO 11272:2017(F)
4.1.4 Calcul

La masse volumique apparente sèche est calculée à l’aide des Formules (1) et (2):

ρ = (1)
b,s
mm=− m (2)
dt s
est la masse volumique apparente sèche, en grammes par centimètre cube, g/cm ;
b,s
m est la masse de l’échantillon séché à 105 °C, en grammes, g;
V est le volume du cylindre de prélèvement, en centimètres cubes, cm ;
m est la masse du cylindre de prélèvement vide, en grammes, g;

m est la masse du cylindre de prélèvement et de l’échantillon de sol séché à 105 °C, en

grammes, g.
4.2 Méthode par excavation
4.2.1 Principe

La masse volumique apparente est déterminée par excavation, séchage et pesage d’une certaine quantité

de sol, dont le volume est déterminé par remplissage de la cavité avec du sable. Ce mode opératoire

s’applique aux sols caillouteux et/ou graveleux.
4.2.2 Appareillage

4.2.2.1 Matériel pour creuser la terre, par exemple bêche à lame plate, longue, aux arêtes vives.

4.2.2.2 Matériel pour échantillonnage, bêche à lame plate, couteau (pour les sols durs ou pierreux),

pioche, burin, marteau.

4.2.2.3 Matériel de collecte et de nettoyage, par exemple feuille de plastique, brosse, sacs en

plastique résistant à la chaleur ou boîtes métalliques.
4.2.2.4 Film plastique, mince, souple, mais résistant.

4.2.2.5 Matériel pour répartir le sable, notamment entonnoir muni d’une jauge (il convient que la

hauteur de chute sous l’ouverture de l’entonnoir soit de 5 cm), et éprouvette graduée d’une capacité

de 1 dm .

4.2.2.6 Sable sec calibré de volume connu et dont le diamètre des grains est compris entre 500 µm

et 700 µm.

4.2.2.7 Balance, permettant d’effectuer des pesages avec une exactitude de 0,1 g.

4.2.2.8 Étuve, cha
...

Questions, Comments and Discussion

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