Mémoire

République Algérienne Démocratique et Populaire

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

Université Ibn Khaldoun Tiaret

Faculté des Sciences et de la Technologie et des Sciences de la Matière

Département des Sciences et de la Technologie

Filière de Génie Civil

Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme de Master

Spécialité : Génie Civil

Option : Ouvrages d’Art et Infrastructures

Présenté par :

FLITTI Mohamed El-Amine

MAAMAR Mohamed Reda

Sujet du mémoire

Traitement des sols avec la chaux :

Application aux remblais

Soutenu publiquement le 30 juin 2012 devant le jury composé de :

M. KRIM Abdellah Président

M. BEKKI Hadj Encadrant

Melle. RENNAK Zohra Examinateur

M. TLIDJI Youcef Membre

M. DRAOUI Aicha Membre

Promotion 2011/2012

Remerciements En premier nous remercions chaleureusement l’encadreur de notre projet de fin

d’études, monsieur HADj Bekki. Nous lui exprimons notre parfaite reconnaissance pour

ses conseils et le soutien qu’il nous a accordé durant ce travail, sa patience, sa disponibilité nous

ont aidé à surmonter les obstacles rencontrés pour l’élaboration de notre projet.

Nous remercions égalementle jury composé de M. A. krim, M. Y. Tlidji , Melle

Z. Rennak et Melle A. Draoui , pour avoir accepté d’évaluer ce travail de mémoire.

Nous tenons à remercier toutes l’équipe de LTPO, directeur, ingénieurs et techniciens pour

leur précieux soutien, leurs aides durant les expériences et leurs sympathies.

Je dédicace ce mémoire a mon très cher oncle décédé HACHELEF Souheil et à ces

deux enfants Djihen et Ayoub.

Enfin, nos chaleureux remerciements vont, particulièrement, à nos Parents, pour leur

soutien, leurs conseils et leur aide et à tous qui ont contribué, de près ou de loin, pour la réalisation

de notre mémoire de fin d’études. Nous tenons à souhaiter la réussite à tous nos collègues et amis.

RESUME

Récemment, un programme très consistant a été lancé, en matière de réalisation de routes et

d’autoroutes, cependant, ces projets nécessitent l’utilisation de grandes quantités de matériaux de

bonne qualité, qui ne sont pas toujours disponibles au voisinage des projets, en plus les gisements

naturels en matériaux nobles s’épuisent d’une façon continue. C’est la raison pour laquelle, il est

intéressant de valoriser les matériaux locaux par une technique de traitement et cela pour palier au

déficit en matériaux nobles, d’une part et de répondre aux aspects économiques et

environnementaux, d’autre part.

Le présent travail constitue une contribution dans ce sens dans lequel on étudiera l’influence du

traitement à la chaux sur l’amélioration de la consistance et des performances mécaniques du tuf de

Sidi El-Abed situé, à une dizaine de kms de la Ville de Tiaret, en direction de Sougueur, en vue de

son utilisation en remblai.

L’étude expérimentale menée montre que la chaux agit, d’une façon très significative, sur

l’amélioration des caractéristiques physico-chimiques du matériau traité.

MOTS-CLÉS : Traitement de sols, chaux, tufs calcaires, essais, performances mécaniques.

Abstract

Recently, a very substantial program was launched to realize roads and highways, however,

these projects require the use of large quantities of good quality materials, which are not always

available in the vicinity of the projects, natural deposits are exhausted continually in noble materials

too. This is why it is interesting to valorize the local materials by a treatment processing to fill in the

deficit in quality materials, on the one hand and to satisfy economic and environmental aspects, on

the other hand.

This work constitutes a contribution in this field in which we will study the influence of lime

treatment on improving the consistency and mechanical performance of the tuff of Sidi El-Abed

located about ten miles from the City of Tiaret in the direction to Sougueur city,

for its use in embankment.

The experimental study shows that the lime acts positively and offers a very significant

improvement on the physico-chemical characteristics of the treated material.

KEY WORDS: Treatment of soil / lime / calcareous tuff, tests, mechanical improvments.

الملخص

الطرقات لكن تتطلب هذه المشاريع كميات هائلة من مواد البناء ذات تم الشروع مؤخرا في إنجاز مشاريع جد كبيرة متعلقة بشبكة

حجر المسامي تنفذ باستمرار من أجل هذا فإن لإضافة إلى ذلك فإن مقالع ل, ث تكون غير متوفرة بجانب المشاريعجودة عالية حي

و االستجابة إلى التحريات االقتصادية و البيئية إعادة تقييم المواد المحلية بتقنية المعالجة تساهم بقسط كبير في تجنب هذه المشاكل

.المطروحة

هذا العمل يمثل مساهمة في هذا المجال الذي من خالله قمنا بدراسة تقنية المعالجة بالجير من اجل تحسين الخصائص الفيزيائية

و 41جودة بمجارات الطريق الوطني و ذلك بدراسة حجر مسامي الذي مصدره مقلعة سيدي العابد المو ةالكيميائية و الميكانيكي,

.أو طبقة القاعدية للطريقهذا من أجل استعماله في طبقة تربة الردم

.الدراسة التجريبية التي قمنا بها مكنت من تبيين مدى نجاعة هذه التقنية التي سمحت بتحسين ملحوظ الخصائص المذكورة أعاله

.ةانيكيالخصائص الميك, التجارب , حجر المسامي الكلسي ,الجير , معالجة التربة : كلمات المفتاحيةال

Liste des figures………….……………………………….……………………..A

Liste des tableaux………………………………………….……………………C

Liste des notations………...……………………………….……………………D

Introduction générale…..……………………………………………………….1

Chapitre I : Techniques de réalisation des remblais……..……………………3

I.1) Constitution des chaussées………………………………………………….3

I.1.1) Les différentes couches…………………………………………….……3

I.1.1.1) La couche de surface…………………………………………..……3

I.1.1.2) La couche d'assise……………………………………………..….4

I.1.1.3) La couche de forme………………………………………………....4

I.2) Les différentes structures de chaussées……………………………….........5

I.3) Les caractéristiques géométriques…………………………………………5

I.3.1) Tracé en plan…………...…………………………………………..…...5

I.3.2) Profil en travers…………………………………………………..……..6

I.3.3) profil en travers type……………………………………………..……..8

I.3.4) Profil en long……………………………………………………..……...9

I.4) classification des sols……………………………………………………....10

I.4.1) Paramètres retenus pour la classification des sols………….………11

I.4.1.1) Paramètres de nature……………………………………..……...11

a)La granularité………………………………………………...………11

b)L’argilosité…………………………………………....………………12

I.4.1.2) Paramètres de comportement mécanique……………..………..12

I.4.1.3) Paramètres d’état………………………………………..……….13

I.5) Types de remblai………………………………………………………….13

I.5.1) Remblai d’argile………………………………………………….….13

I.5.2) Remblai d’enrochement………………………………………….….14

I.5.3) Remblai d’emprunt……………………………………………….….14

I.6) Engins de compactage…………………………………………………….15

Chapitre II : Traitement des sols pour la réalisation des remblais………17

II.1) Définition et objet du traitement……………………………………..…17

II.2) Avantages de la technique du traitement……………………………....18

II.2.1) Avantages techniques…………………………………………….…18

II.2.2) Avantages économiques………………………………………….....18

II.2.3) Avantages écologiques et environnementaux………………….….19

II.3) Les liants et les différents types de traitements……………………...…19

II.4) Action du ciment et des liants hydrauliques routiers (LHR) sur les

sols……………………………………………………………………………...20

II.5) Définition de la chaux……………………………………………….…21

II.6) Différent type de la chaux……………………………………………...21

II.6.1) La chaux vive…………………………………………………….….21

II.6.2) La chaux éteinte………………………………………………….…21

II.6.3) La chaux aérienne……………………………………………….….21

II.6.4) La chaux hydraulique…………………………………………….…22

II.7) Propriétés physiques et chimiques de la chaux vive et de la chaux

éteinte…………………………………………………………………………..22

II.8) Action de la chaux sur les sols……………………………………….…23

II.9) Réalisation du traitement avec la chaux……………………………....26

II.9.1) Préparation du sol à traiter……………………………………...…27

II.9.2) Ajustement de l’état hydrique du sol…………………………...….27

II.9.3) Épandage du liant……………………………………………...……27

II.9.4) Malaxage………………………………………………………..…...28

II.9.5) Compactage partiel……………………………………………..…..29

II.9.6) Réglage……….…………………………………………………...….30

II.9.7) Compactage final……………………………………………………31

II.9.8) Protection de surface……………………………………………..…31

Chapitre III : Exécution du traitement des sols à la chaux………………...32

III.1) Introduction…………………………………………………………….32

III.2)Problème d’homogénéité……………………………………………….32

III.3) Réalisation des essais………………………………………………...33

III.3.1) Situation de la carrière……………………………………………..33

III.4) Programme des essais……………………………………………..........33

III.4.1) Classification des essais……………………………………………34

III.5) Essais d’identification………………………………………………….35

III.5.1) teneur en eau naturelle (w%)……………………………………...35

III.5.2) Analyse granulométrique…………………………………………..35

III.5.3) Limite d’Atterberg…………………………………………………36

III.5.4) Valeurs au bleu de méthylène VBS………………………………..37

III.5.5) Détermination de la teneur en carbonates………………………..39

III.6) Essais de faisabilité……………………………………………………..40

III.6.1) Essai de gonflement volumique……………………………………40

III.6.1.1) Mode opératoire………………………………………………...40

III.6.2) Essai de stabilité des grumeaux……………………………………42

III.7) Essais de portance………………………………………………………43

III.7.1) Essai Proctor………..………………………………………………43

III.7.1.1) L'essai Proctor normal…………………………………………43

III.7.1.2) L'essai Proctor modifié………………………………………...44

III.7.2) Essai CBR…………………………………………………………...44

III.7.2.1) Indice portant immédiat……………………………………….45

III.7.2.2) CBR après immersion………………………………………….45

III.8) Essais mécaniques………………………………………………………46

III.8.1) Essai résistance à la compression………………………………….46

III.8.2) Essai résistance à la traction……………………………………….47

III.9) Essaie de durabilité……………………………………………………..49

III.9.1) mode opératoire…………………………………………………….49

Chapitre IV : Exécution du traitement des sols à la chaux………………...53

IV.1) Essais d’identification…………………………………………………..53

IV.1.1) teneur en eau naturelle (w%)……………………………………...53

IV.1.2) Analyse granulométrique…………………………………………..53

IV.1.3) Limite d’Atterberg (sans traitement)……………………………...55

IV.1.4) Valeur de bleu de méthylène……………………………………….57

IV.1.5) teneur en carbonates CaCO3………………………………………58

IV.2) classement du sol………………………………………………………..58

IV.3) Essais de faisabilité…………………………………………………….59

IV.3.1) Essai gonflement volumique……………………………………….59

IV.3.2) Essai de stabilité des grumeaux……………………………………59

IV.4) Essais réalisés sur sol traité…………………………………………….59

IV.4.1) Limite d’Atterberg avec 3% de la chaux…………………………59

IV.4.2) Limite d’Atterberg avec 5% de la chaux…………………………61

IV.4.3) Influence du dosage en chaux sur la limite d’atterberg………….63

IV.4.4) Essai Proctor modifié………………………………………………64

IV.4.5) Essai CBR…………………………………………………………...65

IV.4.5.1) Indice CBR immersion………………………………………...65

IV.4.5.2) Indice portant immédiat………………………………………..66

III.5) Essais mécaniques……………………………………………………...67

III.5.1) Essais de résistance à la compression…………………………..…67

III.5.2) Essais résistance à la traction……………………………………...68

IV.6) Efficacité et durabilité du traitement…………………………………68

IV.6.1) Critère de jugement………………………………………………..68

IV.6.2) Essai de durabilité………………………………………………….69

Conclusion générale et perspectives………………………………………..70

Bibliographie………………………………………………….……………….72

Normes…………………………………………………………………………73

Liste des figures

Figure I.1: les différentes couches d'une chaussée……………………………...3

Figure I.2: Profil en travers d'une route………………………………………...6

Figure I.3: Profil en long………………………………………………………..9

Figure I.4: Compacteur à pneus……………………………………………….15

Figure I.5: Compacteur vibrant à cylindres lisses……………………………..15

Figure I.6: Compacteurs mixte………………………………………………...16

Figure I.7: Compacteur vibrant à pieds dameurs……………………………...16

Figure I.8: Compacteur statique à pieds dameurs……………………………..16

Figure II.1: Action de la chaux sur les sols après malaxage………………….25

Figure II.2: Aspect visuel d’un sol après traitement……………………….…26

Figure II.3: vue générale d’un chantier de traitement de sol………………….27

Figure II.4: Epandage de la chaux…………………………………………….28

Figure II.5: malaxage…………………………………………………….……29

Figure II.6: Compactage partiel………………………………………….……30

Figure II.7: Compactage final………………………………………………...31

Figure II.8: protection de surface……………………………………………..31

Figure III.1: Photo aérienne du site de la carrière de Mechaâl El-chahid (Sidi el

Abed)…………………………………………………………………………...33

Figure III.2: série de tamis nécessaire pour l’essai granulométrique…………36

Figure III.3: Appareil d’essai au bleu de méthylène………………………….38

Figure III.4: Feuille filtre avec des taches au bleu……………………………38

Figure III.5: Appareil calcimètre pour la détermination de la teneur en

carbonates……………………………………………………………………...39

Figure III.6: Echantillon démoulé pour essai de gonflement volumique……..41

Figure III.7: Echantillon couvert avec la membrane………………………….41

Figure III.8: Echantillon immergé dans un bain marie……………………….42

Figure III.9: Dame et moule Proctor modifié…………………………………44

Liste des figures

Figure III.10: Moules CBR avant immersion………………………………...45

Figure III.11: Éprouvette pour essai de compression………………………...47

Figure III.12: Eprouvette après écrasement…………………………………..47

Figure III.13: Éprouvette pour essai de traction……………………………...48

Figure III.14: Éprouvette après écrasement…………………………………..49

Figure III.15: Conservation des échantillons dans l’enceinte climatique….…51

Figure III.16: Conservation des éprouvettes dans le bain marie…………..…51

Figure III.17: Mesure des dimensions de l’échantillon à l’aide d’un pied à

coulisse…………………………………………………………………………52

Figure III.18: Eprouvette après un cycle…………………………...…………52

Figure III.19: application des coups à la brosse métallique sur l’échantillon..52

Figure IV.1: Courbe de l’analyse granulométrique du tuf avant traitement…..55

Figure IV.2: Courbe de la limite de liquidité (sans traitement)…………….…56

Figure IV.3: limite de liquidité avec 3% de la chaux…………………….……60

Figure IV.4: courbe de limite de liquidité avec 5% de la chaux………………62

Figure IV.5: courbe de l’influence du dosage en chaux sur la limite

d’atterberg............................................................................................................63

Figure IV.6: courbe des résultats de l’essai Proctor modifié………………….65

Figure IV.7: courbe des résultats de l’essai CBR immersion………………....66

Figure IV.8: courbe des résultats de l’essai indice portant immédiat…………67

Liste des tableaux

Tableau II.1 les principales caractéristiques physico-chimiques de la chaux vive et de

la chaux éteinte…………………………………...………………………23

Tableau IV.1: Résultats de l’analyse granulométrique………………………..54

Tableau IV.2: Résultats de la sédimentométerie………………………………54

Tableau IV.3: Résultats de la limite de liquidité (sans traitement)……………56

Tableau IV.4: Résultats de la limite de plasticité (sans traitement)…………..57

Tableau IV.5: classement du sol………………………………………………58

Tableau IV.6: Résultats de l’essai de gonflement volumique…………………59

Tableau IV.7: Résultats de la limite de liquidité avec 3% de la chaux………..60

Tableau IV.8: Résultats de la limite de plasticité avec 3% de la chaux……….61

Tableau IV.9: Résultats de la limite de liquidité avec 5% de la chaux………..61

Tableau IV.10: Résultats de la limite de plasticité avec 5% de la chaux…....62

Tableau IV.11: Influence du dosage en chaux sur la limite d’atterberg………63

Tableau IV.12: résultats de l’essai Proctor modifié……………………...........64

Tableau IV.13: résultats de l’essai CBR immersion………………………..…65

Tableau IV.14: résultats de l’essai indice portant immédiat…………………..66

Tableau IV.15: résultats de l’essai de résistance à la compression……………67

Tableau IV.16: résultats de l’essai de résistance à la traction………………....68

Tableau IV.17: Valeurs du rapport de l’indice CBR sur IPI………………..…69

Liste des notations

Symbole Désignation Unité

W : Teneur en eau %

Wnat : Teneur en eau naturelle %

WOPM : Teneur en eau optimum Proctor %

WL : Limite de liquidité %

WP : Limite de plasticité %

Ip : Indice de plasticité %

Dmax : Diamètre du plus gros élément mm

VBS : Valeur au bleu de méthylène g de

bleu/100g de sol

CBR : Californien Bearing Ratio --

IPI : Indice Portant Immédiat %

T : Température °C °C

LHR : Liant Hydraulique Routier --

Chapitre I :

Techniques de

réalisation des remblais

Chapitre I : Technique de réalisation des remblais

I.1) Constitution des chaussées :

I.1.1) Les différentes couches :

Les chaussées se présentent comme des structures multicouches mises en œuvre sur

un ensemble appelé plate-forme support de chaussée constituée du sol terrassé (dit sol

support) surmonté généralement d'une couche de forme (FigureI.1).

Figure I.1: les différentes couches d'une chaussée

I.1.1.1) La couche de surface

La couche de surface est constituée :

de la couche de roulement, qui est la couche supérieure de la structure de

chaussée sur laquelle s'exercent directement les agressions conjuguées du trafic

et du climat,

et le cas échéant d'une couche de liaison, entre les couches d'assise et la couche

de roulement.

C'est à l'interface entre la couche de surface et la couche de base que l'on trouvera

éventuellement les dispositifs visant à ralentir la remontée des fissures des couches

d'assises traitées aux liants hydrauliques.

Des caractéristiques de surface de la couche de roulement dépendent pour une

large part de la qualité d'usage de la chaussée. La couche de surface contribue en outre

à la pérennité de la structure de chaussée en particulier par la fonction d'étanchéité

vis-à-vis de l'assise.

I.1.1.2) La couche d'assise :

L'assise de chaussée est généralement constituée de deux couches, la couche de

fondation surmontée de la couche de base. Ces couches en matériaux élaborés (le plus

souvent liés pour les chaussées à trafic élevé) apportent à la chaussée la résistance

mécanique aux charges verticales induites par le trafic. Elles répartissent les pressions

sur la plate-forme support afin de maintenir les déformations à ce niveau dans des

limites admissibles.

I.1.1.3) La couche de forme

Cette couche de transition entre le sol support et le corps de chaussée a une double

fonction :

pendant la phase de travaux, elle protège le sol support, elle établit une qualité

de nivellement et permet la circulation des engins pour l'approvisionnement des

matériaux et la construction des couches de chaussée.

vis-à-vis du fonctionnement mécanique de la chaussée, elle permet de rendre

plus homogènes et éventuellement d'améliorer les caractéristiques dispersées

des matériaux de remblai ou du terrain en place ainsi que de les protéger du gel.

[3]

I.2) Les différentes structures de chaussées

L'une des caractéristiques du réseau routier fronçais est l'existence d'une grande

diversité de structures de chaussée, que l'on classe dons les familles suivantes :

Les chaussées souples.

Les chaussées bitumineuses épaisses.

Les chaussées à assise traitée aux liants hydrauliques.

Les chaussées à structure mixte.

Les chaussées à structure inverse.

Les chaussées en béton de ciment.

Les chaussées semi-rigides.

Les chaussées rigides.

I.3) Les caractéristiques géométriques

Les caractéristiques géométriques d’une route sont illustrées par le tracé en plan,

le profil en travers, le profil en travers type et le profil en long.

I.3.1) Tracé en plan

L’élaboration de tout projet routier commence par la recherche de l’emplacement

de la route dans la nature et son adaptation la plus rationnelle à la configuration de

terrain.

Le tracé en plan est la projection sur un plan horizontal de l’axe de la route, il est

constitué par des alignements droits raccordés par des courbes ; il est caractérisé par la

vitesse de référence appelé ainsi vitesse de base qui permet de définir les

caractéristiques géométriques nécessaires a tout aménagement routier.

Le raccordement entre les alignements droits et les courbes entre elles d’autre

part se fait à l’aide de courbes clothoïdes ou de courbes circulaires qui assurent soit

un raccordement progressif ou un raccordement non progressif.

Pour élaborer un bon tracé en plan, il est indispensable de respecter certaines

recommandations :

L’adaptation du tracé en plan au terrain naturel afin d’éviter les grands

terrassements.

Le raccordement du nouveau tracé au réseau routier existant.

Eviter de passer sur des terrains agricoles et des zones forestières.

Eviter au maximum les propriétés privées.

Eviter le franchissement des oueds afin de minimiser le nombre

d’ouvrages d’arts et cela pour des raisons économiques.

I.3.2) Profil en travers

Le profil en travers d’une chaussée est la coupe perpendiculaire à l’axe de la

chaussée par un plan vertical, la largeur de cette chaussée est en fonction de

l’importance et de l’hétérogénéité du tracé à écouler, elle comprend aussi plusieurs

voies, dont le choix est bien déterminé. (Figure I.2).

Figure I.2: Profil en travers d'une route

Emprise : C’est la surface de terrain appartenant à la collectivité et affectée à la

route ou ses dépendances, elle coïncide généralement avec le domaine public.

Assiette : Surface de terrain réellement occupé par la route, ses limites sont les

pieds de talus en remblai et la crête de talus en déblai. En zone urbaine, elle est

limitée par le parement des habitations ou leurs clôtures.

Plate forme : C’est la surface de la route située entre les fossés ou les crêtes de

talus de remblais, comprenant la chaussée et les accotements, éventuellement

les terre-pleins et les bandes d’arrêts.

Chaussée : Au sens géométrique du terme : c’est la surface aménagée de la

route sur laquelle circulent normalement les véhicules.

Au sens structurel : c’est l’ensemble des couches de matériaux superposées de

façon à permettre la reprise des charges.

Ses caractéristiques géométriques sont : « une largeur, une sur largeur, une

pente transversale, un dévers ».

Accotements : Se sont les zones latérales de la plate forme que borde

extérieurement la chaussée, ils peuvent être dérasé ou surélevés. Ils comportent

généralement les éléments suivants :

Une sur largeur de chaussée.

Une bande d’arrêt.

Une berme extérieure engazonnée.

Ils assurent la transition avec les fossés, les talus ou les murs et le terrain

naturel.

Ils assurent les fonctions suivantes :

Augmenter le dégagement latéral pour les arrêts d’urgences, marge de

manœuvre en cas de perte de contrôle du véhicule, etc.….

Augmenter la visibilité en courbe.

Permettre la mise en place de la signalisation routière et les équipements

de sécurité.

Protéger le corps de chaussée des infiltrations des eaux pluviales, etc.….

Les accotements sont au même niveau que le bord de chaussée inclinée de 4 à 5

% vers l’extérieur pour permettre l’écoulement instantané des eaux vers les

fossés.

Les accotements doivent être réalisés avec des matériaux sélectionnés

puisqu’ils sont occasionnellement circulés.

Berme : Plate-forme ou espace conservé entre une fouille et les déblais qui en

proviennent, il s'agit aussi de la partie externe et non rouable de l'accotement.

Fossé : Le fossé est un ouvrage hydraulique destiné à recevoir les eaux de

ruissellement recueillies de la route et des talus (éventuellement les eaux du

talus). Il peut être revêtu (béton, maçonnerie, etc.…) ou non. On peut le trouver

sous forme triangulaire ou sous forme trapézoïdal.

Le dimensionnement d’un fossé doit tenir compte de :

La quantité d’eaux à évacuer.

L’emplacement des exutoires.

La pente du profil en long.

La nature du sol.

I.3.3) profil en travers type

Le profil en travers type représente une coupe transversale du corps de

chaussée, généralement de deux demi profil opposés (déblais-remblais), représente

tous les éléments constructifs de la route projetée, il permet par application sur le

profil en travers naturel de calculer l'avant métrée des terrassements.

Il contient toutes les dimensions et tous les détails constructifs (largeurs des

voies, chaussées et autres bandes, pentes des surfaces et talus, dimensions des couches

de la superstructure, système d’évacuation des eaux etc.…).

I.3.4) Profil en long

C’est une coupe longitudinale du terrain suivant un plan vertical passant par

l’axe de la route. Il se compose de segments de droite, de déclivité en rampe et en

pente et des raccordements circulaires, ou paraboliques. Ces pentes et rampes peuvent

être raccordées par des angles saillants ou par des angles rentrants. La courbe de

raccordement la plus utilisée est le raccordement parabolique qui facilite

l’implantation des points du projet (Figure I.3).

Figure I.3: Profil en long

Le profil en long donne une idée sur la forme du terrain naturel, afin de choisir

la ligne du projet, en tenant compte des facteurs suivants :

Equilibrer les surfaces remblais et déblais et d’éviter les grands

terrassements.

Assurer une bonne visibilité.

Assurer un confort dynamique pour l’usager.

Permettre l’évacuation des eaux en prenant des déclivités supérieures ou

égales à 0,5%.

Une limitation des déclivités suivant les normes.

Un rayon de courbure minimum (condition de confort pour les angles

rentrants et condition de visibilité pour les angles saillants)[3]

I.4) classification des sols

Les différents systèmes de classifications géotechniques des sols et des matériaux

rocheux proposés jusqu’à présent ont été établis avec le souci de servir l’ingénieur

dans l’ensemble des différents domaines du Génie Civil où ces matériaux sont

concernés (ouvrages en terre, fondations, stabilité des pentes, assises de chaussée ou

élaboration des granulats...). Cette recherche d’universalité s’est avérée trop

ambitieuse car la complexité des comportements des sols fait que les propriétés qui

sont significatives pour un certain usage ne sont souvent plus les mêmes dès que l’on

s’intéresse à un autre usage. Ceci conduit alors à rechercher des classifications

spécifiques à chaque grand domaine d’utilisation de ces matériaux.

Ainsi, pour la réalisation des remblais et des couches de forme, les différentes

classifications en usage au niveau international se sont montrées mal adaptées soit

Rampe Pente

Angle rentrant

Angle saillant Angle saillant

parce qu’elles étaient établies sur la base de paramètres n’ayant pas, ou peu, de

signification vis-à-vis des problèmes rencontrés (par exemple le coefficient

d’uniformité dans le cas des matériaux granulaires), soit surtout parce qu’elles

occultaient certains aspects capitaux (l’état hydrique des sols sensibles à l’eau, le

caractère évolutif de certains matériaux rocheux, ou encore la dimension maximale

des plus gros éléments présents dans le sol).

La classification des sols a été établie précisément en fonction des problèmes posés

par leur utilisation dans la construction des remblais et des couches de forme, et

s’appuyant sur les paramètres d’identification et de comportement jugés les plus

représentatifs à cet égard. La classification des sols et matériaux rocheux ont fait

l’objet de la norme AFNOR (NF P 11-300).

Tout sol ou matériau rocheux peut donc être rangé selon ce système de

classification dès lors que les valeurs des paramètres sur lesquels il s’appuie sont

connues et que les essais permettant de les déterminer sont reconnus significatifs sur

le sol ou le matériau rocheux considéré.

Cette classification reste cependant axée sur les conditions de réutilisation et,

en particulier, ne rend pas compte des problèmes liés aux difficultés d’extraction.

I.4.1) Paramètres retenus pour la classification des sols

Les paramètres retenus se rangent en trois catégories :

paramètres de nature;

paramètres de comportement mécanique,

paramètre d’état.

I.4.1.1) Paramètres de nature

Ils se rapportent à des caractéristiques intrinsèques, c’est-à-dire qui ne varient

pas ou peu, ni dans le temps ni au cours des différentes manipulations que subit le sol

au cours de sa mise en œuvre.

Les paramètres retenus concernent la granularité et l’argilosité.

a) La granularité

Le Dmax : c’est la dimension maximale des plus gros éléments contenus dans le sol.

Ce paramètre est déterminant pour préjuger des ateliers de terrassements utilisables et

notamment pour évaluer l’épaisseur des couches élémentaires et les conditions de

malaxage éventuel avec un liant. C’est également un paramètre important à connaître

pour apprécier la représentativité des essais de laboratoire. Toutefois la détermination

de ce paramètre peut tolérer une certaine imprécision et en règle générale une

estimation visuelle est suffisante.

b) L’argilosité

L’indice de plasticité Ip (norme NF P 94-051) : c’est le paramètre le plus

couramment utilisé pour caractériser l’argilosité des sols. Son interprétation est

d’autant plus fiable que la proportion pondérale de la fraction 0/400 µ m (fractions

servant à l’essai) contenue dans le sol étudié est importante et que l’argilosité de cette

fraction est grande.

La valeur de bleu de méthylène VBS : il s’agit d’un autre paramètre permettant de

caractériser l’argilosité d’un sol mais dont l’application à l’identification des sols

remonte seulement à quelques années. Ce paramètre représente la quantité de bleu de

méthylène pouvant s’adsorber sur les surfaces externes et internes des particules du

sol, ou autrement dit une grandeur directement liée à la surface spécifique du sol.

I.4.1.2) Paramètres de comportement mécanique

Ces paramètres ne sont pris en considération que pour juger de l’utilisation

possible des sols en couche de forme. Ils distinguent les matériaux dont la fraction

granulaire est susceptible de résister au trafic et qui de ce fait peuvent être utilisés tels

quels dans la construction des couches de forme, de ceux qui risquent de se

fragmenter pour se transformer en un sol constitué en majorité d’éléments fins,

inutilisable dans son état naturel sans dispositions particulières (traitement...).

Les paramètres de comportement considérés dans la classification sont : les

coefficients Los Angeles (LA) (norme P 18-573) et micro-Deval en présence d’eau

(MDE) (norme P 18-572), mesurés sur la fraction granulaire 10/14(1) (ou à défaut sur

la fraction 6,3/10(1)) et le coefficient de friabilité des sables (FS) mesuré sur la

fraction 0/1 ou 0/2 mm (norme P 18-576).

I.4.1.3) Paramètres d’état

Il s’agit des paramètres qui ne sont pas propres au sol mais en fonction de

l’environnement dans lequel il se trouve.

Pour les sols meubles sensibles à l’eau, le seul paramètre d’état considéré dans

la présente classification est l’état hydrique : son importance est capitale vis-à-vis de

tous les problèmes de remblai et de couche de forme.

I.5) Types de remblai

I.5.1) Remblai d’argile

L’argile prenant beaucoup de temps à se tasser d’elle-même, chacune des

couches doit être bien densifiée et ne doit pas dépasser 30 cm d’épaisseur pour

faciliter le travail. Comme toujours, chaque couche doit être déposée sur la pleine

largeur du remblai. Si l’argile est trop sèche, elle doit être arrosée et parfois scarifier

pour faciliter la pénétration de l’eau. Si l’argile est trop humide, elle doit être asséchée

par hersage ou par scarification.

On peut aussi l’assécher en la saupoudrant de chaux. Par temps pluvieux, en

peut étendre sur une couche d’argile déjà posée une couche de sable de 15 à 30 cm

d’épaisseur, ce qui permet l’assèchement et facilite la circulation des engins de

construction.

Lorsqu’on dispose de matériaux argileux et de matériaux granulaires pour la

préparation d’un remblai, il est préférable de placer les matériaux granulaires à la

base, à cause de leur poids plus élevé que celui de l’argile

I.5.2) Remblai d’enrochement

Tout remblai fait de blocs de rocher provenant de coupes doit être érigé avec

soin, car il ne doit plus se tasser une fois la route réalisée. Les blocs ne doivent pas

dépasser 1m. Ils sont placés en couches d’un mètre d’épaisseur sur la pleine largeur

du remblai (le roc schisteux est placé en couche de 45 cm d’épaisseur). La dernière

couche sous la ligne de sous fondation doit avoir 30 cm d’épaisseur et être composée

de pierres dont le diamètre ne dépasse pas 15 cm. Chacune des couches doit être

bien compactée ou roulée uniformément avec l’outillage de construction.

I.5.3) Remblai d’emprunt

Tout remblai est construit avec les matériaux provenant des déblais ou des gites

d’emprunt. On appelle ordinairement les emprunts qui sont faits de matériaux

quelconques, mais utilisables pour la construction d’une route ; on appelle emprunts

granulaires ceux qui sont faits de sable, gravier ou pierre.

On doit évaluer la capacité portante du sol avant de commencer

l’approvisionnement en matériaux de remblai et, si c’est nécessaire, le consolider ou

le compacter.

Tous les matériaux doivent être déposés sur la pleine largeur des remblais, en

couches uniformes d’une épaisseur maximale de 30 cm après tassement. Le

remblayage dans l’eau doit être exécuté en une seule couche, jusqu'à 60 cm environ

au-dessus de la surface de l’eau, avec un emprunt granulaire. Les ornières causées par

les engins de construction doivent être éliminées à chaque niveau. Chacune des

couches du remblai doit être compactée séparément en fonction de la densité exigée.

La surface de chacune des couches doit avoir une pente de 2℅ vers les fossés ; dans

les courbes horizontales la pente est celle du dévers. Cette surface doit être égouttée et

libérée de glace ou de neige avant la pose d’une nouvelle couche. [5]

I.6) Engins de compactage :

Il existe plusieurs types de compacteurs (Figures I.4 jusqu’au Figure I.8).

Chaque modèle est plus adapté (efficace) pour un type donné de sol.

Figure I.4: Compacteur à pneus

Figure I.5: Compacteur vibrant à cylindres lisses

Figure I.6: Compacteurs mixte

Figure I.7: Compacteur vibrant à pieds dameurs

Figure I.8: Compacteur statique à pieds dameurs

Chapitre II :

Traitement des sols

pour la réalisation des

remblais

Chapitre II : Traitement des sols pour la réalisation des remblais

Les techniques d’amélioration des sols consistent à modifier les caractéristiques

d’un sol par une action physique (vibrations par exemple) ou par l’inclusion dans le

sol ou le mélange au sol d’un matériau plus résistant, dans le but de :

Augmenter la capacité portante et/ou la résistance au cisaillement,

diminuer les tassements, tant absolus que différentiels, et le cas échéant les

accélérer.

Diminuer ou éliminer le risque de liquéfaction en cas de tremblement de terre

ou de vibrations importantes.

II.1) Définition et objet du traitement

Le traitement des sols avec un liant est une technique qui consiste à incorporer,

au sein du sol, cet élément d’apport avec éventuellement de l’eau et de les mélanger

plus ou moins intimement in situ, jusqu’à l’obtention d’un matériau homogène pour

lui conférer des propriétés nouvelles. Il s’agit d’un traitement qui utilise les affinités

chimiques du sol et du liant, par opposition au traitement mécanique, comme le

compactage, qui peut se superposer au premier.

Le traitement des sols pour l’exécution des remblais et des couches de forme, a

pour objet de rendre utilisable un sol qui ne présente pas les caractéristiques requises

pour servir sans préparation, à supporter une assise de chaussée, de parking ou de

plate-forme.

Il a deux raisons d’être :

soit pour améliorer des sols trop humides, qu’il s’agisse du sol en place pour

permettre la progression du chantier ou de sols à réutiliser en remblai ;

soit pour réaliser des plates-formes rigides et stables aux intempéries pour la

circulation de chantier et la mise en œuvre de la fondation.

L’optique du traitement est différente selon le cas :

dans le premier cas, on cherche un effet rapide et de niveau suffisant pour

rendre la circulation des engins et la mise en œuvre possibles, mais sans

chercher à obtenir des performances mécaniques élevées par la suite ;

dans le second cas, on recherche une résistance mécanique pour la plate-forme.

Le choix des opérations est alors étudié pour obtenir un matériau relativement

noble par rapport au matériau naturel.

II.2) Avantages de la technique du traitement

Le traitement des sols en place à la chaux et/ou au ciment ou au liant

hydraulique routier (LHR) est une technique qui offre trois types d’avantages :

techniques, économiques, écologiques et environnementaux.

II.2.1) Avantages techniques

Le traitement des sols en place à la chaux et/ou au liant hydraulique permet la

réalisation en remblais et en couches de forme, d’une couche traitée homogène,

durable et stable, présentant des caractéristiques mécaniques comparables à celles

d’une grave-ciment ou grave hydraulique. En outre, cette technique assure une bonne

répartition des charges sur le support, grâce à la rigidité de la nouvelle structure.

Cette technique assure un bon comportement par temps chaud sans déformation, ni

orniérage et un bon comportement vis-à-vis des cycles de gel-dégel, grâce à la

rigidité du matériau et à l’effet de dalle induit. Enfin, le traitement des sols en place

est une technique possédant une facilité d’adaptation aux contraintes d’exploitation.

II.2.2) Avantages économiques

Le traitement des sols en place à la chaux et/ou au liant hydraulique est une

technique de traitement à froid, donc utilisant peu d’énergie. La réutilisation des

matériaux en place est un facteur d’économie important puisqu’il réduit au minimum

les déblais issus du décaissement, la mise en décharge, l’apport de granulats et le

coût de leur transport. L’absence de transport de granulats ou des déblais en décharge

contribue à la préservation du réseau routier situé au voisinage du chantier. Enfin, le

traitement des sols en place est une technique très économique, notamment du fait de

la durée plus courte des travaux par rapport à une solution avec décaissement.

II.2.3) Avantages écologiques et environnementaux

Le travail à froid réduit sensiblement la pollution et le rejet de vapeurs nocives

dans l’atmosphère. En outre, cette technique permet une importante économie

d’énergie globale, par la réduction des matériaux à transporter, des matériaux à

mettre en décharge et donc une diminution des Impacts indirects, des gênes à

l’usager et aux riverains et une réduction de la fatigue du réseau routier adjacent au

chantier. La réutilisation des matériaux en place limite l’exploitation des gisements

de granulats (carrières, ballastières), ressources naturelles non renouvelables. Ce qui

contribue à préserver l’environnement. [4]

II.3) Les liants et les différents types de traitements

Selon l’utilisation prévue (en couches de forme ou en remblais) ou en fonction

du type de sol à stabiliser, il existe plusieurs types de traitements des sols qui ne

diffèrent que par la nature du liant utilisé. En France, par exemple, les ingénieurs

utilisent presque exclusivement les traitements suivants :

• le traitement à la chaux (selon les normes NF EN 459-1 et NF P 98-101) dans le cas

de sols fins destinés à une utilisation en remblais ou en couches de forme;

• le traitement au ciment (selon la norme NF EN 197-1) ou au liant hydraulique

routier (LHR) (selon les normes NF P15-108 et ENV 13 282 ou avis technique du

Comité Français pour les Techniques Routières - CFTR) dans le cas de sols peu

plastiques ou peu argileux destinés à une utilisation en remblais ou en couches de

forme ;

• le traitement mixte à la chaux puis au ciment ou au liant hydraulique routier destiné

à une utilisation en couches de forme.

II.4) Action du ciment et des liants hydrauliques routiers (LHR) sur les sols :

Le traitement des sols au ciment ou aux LHR permet d’améliorer les

caractéristiques initiales des matériaux et s’appliquent à des sols fins prétraités à la

chaux ou des sols peu ou pas plastiques, dont les teneurs naturelles en eau trop

élevées ne permettent pas de réaliser des remblais ou des couches de forme dans de

bonnes conditions et avec des garanties suffisantes de qualité. Il est surtout utilisé

dans le but d’obtenir un développement rapide et durable des résistances mécaniques

et des stabilités à l’eau et au gel.

Compte tenu de leurs propriétés, le ciment et les LHR modifient de façon sensible

le comportement des sols peu ou pas plastiques, grâce à deux actions distinctes :

Des modifications immédiates et à long terme des propriétés géotechniques et

mécaniques du sol.

Les réactions du ciment et du LHR avec un sol consistent essentiellement en une

hydratation des silicates et aluminates de calcium anhydres, avec passage par la

phase soluté suivie de la cristallisation des produits hydratés : c’est la prise

hydraulique.

La croissance des microcristaux formés, leur enchevêtrement, leur feutrage

progressif, enrobent et relient les grains du matériau entre eux, formant des ponts de

plus en plus nombreux et solides. Ce qui conduit rapidement au durcissement du

mélange, à l’obtention de caractéristiques mécaniques élevées et sa stabilité à l’eau et

au gel.

Une diminution de la teneur en eau

La teneur en eau d’un mélange sol-ciment ou sol-LHR se trouve abaissée en raison

de :

L’apport de matériaux secs ;

La consommation de l’eau nécessaire à la prise hydraulique du ciment

ou du LHR ;

L’évaporation d’eau par l’aération du sol lors du malaxage.

En revanche, on ne note pas de modifications importantes de la courbe Proctor.[6]

II.5) Définition de la chaux

La chaux est obtenue à partir d’un calcaire très pur, qui, porté à une température

de plus de 1000 degrés, et suite à une réaction chimique, se décompose en chaux vive

et en gaz carbonique.

II.6) Différent type de la chaux

II.6.1) La chaux vive

Après cuisson, la chaux vive garde le même aspect physique, mais sa masse

volumique apparente devient plus faible.

Elle avide d’humidité et réagit au contact de l’eau avec un fort dégagement de

chaleur, puis se transforme en une poudre blanche appelée chaux éteinte

II.6.2) La chaux éteinte

Est employée dans de nombreuse domaines tels que le bâtiment l’industrie, la

dépollution, l’ors qu’elle se combine avec le gaz carbonique, elle redevient calcaire.

II.6.3) La chaux aérienne

On obtient les chaux aériennes en calcinant des pierres calcaires (ou dolomites

pures) qui ne contiennent pas plus de 5% de matières argileuses.

Ce type de chaux, lorsqu’elles sont très pures en carbonates (plus de 95%), et à cause

de l’onctuosité qu’elles donnent aux pâtes fabriquées en les mélangeant avec de l’eau,

ont aussi été appelé, dans le passé, des chaux grasses.

Quand la pureté en carbonates est inférieure et que le pourcentage d’argile atteint 5%,

ces chaux aériennes sont appelées chaux maigres parce que la pâte obtenue est moins

onctueuse.

Les pâtes sont donc des mélanges de sable (ou de poudre de marbre) et de chaux en

pâte dont le dosage varie (ce qui donne des pâtes maigres ou grasses).

II.6.4) La chaux hydraulique

Quand la pierre calcinée contient des mélanges de marnes et d’argiles riche en

silice, en alumine et en fer, on obtient des chaux dites hydraulique, parce qu’elles

durcissent aussi bien au contact de l’air que de l’eau.

Une chaux est dite faiblement hydrauliques (taux d’argile inférieur à 8%) ;

moyennement hydrauliques (taux d’argile de 20%). Les résistances (taux d’argile 14 à

19%) et éminemment hydraulique (à partir de 20% d’argile). Les résistances

mécaniques de toutes ces chaux sont plus rapides, mais il ne faut pas confondre les

chaux hydrauliques avec la chaux hydratée (hydroxyde de calcium ou chaux éteinte).

Cette dernière, comme nous l’avons déjà décrit, résulte de l’hydratation, ou de

l’extinction, de chaux vives de l’eau.

II.7) Propriétés physiques et chimiques de la chaux vive et de la chaux

éteinte :

Le tableau II.1 récapitule les principales caractéristiques physico-chimiques de

la chaux vive et de la chaux éteinte :

Tableau II.1 les principales caractéristiques physico-chimiques de la chaux

vive et de la chaux éteinte.

la chaux vive la chaux éteinte

Nom oxyde de calcium hydroxyde de calcium

Formule chimique CaO Ca(OH)2

Aspect roche, granulés, poudre, blanc poudre blanche

Odeur sans sans

Point de fusion 2614°C décomposition à 580°C se

transforme CaO)

Point d'ébullition 2850°C 2850°C

Inflammabilité non non

MVA 0,7 à 1,2 t/m3 0,2 à 0,8 t/m3

Poids spécifique 3350 kg/m3 (à 20°C) 2200 Kg/m3 (à 20°C)

Solubilité dans l'eau 1,4 Kg/m3 à 0°C; 1,25 Kg/m3

à 20°C

1,85 Kg/m3 à 0°C; 1,65 Kg/m3

à 20°C

pH (à 25°C) 12,4 en solution saturée 12,4 en solution saturée

Réactivité

Réaction avec l'eau et les

acides, avec fort dégagement

de chaleur

Réaction avec l'aluminium en

présence d'eau, forte réaction

exothermique en présence

d'acides,

II.8) Action de la chaux sur les sols

Les sols fins, c’est-à-dire les sols qui contiennent des proportions notables

d’argiles et de limons, ont des propriétés routières déplorables. Ils gonflent et

deviennent plastiques en présence d’eau, se rétractent avec la sécheresse, foisonnent

sous l’effet du gel. Ils n’ont donc aucune stabilité face aux variations climatiques. Ils

peuvent ainsi se trouver, soit dès l’extraction, soit à la suite d’intempéries, à un degré

de consistance el que la circulation des engins devienne difficile, voire impossible, ce

qui par voie de conséquence rend leur utilisation délicate. Compte tenu de ses

propriétés, la chaux modifie de façon sensible le comportement des sols fins argileux

ou limoneux, grâce à trois actions distinctes :

Une diminution de la teneur en eau.

La teneur en eau d’un mélange sol-chaux se trouve abaissée en raison de :

L’apport de matériaux secs ;

La consommation de l’eau nécessaire à l’hydratation de la chaux

(chaux vive).

L’évaporation d’eau suite à la chaleur dégagée par la réaction

d’hydratation et par l’aération provoquée par le malaxage.

En moyenne, la diminution de la teneur en eau d’un sol traité est de l’ordre de 1 à 2

% pour 1 % de chaux.

Des modifications immédiates des propriétés géotechniques du sol.

L’incorporation de chaux dans un sol argileux, développe une agglomération des

fines particules argileuses en éléments plus grossiers et friables : c’est la floculation.

L’incidence de ces réactions sur le mélange sol-chaux sont :

- Une diminution de l’indice de plasticité Ip ;

- Une augmentation de l’indice portant immédiat IPI ;

- Un aplatissement de la courbe Proctor avec diminution de la densité de l’optimum

Proctor et augmentation de la teneur en eau optimale.

Un sol argileux humide passe ainsi de manière quasi-instantanée d’un état plastique à

un état solide, friable, non collant et perd partiellement sa sensibilité à l’eau. Sa

manipulation sur chantier devient aisée, son comportement à la mise en œuvre et sa

portance sont améliorés. L’homogénéité qu’il acquiert le place dans des conditions

idéales pour subir le traitement au ciment ou au liant hydraulique routier.

Des modifications à long terme

La chaux, en tant que base forte, élève le pH du sol et provoque l’attaque des

constituants du sol (silice et alumine). Il se forme alors des aluminates et des silicates

de calcium hydratés (réaction pouzzolanique) qui, en cristallisant, agissent comme un

liant entre les grains. Il est à noter que l’intensité et la vitesse de ces réactions à long

terme dépendent d’un certain nombre de caractéristiques du sol : pH, teneur en

matières organiques, quantité et la nature de la fraction argileuse, teneur en eau,

dosage en chaux maximal (fonction de la quantité maximale de chaux

“consommable” par l’argile présente dans le sol) et surtout température. La figure

II.1 nous montre la réaction dans les sols après malaxage, tandis que la figure II.2

montre l’aspect visuel d’un sol après traitement. [4]

Figure II.1: Action de la chaux sur les sols après malaxage.

Figure II.2: Aspect visuel d’un sol après traitement.

II.9) Réalisation du traitement avec la chaux

Les conditions de mise en œuvre doivent être conformes aux recommandations

du Guide Technique “Traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques -

Application à la réalisation des remblais et des couches de forme” (Sétra / LCPC -

2000) (plus communément nommé GTS).

L’exécution type des travaux de traitement des sols suit, en règle générale, le

processus suivant :

II.9.1) Préparation du sol à traiter

Cette opération, visant à faciliter le malaxage ultérieur, consiste à procéder à

l’ouverture du sol au scarificateur. La Figure II.3 montre un chantier de traitement

de sol.

Figure II.3: vue générale d’un chantier de traitement de sol.

II.9.2) Ajustement de l’état hydrique du sol

Une teneur en eau optimale est indispensable pour obtenir, après compactage

du mélange sol-liant, une densité maximale. Ainsi, il est possible soit d’assécher le

sol par brassage mécanique, soit de l’humidifier avec une arroseuse avec rampes à

eau, gicleurs ou systèmes enfouisseurs.

II.9.3) Épandage du liant

Pour réduire et maîtriser la dispersion du liant, il est préférable de retenir dans

le cas de chantiers moyens ou importants un épandeur à dosage pondéral, asservi à la

vitesse d’avancement. Le contrôle de la régularité de l’épandage et de la quantité des

liants est réalisé par la méthode dite “à la bâche”. La figure II.4 montre la technique

de l’épandage, voir Figure II.4

Figure II.4: Epandage de la chaux.

II.9.4) Malaxage

Pour assurer une bonne homogénéité du matériau et une profondeur importante

du malaxage, il est judicieux de retenir un malaxeur ou un pulvimixer à rotor

horizontal.

D’autre part, le malaxage foisonnant énormément les matériaux, il faut veiller

– lorsqu’on traite par bandes jointives à mordre suffisamment (20 cm) dans la partie

déjà foisonnée, pour ne pas laisser de matériau non malaxé en bordures de bandes,

voir figure II.5.

Figure II.5: malaxage.

II.9.5) Compactage partiel

La qualité du compactage est, en général, déterminée par un objectif de densification.

Ainsi, pour le compactage des remblais, l’objectif de densification est une énergie de

compactage q4, qui correspond succinctement à 95 % de la densité optimale de

l’essai Proctor Normal et pour le compactage des couches de forme, il est une énergie

de compactage q3 qui correspond succinctement à 98,5 % de la densité optimale de

l’essai Proctor Normal. Le guide technique Sétra / LCPC sur la “Réalisation des

remblais et des couches de forme” (GTR) de septembre 1992 donne une

détermination pratique des conditions de compactage, sur la base du paramètre Q/S,

“épaisseur unitaire de compactage” (Q étant le volume de sol compacté pendant un

temps donné et S la surface balayée par le compacteur pendant le même temps).

L’atelier de compactage, ainsi que le nombre de passes nécessaires, seront définis sur

une planche d’essais de compactage, en respectant les épaisseurs de couches à

compacter et en appliquant un plan de balayage répartissant l’énergie de compactage

sur toute la surface de la couche.

Le compactage partiel doit suivre sans tarder la fin du malaxage pour ne pas laisser

un matériau foisonné exposé aux intempéries et doit apporter 70 à 80 % de l’énergie

exigée pour obtenir la qualité de compactage recherchée suivant la couche

considérée.

II.9.6) Réglage

Le réglage définitif doit se faire par rabotage sur toute la largeur à régler et en

aucun cas par comblement des points bas par les matériaux provenant de l’écrêtage

des bosses. Il se fait le plus souvent à la niveleuse. Les matériaux provenant du

rabotage doivent être évacués.

L’épaisseur à raboter doit être prise en compte au stade du traitement, en prévoyant

une surépaisseur suffisante du matériau traité (environ 3 cm), voir Figure II.6

Figure II.6: Compactage partiel.

II.9.7) Compactage final

Il doit être réalisé immédiatement après le réglage final et, dans tous les cas,

avant expiration du “délai de maniabilité” du mélange sol-liant, pour apporter le

complément de l’énergie exigée pour obtenir la qualité de compactage recherchée

suivant la couche considérée, voir Figure II.7.

Figure II.7: Compactage final.

II.9.8) Protection de surface

Cette protection superficielle (en général, un enduit gravillonné à l’émulsion de

bitume) est destinée à imperméabiliser et à protéger la couche traitée des intempéries,

de l’évaporation de l’eau et du trafic. Elle doit être réalisée dans les plus brefs délais

après la fin du compactage final Figure II.8.

Figure II.8: protection de surface.

Chapitre III :

Exécution du traitement

des sols à la chaux

Chapitre III : Exécution du traitement des sols à la chaux

III.1) Introduction

Le traitement des sols est une technique très ancienne, dont l’application tant

au niveau des travaux de terrassement qu’au niveau de la réfection des routes ainsi

que les pistes d’accès aux terrains agricoles, connaît actuellement un essor très

important au niveau international et en particulier en Amérique du Nord et en Europe.

Le recours massif à cette technique qui valorise les matériaux en place et

entraîne une diminution notable des coûts, est du principalement à :

La raréfaction des gisements naturels de matériaux nobles;

Le souci écologique croissant imposant de préserver d’une part les ressources

naturelles existantes en optimisant leur utilisation et de limiter d’autre part la

mise en dépôt des matériaux impropres à la réutilisation en remblais ou en

couches de forme;

Le renchérissement des matériaux de substitution et des transports;

Le développement notable des performances et de la fiabilité des matériels de

traitement des sols en place ou en centrale.

III.2) Problème d’homogénéité

Durant le prélèvement des échantillons, nous avons rencontré un problème

d’homogénéité qui est dû à l’hétérogénéité des couches qui sont de nature différentes.

Pour remédier a ce problème on a dû prendre notre échantillon en faisant

attention de prélever d’une même couche qui présente des caractéristiques

homogènes.

III.3) Réalisation des essais

Nous allons développer le travail expérimental lié à l’exécution des essais, pour

chacun d’entre eux, nous décrivons le matériel et le mode opératoire utilisé puis nous

présenterons nos résultats.

III.3.1) Situation de la carrière

La carrière de Mechaâl El-chahid se trouve aux lieux dit Sidi El Abed, située à

peu près à 18 kms k au sud du chef lieu de la wilaya de Tiaret sur la route national RN

23 menant à Sougeur.

Figure III.1: Photo aérienne du site de la carrière de Mechaâl El-chahid (Sidi el

Abed).

III.4) Programme des essais

Nous avons réalisé des essais physico-chimiques et mécaniques au laboratoire

LTPO (laboratoire des travaux public d’ouest) sur les échantillons prélevés à partir de

la carrière citée ci-dessus.

Carrière de tuf

Mechaâl El-

chahid (Sidi el

Abed)

Vers RN 23

N

III.4.1) Classification des essais

Les essais réalisés sont classés selon l’organigramme présenté ci-dessous :

III.5) Essais d’identification

III.5.1) teneur en eau naturelle (w%)

On désigne par teneur en eau la quantité d'eau contenue dans un échantillon de

matière, la quantité étant évaluée par un rapport pondéral ou volumétrique.

En mécanique des sols et des roches, la définition de la teneur en eau est pondérale1 :

Où Ww est le poids d'eau et Ws est le poids des grains, ou fraction sèche du sol.

III.5.2) Analyse granulométrique

L'analyse granulométrique permet de déterminer et d’observer les différents

diamètres de grains qui constituent un granulat, en utilisant une série de tamis

normalisés (Figure III.2). La procédure d’essai et les manipulations sont décrites

par la norme NF P 18-560. Elle concerne les granulats d’un diamètre supérieur à

100 micromètres (0.001mm).

Le but de l’essai est de déterminer la grosseur et le pourcentage en poids de

différentes formes de granulats constituants les échantillons.

Figure III.2: série de tamis nécessaire pour l’essai granulométrique.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Eau

http://fr.wikipedia.org/wiki/Poids

http://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9canique_des_sols

http://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9canique_des_roches

http://fr.wikipedia.org/wiki/Teneur_en_eau_(Milieux_poreux)#cite_note-0

III.5.3) Limite d’Atterberg

L'essai s'effectue en deux phases :

Recherche de la limite de liquidité à l'aide de l'appareil de Casagrande.

Recherche de la limite de plasticité par formation de rouleaux de 3 mm de

diamètre.

La consistance d'un sol peut varier dans de larges limites avec :

la quantité d'eau interstitielle que contiennent ses pores,

l'épaisseur des couches d'eau absorbée qui enrobent ses grains.

Les limites sont des constantes physiques conventionnelles qui marquent les

seuils entre le passage d'un sol de l'état liquide a l'état plastique (limite de

liquidité) : Wl

le passage d'un sol de l'état plastique a l'état solide (limite de plasticité): Wp

Ces limites ont pour valeur la teneur en eau du sol à l'état de transition considéré,

exprimée en pourcentage du poids du matériau sec.

La différence = WL -Wp qui définit l'étendue du domaine plastique, est

particulièrement importante, c'est l'indice de plasticité.

III.5.4) Valeurs au bleu de méthylène VBS

L’essai de détermination de la Valeur au Bleu des sols utilise la propriété

d'adsorption du bleu de méthylène par la fraction argileuse du sol testé. Il est aussi

appelé ESSAI A LA TACHE (Figure III.3).

Il mesure l’activité et la quantité de la fraction argileuse d’un échantillon (NF P

94-068, EN-933.9). Le dosage s’effectue en ajoutant successivement des quantités de

solution de “bleu” et en contrôlant l’absorption au fur et à mesure du test.

Cet essai a pour but de caractériser la surface spécifique et l'argilosité du matériau,

pour identifier le risque de gonflement.

La mesure de la surface spécifique des particules présentes dans un sol offre

une caractérisation sélective de l'argilosité du sol, puisque cette surface spécifique

varie de façon très importante avec la nature des particules.

L'essai au bleu de méthylène permet de le faire dans des conditions simples et

rapides, en utilisant la propriété de la molécule de bleu de méthylène de s'adsorber sur

la surface des particules minérales (Figure III.4).

Figure III.3: Appareil d’essai au bleu de méthylène.

Figure III.4: Feuille filtre avec des taches au bleu.

III.5.5) Détermination de la teneur en carbonates CaCO3

L'essai consiste à déterminer le volume de dioxyde de carbone (CO²) dégagé sous

l'action d'acide chlorhydrique en excès (dans des conditions de température et de

pression atmosphériques connues) par un échantillon préparé pour l'essai, l’appareil

utilisé est appelé le calcimètre (Figure III.5) .

Le but de l’essai est la détermination conventionnelle du pourcentage de la

fraction carbonatée contenue dans un sol, une roche ou un matériau.

Figure III.5: Appareil calcimètre pour la détermination de la teneur en carbonates.

III.6) Essais de faisabilité

Pour vérifier la faisabilité du traitement du sol à la chaux, on peut s’appuyer sur

les deux essais indicatifs suivants :

III.6.1) Essai de gonflement volumique :

L’essai de gonflement volumique est réalisé en utilisant la norme NF P 94-100.

Il s’agit de préparer un échantillon de sol et de le mettre dans un bain marie pendant 4

jours ensuite mesurer le gonflement volumique de l’échantillon.

Cet essai permet de justifier la nécessité du traitement à la chaux si le rapport

suivant est réalisé : ∆V/V ≤ 5%

III.6.1.1) Mode opératoire

Préparer un échantillon non traité dans un moule ayant le rapport h/d=1 nous

avons choisis le moule CBR (15cm/15cm=1) (Figure III.6).

Démouler l’échantillon et le couvrir d’une membrane de façon à le laisser se

gonfler librement (Figure III.7).

Mesurer hauteur et diamètre dans 03 points différent pour chaque grandeur.

Immerger l’échantillon pendant 04 jours (Figure III.8).

Faire sortir l’échantillon de l’eau et laisser reposer pendant 01 heure et prendre

de nouveau les mesures dans les mêmes points.

Figure III.6: Echantillon démoulé.

Figure III.7: Echantillon couvert avec la membrane.

Figure III.8: Echantillon immergé dans un bain marie.

III.6.2) Essai de stabilité des grumeaux

Cet essai se base sur l'augmentation de la stabilité à l'eau des grumeaux

produite par la chaux. La mesure de cette augmentation permet d'apprécier l'aptitude

de la plupart des sols à l'amélioration à la chaux.

La méthode consiste à tamiser sous eau, sur un tamis à ouverture de maille fine

animé d'un mouvement sinusoïdal, des grumeaux humides de sol traité et de sol non

traité. Cette opération peut se faire soit manuellement, soit au moyen d'une machine

spéciale. Les grumeaux de sol non traité se désintègrent et disparaissent à travers les

mailles du tamis alors que les grumeaux de sol traité restent sur le tamis. On définit la

stabilité des grumeaux par la différence entre les deux refus restant sur les tamis.

Ce mode opératoire ne demande qu'un échantillon de 1 kg de sol à examiner et

ne prend qu'une à deux heures de temps d'opérateur.

Cet essai, de par sa rapidité et sa simplicité, est intéressant comme test

d'appréciation de l'aptitude des sols à l'amélioration à la chaux.

III.7) Essais de portance

III.7.1) Essai Proctor

L'ingénieur américain Proctor a montré que pour une énergie de compactage

donnée, la teneur en eau du matériau avait une grande influence sur la compacité

obtenue.

L'essai Proctor consiste à compacter dans un moule normalisé, avec une énergie

de compactage normalisée (dame de masse normalisée tombant d'une hauteur

constante), un échantillon du matériau à différentes valeurs de teneur en eau pour en

déduire :

La t en eur en eau op t ima le .

La densité sèche maximale correspondante.

L’énergie de compactage est égale à

Hauteur de chute × poids de la dame × Nb de coups × Nb de couches / volume total

du moule.

L’essai Proctor est réalisé selon la norme NF P 94- 093, il a pour but de

déterminer la teneur en eau optimale pour un sol de remblai donné et des conditions

de compactage fixées, qui conduit au meilleur compactage possible ou encore

capacité portante maximale.

L’optimum Proctor Normal ou Modifié (OPN ou OPM) est la teneur en eau

pour laquelle le sol atteint, pour une énergie de compactage donnée, une densité

maximale.

L'énergie de compactage dépend de la destination de l'ouvrage, on distingue :

III.7.1.1) L'essai Proctor normal

Energie de compactage modérée pour remblais en terre (barrages en terre, digues,…)

III.7.1.2) L'essai Proctor modifié

Energie de compactage intense pour fondation de chaussées, (pistes, aérodromes…).

Il correspond au compactage maximum que l'on peut obtenir sur les chantiers avec

des engins de compactages puissants.

Figure III.9: Dame et moule Proctor modifié.

III.7.2) Essai CBR

La charge apportée par le pneu sur la chaussée poinçonne le sol de fondation. Ce

poinçonnement est d’autant plus petit que l’épaisseur de la chaussée est grande.

On peut reproduire ce phénomène en compactant le matériau dans les conditions

de l'essai Proctor dans un moule CBR (Figure III.10) puis en mesurant les forces à

appliquer sur un poinçon cylindrique pour le faire pénétrer à vitesse constante dans une

éprouvette de ce matériau.

L’essai CBR est un essai de portance (aptitude des matériaux à supporter les

charges) des remblais et des couches de formes compactées des ouvrages routiers.

Il s’agit de déterminer expérimentalement des indices portants (IPI, CBR) qui

permettent

d’établir une classification des sols.

d’évaluer la traficabilité des engins de terrassement.

déterminer l’épaisseur des chaussées.

Figure III.10: Moules CBR avant immersion.

III.7.2.1) Indice portant immédiat :

Mesure la résistance au poinçonnement d’un sol compacté à sa teneur en eau

naturelle ou dans la plage de teneur en eau dans lequel il est susceptible d’évoluer, il

caractérise l’aptitude du sol à permettre la circulation des engins en phase de chantier.

Le matériau est compacté à l’énergie Proctor normal dans le cas d’un sol et à l’énergie

Proctor modifié dans le cas d’un matériau d’assise de chaussée.

III.7.2.2) CBR après immersion

Mesure la résistance au poinçonnement d’un sol compacté à différentes teneurs

en eau puis immergé pendant 04 jours. Il caractérise l’évolution de la portance d’un

sol compacté et soumis à des variations de régime hydrique.

III.8) Essais mécaniques

III.8.1) Essai de Résistance à la compression (Rc)

L'essai de compression simple vise à déterminer la résistance à la compression (Rc)

d'un matériau compacté et stabilisé.

L'essai consiste à appliquer une pression verticale sur une éprouvette cylindrique

compactée et conservée pendant une période déterminée et à l'augmenter

progressivement jusqu'à la rupture, l’essai a été réalisé selon la norme EN 13 286-41

L’essai est réalisé selon le mode opératoire suivant :

Préparer deux échantillon pour chaque pourcentage de traitement et sans

traitement (10 couches 55coups pour chaque couche) dans un moule ayant le

rapport h/d=02.

Pour nos essais, nous avons choisi le moule de fabrication des éprouvettes de

béton (32cm/16cm=2) (voir Figure III.11).

Démouler les échantillons et programmer les différents âges d’écrasement (07

jours, 14 jours et 28 jours) (Figure III.12).

Figure III.11: Éprouvette pour essai de compression.

Figure III.12: Eprouvette après écrasement.

III.8.2) Essai de Résistance à la traction (Rtb)

L'essai de traction vise à déterminer la contrainte de rupture d’une éprouvette

soumise à un effort de compression appliqué sur deux génératrices opposées.

Essentiellement, il consiste à effectuer un essai de compression diamétrale sur une

éprouvette compactée et conservée pendant une période déterminée, l’essai est réalisé

selon la norme EN 13286-42.

L’essai est réalisé selon le mode opératoire suivant :

Préparer deux échantillons pour chaque pourcentage de traitement et sans

traitement (05 couches 55coups pour chaque couche) dans le moule CBR

(Figure III.13).

Conserver et programmer les différents âges d’écrasement (07 jours et 14 jours)

(Figure III.14).

Après conservation, les éprouvettes sont soumises à un essai de traction.

Des bandes de chargement (épaisseur 4 mm +/- 1 mm) sont à utiliser afin de

bien répartir la charge sur toute la longueur de l'éprouvette.

La mise en charge de l'éprouvette se fera de manière continue, uniforme et sans

chocs, avec une

Figure III.13: Éprouvette pour essai de traction.

Figure III.14: Éprouvette après écrasement.

III.9) Essaie de durabilité

L’essai de durabilité permet de vérifier la durabilité du traitement des sols avec

la chaux. Par manque de Norme française NF ou européenne EN, on utilisé la norme

ASTM D 559 – 96. Cette dernière couvre les procédures de détermination des pertes

dans le sol-liant, les variations dans la teneur et les changements dans le volume

(Gonflement, fissuration) produites par des cycliques d’humidification et de séchage

des échantillons de sol traité. Cette norme est applicable aux sols traités au ciment,

mais elle peut être généralisée pour l’ensemble des liants de traitement.

Les échantillons sont compactés dans un moule après avoir mélangé le sol avec

la chaux pour obtenir γd max à la teneur en eau optimale, ce qui nous amène à utiliser

le moule Proctor et prendre les valeurs de l’optimum Proctor.

III.9.1) mode opératoire

a- Préparer deux échantillons (E1 et E2) traités à un seul dosage de chaux

dans un moule Proctor Normal, à WOPN.

b- Mettre l’échantillon dans le moule par couches de 5 cm et le compacter en

utilisant la dame Proctor.

c- Scarifier la couche précédente avant de mettre la suivante.

d- Durant cette opération prendre une petite quantité du matériau traité pour

déterminer la teneur en eau.

e- Démouler et mesurer le poids total (moule + échantillon) pour E1 et E2, et

déduire γd (pour les deux échantillons)

f- Déterminer la hauteur moyenne et le diamètre moyen et calculer le volume

et peser E1 seulement et laisser E2 comme échantillon témoin.

g- Mettre E1 et E2 dans une enceinte climatique à 20°c pendant 07jours

(Figure III.15).

h- Après 07 jours peser et prendre la hauteur et le volume de l’échantillon E1.

i- Mettre E1 et E2 dans un bain marie pendant 05h puis peser et prendre la

hauteur et le volume de E1 (Figure III.16).

j- Mettre E1 et E2 dans l’étuve à 71°c pendant 42h ensuite peser et prendre la

hauteur et le volume de E1 (Figure III.17).

k- Appliquer 02coups sur la surface latérale et les 02 faces de l’échantillon E2.

l- Répéter l’opération 12 fois, à partir de la phase i.

m- A la fin mettre E1 et E2 dans l’étuve à 110°c et peser les deux échantillons.

n- Les données recueillies permettent de déterminer les changements de

volume et de la teneur en eau pour E1 (pour chaque cycle), et la perte en

matériau (sol-chaux) après les 12 cycles.

Figure III.15: Conservation des échantillons dans l’enceinte climatique.

Figure III.16: Conservation des éprouvettes dans le bain marie.

Figure III.17: Mesure des dimensions de l’échantillon à l’aide d’un pied à coulisse.

Figure III.18: Eprouvette après un cycle.

Figure III.19: application des coups à la brosse métallique sur l’échantillon

Chapitre IV :

Résultats et

interprétations

Chapitre IV : Résultats et interprétations

Dans ce chapitre, on présentera les résultats d’essais réalisés sur le sol tufeux

avant et après traitement, en commençant par les essais d’identification, puis les essais

de faisabilité, ensuite les essais de portance et enfin les essais mécaniques et de

durabilité.

IV.1) Essais d’identification

IV.1.1) teneur en eau naturelle (w%)

L’essai a été réalisé suivant la norme suivante : NF P 94-050

La teneur en eau d'un sol est définie par le rapport entre la masse d'eau du sol et la

masse du sol sec:

W= 100 x Mh – Ms

Ms Avec :

Mh = masse du sol humide

Ms = masse du sol sec

Mh = 800 g

Ms = 752 g

W = ((800-752)/752) x100 = 6.38%

IV.1.2) Analyse granulométrique

L’essai a été réalisé suivant la norme suivante : NF P 18-560.

Les tableaux IV.1 et IV.2 résument, respectivement, les résultats de l’essai

d’analyse granulométrique par tamisage (par voie humide) et l’essai de

sédimentométrie.

L’analyse granulométrique du tuf (figure IV.1) montre que la courbe est bien

gradué (Cu >>15) et que le pourcentage passant à travers le tamis 0.08 mm est 36%.

Tableau IV.1: Résultats de l’analyse granulométrique.

tamis (mm) tamisât (%)

31,5 84

25 83

20 82 16 78

12,5 76

10 74

8 65 6,3 57

5 55

2 47

1 42 0,4 40

0,2 39

0,1 37

0,08 36

Tableau IV.2: Résultats de la sédimentométerie.

Lecture densimètre P % sur tamis 0.08

1.018 26

1.016 24 1.014 21

1.012 19

1.010 16

1.007 12 1.005 10

1.004 09

1.003 08 1.0011 4704

Figure IV.1: Courbe de l’analyse granulométrique du tuf avant traitement.

IV.1.3) Limite d’Atterberg (sans traitement)


Le tableau IV.3 récapitule les mesures de l’essai de limite de liquidité et le

tableau IV.4 résume les résultats de l’essai de la limite de plasticité.

L’indice de plasticité est calculé selon la formule : IP= WL-WP

WL=29.60 %

WP=19.98 %

IP = 9.62

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,01 1 100

Pourc

enta

ge d

es t

am

isats

cum

ulé

s

Diamètre équivalent en mm .

CAILLOUX GRAVIERS GROS SABLE SABLE FIN LIMON ARGILE

20 0,2 0,002

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,08

Tableau IV.3: Résultats de la limite de liquidité (sans traitement). Essai N°3 Essai N°2 Essai N°1

26 21 16 Nombre de coups

8.83 8.54 9.06 9.34 10.05 9.47 Poids total

humide(g)

7.74 7.44 7.82 8.04 8.61 8.12 Poids total sec (g)

3.98 3.73 3.76 3.82 3.99 3.82 Poids de la tare(g)

1.10 1.10 1.24 1.30 1.44 1.35 Poids de l'eau

3.75 3.71 4.06 4.22 4.62 4.30 Poids du sol sec

(g)

29.33 29.64 30.54 30.80 31.16 31.16 Teneur en eau %

Figure IV.2: Courbe de la limite de liquidité (sans traitement).

Tableau IV.4: Résultats de la limite de plasticité (sans traitement). Essai N°1 Essai N°2 Essai N°3 Essai N°4

Poids total

humide(g)

5.42 5.09 5.20 5.46

Poids total sec (g) 5.16 4.81 4.92 5.22

Poids de la tare(g) 3.88 3.43 3.52 3.98

Poids de l'eau 0.26 0.28 0.28 0.24

Poids du sol sec (g) 1.28 1.38 1.40 1.24

Teneur en eau % 20.31 20.28 20.00 19.35

IV.1.4) Valeur de bleu de méthylène


M = 30g V = 34cl C =55℅

VBS = V / M*C

VBS = 0.62 (g/100g de sol) Avec :

M: la masse de sol

V: volume de bleu de méthylène adsorbé par le

sol

C: le pourcentage de tamisât de 5mm.

IV.1.5) teneur en carbonates CaCO3


V=90 cm3 M2=0.40g

CaCo3= 80% le sol fortement carbonaté

Avec :

V: volume d’acide chlorhydrique

M2: masse déterminé à partir de la courbe

d’étalonnage.

IV.2) classement du sol

D’après les résultats obtenus (tableau IV.5) et en utilisant le tableau de

classification GTR (voir annexe), on peut définir notre sol comme étant :

Limon peu plastique, de classe A1s

Tableau IV.5: classement du sol.

Dmax

(mm)

Passant au

80µm (%) IP VBs

Wn

(%)

WOPN

(%)

CaCo3

(%) Classe

Sous

classe

31.5 36 9.62 0.62 6.38 8.76 80 A1 A1s

IV.3) Essais de faisabilité :

IV.3.1) Essai gonflement volumique


Les résultats sont exprimés dans le tableau suivant :

Tableau IV.6: Résultats de l’essai de gonflement volumique.

diamètre (mm) hauteur (mm) volume (cm3)

avant 152,9333 152,3000 27976,5337

après 154,7667 156,1333 29372,4698

∆V/Vi = 0.0498 = 4.98% ≤ 5% alors notre sol est apte au traitement à la

chaux.

IV.3.2) Essai de stabilité des grumeaux

Après l’ajout de la chaux au tuf, on a remarqué que le sol change de consistance

et passe d’un état collant à un état d’aspect sableux, ce qui justifie l’intérêt de la

technique du traitement de ce sol à la chaux.

IV.4) Essais réalisés sur sol traité

IV.4.1) Limite d’Atterberg avec 3% de la chaux

On présente dans les tableaux IV.7 et IV.8 les résultats des essais de

détermination de la limite de liquidité et de plasticité.

L’indice de plasticité IP = 7.05

Tableau IV.7: Résultats de la limite de liquidité avec 3% de la chaux. Essai N°3 Essai N°2 Essai N°1


7.75 8.32 10.13 9.74 8.28 9.86 Poids total

humide(g)

6.74 7.05 8.49 8.23 7.09 8.25 Poids total sec (g)

3.83 3.42 3.93 4.02 3.81 3.81 Poids de la tare(g)

1.01 1.27 1.64 1.51 1.19 1.61 Poids de l'eau

2.91 3.63 4.56 4.21 3.28 4.44 Poids du sol sec

(g)

34.70 34.98 35.96 35.86 36.28 32.26 Teneur en eau %

Figure IV.3: limite de liquidité avec 3% de la chaux.

Tableau IV.8: Résultats de la limite de plasticité avec 3% de la chaux Essai N°1 Essai N°2 Essai N°3 Essai N°4

Poids total

humide(g)

5.70 5.68 6.07 5.81

Poids total sec (g) 5.31 5.25 5.73 5.40

Poids de la tare(g) 3.91 3.73 4.50 3.98

Poids de l'eau 0.39 0.43 0.34 0.41

Poids du sol sec (g) 1.40 1.52 1.23 1.42

Teneur en eau % 27.85 28.28 27.64 28.87

IV.4.2) Limite d’Atterberg avec 5% de la chaux

On présente dans les tableaux IV.9 et IV.10 les résultats des essais de détermination

de la limite de liquidité et de plasticité.

L’indice de plasticité IP = 6.80

Tableau IV.9: Résultats de la limite de liquidité avec 5% de la chaux. Essai N°3 Essai N°2 Essai N°1


8.42 11.03 9.29 9.01 10.69 9.90 Poids total

humide(g)

7.27 9.10 7.72 7.62 8.94 8.18 Poids total sec (g)

4.12 3.87 3.54 3.93 4.42 3.76 Poids de la tare(g)

1.15 1.93 1.57 1.39 1.75 1.72 Poids de l'eau

3.15 5.23 4.18 3.69 4.52 4.42 Poids du sol sec

(g)

36.51 36.90 37.56 37.67 38.72 38.91 Teneur en eau %

Figure IV.4: courbe de limite de liquidité avec 5% de la chaux.

Tableau IV.10: Résultats de la limite de plasticité avec 5% de la chaux. Essai N°1 Essai N°2 Essai N°3 Essai N°4

Poids total

humide(g)

6.50 5.89 4.90 5.29

Poids total sec (g) 4.87 5.63 4.70 5.06

Poids de la tare(g) 4.08 4.44 3.73 3.96

Poids de l'eau 1.65 0.26 0.20 0.23

Poids du sol sec (g) 0.79 1.19 0.97 1.10

Teneur en eau % 21.37 21.85 20.62 20.91

IV.4.3) Influence du dosage en chaux sur la limite d’atterberg

D’après le tableau IV.11, on remarque que l’indice de plasticité a diminué de

9.62 à 7.05 pour 3% de chaux et à 6.80 pour 5% ce qui signifie que l’argilosité a

diminué.

On remarque que la limite de plasticité a augmenté en ajoutant la chaux au sol

avec un taux plus grand que celui de l’augmentation de limite de liquidité , ce qui

permet de réduire l’indice de plasticité.

Tableau IV.11: Influence du dosage en chaux sur la limite d’atterberg.

teneur en chaux

0% 3% 5%

wl % 29,6 35,20 36,90

Wp % 18,98 28,15 30,09

Ip 9,62 7,05 6,80

Figure IV.5: courbe de l’influence du dosage en chaux sur la limite d’atterberg.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0% 2% 4% 6%

teneur en chaux %

Indice de plasticité

limite de liquidité

limite de plasticité

IV.4.4) Essai Proctor modifié


D’après les résultats obtenus on constate que la densité diminue et que la courbe

s’aplatie (figure IV.6) en fonction du pourcentage de chaux, ce qui rend le matériau

moins sensible au compactage.

Tableau IV.12: résultats de l’essai Proctor modifié.

0 % chaux

essai 01 essai 02 essai 03 essai 04

masse du moule + échantillon (g) 14550 14770 14755 14785

échantillon sec (g) 4513,92 4629,46 4538,88 4487,29

teneur en eau (%) 6,67 8,76 10,6 12,54

densité sèche 1,96 2,01 1,97 1,95

3 % chaux




teneur en eau (%) 8,85 10,96 12,24 14,41

densité sèche 1,91 1,93 1,91 1,89

5 % chaux




teneur en eau (%) 10,42 12,75 14,47 16,54

densité sèche 1,84 1,86 1,85 1,83

Figure IV.6: courbe des résultats de l’essai Proctor modifié.

IV.4.5) Essai CBR


IV.4.5.1) Indice CBR immersion :


Tableau IV.13: résultats de l’essai CBR immersion.

55 coups/couche

teneur en chaux (%) 0 3 5

indice portant à 2,5 mm (%) 23,29 63,00 68,00

indice portant à 5 mm (%) 29,96 77,00 88,50

25 coups/couche




10 coups/couche




1,7

1,75

1,8

1,85

1,9

1,95

2

2,05

2,1

5 7,5 10 12,5 15 17,5 20

den

sité

sè

che

teneur en eau %

0 % chaux

3 % chaux

5 % chaux

D’après la courbe (présentée sur la figure IV.7), on remarque que l’indice CBR

immersion augmente avec le pourcentage de chaux, néanmoins avec un taux plus

élevé pour le premier dosage, ce qui nous permet de constater la notion du

pourcentage économique.

Figure IV.7: courbe des résultats de l’essai CBR immersion.

IV.4.5.2) Indice portant immédiat :


Tableau IV.14: résultats de l’essai indice portant immédiat.

55 coups/couche




25 coups/couche




La courbe présentée sur la figure IV.8 nous permet de tirer la même conclusion

que l’indice CBR immesrion.

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0 1 2 3 4 5 6

Ind

ice

CB

R

teneur en chaux %

55 coups/couche

25 coups/couche

10 coups/couche

Figure IV.8: courbe des résultats de l’essai indice portant immédiat.

III.5) Essais mécaniques

III.5.1) Essais de résistance à la compression

L’essai a été réalisé suivant la norme suivante : EN 13 286-41


Tableau IV.15: résultats de l’essai de résistance à la compression.

Age 7 14

teneur en chaux (%) E1 E2 E1 E2

0 25 KN 29 KN 15,3 KN 26,2 KN

3 27,7 KN // 25,1 KN 22,2 KN

5 26,1 KN 27,5 KN 12 KN 21,9 KN

On s’attendait à avoir une augmentation de la résistance à la compression, mais

on a remarqué l’inverse, c'est-à-dire une diminution ce qui est contradiction avec les

la littérature. Ceci est dû au démoulage des échantillons qui a provoqué des

microfissures s’accentuant avec l’âge ce qui fragilise nos échantillons.

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

0 2 4 6

IPI %

teneur en chaux %

55 coups/couche

25 coups/couche

III.5.2) Essais résistance à la traction

L’essai a été réalisé suivant la norme suivante : EN 13286-42.


Tableau IV.16: résultats de l’essai de résistance à la traction.

Age 7 14

teneur en chaux (%) E1 E2 E1 E2

3 4,5 KN 4,5 KN 5 KN 3,5 KN

5 4,6 KN 4,9 KN 4,8 KN 4 KN

La même conclusion peut être faite que pour les essais de compression simple.

IV.6) Efficacité et durabilité du traitement :

IV.6.1) Critère de jugement :

Les résultats obtenus doivent vérifier si notre traitement est efficace ou non.

Pour cela, on doit vérifier le critère de jugement suivant :

Icbr immersion > 20 et (Icbr / IPI) ≥ 1


Tableau IV.17: Valeurs du rapport de l’indice CBR sur IPI.


55 coups/couche

Indice CBR 29,96 77,00 88,50

IPI 17,00 30,00 33,00

I.CBR/IPI 1,76 2,57 2,68

teneur en chaux (%) 0,00 3,00 5,00

25 coups/couche

Indice CBR 14,98 38,00 43,00

IPI 8,00 15,00 17,00

I.CBR/IPI 1,87 2,53 2,53

D’après ces résultats notre critère de jugement est vérifié, cela veut dire que le

traitement utilisé a abouti aux résultats recherchés.

IV.6.2) Essai de durabilité :

Les résultats de cet essai sont récapitulés dans le tableau présenté en annexe

n°2.

Les caractéristiques, initiales et finales, de l’échantillon 2 sont regroupées dans

le tableau suivant :

Nbre cycles

H moy (mm)

Ø moy (mm)

vol. (cm3)

poids (gr)

poids vol.

(gr/cm3) Δ poids

% poids (gr)

Etat initial

117 102 956,04 1687,31 1,765 // //

Après 6 cycles

117,66 96,13 853,96 1395 1,634 261 15,77

On remarque que la perte en masse pour E2 (soumis à des coups à la brosse

métallique) est relativement faible ce qui garantie une durabilité du traitement à la

chaux.

Cette perte est de même ordre que pour l’échantillon E1, ce qui montre que le

matériau traité peut supporter, également, des chocs (dus au trafic).

Conclusion générale et perspectives

Les objectifs fixés dans le cadre de ce travail étaient d’étudier l’influence du

traitement à la chaux sur l’amélioration des caractéristiques mécaniques des sols

traités pour leur utilisation en remblais, en matière de résistance à la compression Rc

et de résistance à la traction Rtb, et de préparer une planche d’essai expérimentale sur

un chantier réel.

Le choix du gite de tuf a été orienté, beaucoup plus, selon l’importance du

gisement, mais aussi pour arranger l’entreprise réalisatrice de la planche d’essai, mais

on était confronté au problème d’hétérogénéité du matériau et on a dû changer

l’endroit de prélèvement plusieurs fois.

Les essais d’identification et de portance réalisés sur le tuf calcaire avant et

après traitement ont permis de confirmer l’intérêt de l’apport de chaux pour atteindre

des performances mécaniques élevées. Ces résultats constituent, en fait, la base de

données nécessaire à l’exécution d’une planche d’essai expérimentale sur un chantier

réel.

Les essais le plus intéressants qui ont été réalisés dans le cadre de ce travail sont

l’essai de gonflement volumique et l’essai de durabilité du traitement puisqu’ils

constituent des critères décisifs pour la technique de traitement choisie.

Pour les essais de compression et de traction, on a rencontré un problème lié au

démoulage des éprouvettes. En effet, au cours de cette opération, l’échantillon subit

des microfissures qui s’accentuent avec l’âge des éprouvettes suite au collage du sol

sur les parois du moule et du fait qu’on a utilisé des moules non démontables, d’où

l’obtention de faibles résistances. En plus, on était très contraint par le temps pour

refaire ces essais du fait que l’âge des éprouvettes devra avoir 28 jours et plus, voire

90 jours pour les essais de traction Rtb, en préparant, de nouveau, des éprouvettes au

moyen de moules démontables (en demi-coquilles).

Pour la réalisation de la planche d’essai, on a rencontré beaucoup de problèmes

liés à l’hétérogénéité du tuf, d’une part et au programme de l’entreprise réalisatrice de

la planche d’essai, d’autre part. C’est la raison pour la quelle, il serait très intéressant

d’appliquer les résultats trouvés sur un chantier réel, du fait que toutes les données

ont été préparées à cet effet.

Il est préférable de faire une comparaison entre le traitement à la chaux et au

ciment, d’un coté et avec un traitement mixte (chaux – ciment), d’un autre coté.

Bibliographie

[1]. J.H. Duran. (1959), les sols rouges et les croûtes en ALGERIE, SES Alger.

[2]Document techniques de l’office de protection et de promotion de la vallée du

M’Zab La chaux et le STUC, édition EYROLLE 2004

[3] LCPC – SETRA, Paris (2004).Conception et dimensionnement des structures

de chaussée, guide technique ministère de l’équipement des transports et du

tourisme.

[4] LCPC – SETRA (2004). Documentation technique Routes n°89 • Septembre

2004

[5] LCPC – SETRA (2000). Guide Technique-Réalisation des remblais et des

couches de forme, document technique.

[6] LCPC – SETRA (2000).Guide Technique-Traitement des sols à la chaux et/ou

aux liants hydrauliques. Application à la réalisation des remblais et des couches

de forme.

[7] CRR (2004).Code de bonne pratique pour le traitement des sols à la chaux

et/ou au ciment.

Normes

NF P 11-300 Exécution des terrassements : Classification des matériaux utilisables

dans la construction des remblais et des couches de forme d’infrastructures routières,

1998.

NF P 94-051 Détermination des limites d’Atterberg. Limite de liquidité à la coupelle

– Limite de plasticité au rouleau, 1993.

NF P 18-573 Essai Los Angeles, décembre 1990.

NF P 18-572 Essai micro deval, décembre 1990.

NF P 18-576 Mesure du coefficient des friabilités des sables, décembre 1990.

NF EN 459-1 Chaux de construction, octobre 2002.

NF P 98-101 Chaux aérienne calcique pour sols et routes, juillet 1991.

NF EN 197-1 Ciment, février 2001.

NF P15-108 et ENV 13 282 Liants hydrauliques routiers, décembre 2000.

NF P 18-560 Analyse granulométrique. Méthode par tamisage à sec après lavage,

1996.

NF P 94-068, EN-933.9 Détermination de la valeur de bleu de méthylène d’un sol,

l’essai à la tache, 1998.

NF P 94-100 Essai d’évaluation de l’aptitude sol au traitement, 199.

NF P 94- 093 Essai Proctor normal – Essai Proctor modifié, 1999.

EN 13 286-41 Essai de résistance à la compression.

EN 13286-42 Essai de résistance à la traction.

Normes

NF P 94-050 Détermination de la teneur en eau pondérale des matériaux. Méthode

par étuvage, 1995

NF P 94-048 Détermination de la teneur en carbonates. Méthode du calcimètre 2eme

tirage janvier 2003

NF P 94-078 Indice CBR après immersion – Indice portant immédiat, 1997.

ASTM D 559 – 96 Essai de durabilité.

Annexe 01 :

Classement des sols

GTR

Annexe 02 :

Résultats de l’essai de

durabilité

Nbre cycl Conservation Hmoy (mm)

Ø moy (mm)

vol. (cm3) poids (gr)

poids vol. (gr/cm3)

Δ poids % poids

(gr) % Δ vol.

(cm3) ω (%) % ∆ω

Initiale // 117,00 102,00 956,04 1656 1,732

// 12,31 //

// 117,00 102,00 956,04 1860 1,946

1 bain marie 5h 118,86 100,06 934,65 1813 1,940 47 2,53 2,24

21,76 9,45 étuve 42h 117,73 99,40 913,59 1489 1,630 167 10,09 4,44

2 bain marie 5h 117,93 98,36 896,09 1710 1,908 150 8,06 6,27

17,61 5,30 étuve 42h 117,06 97,50 873,99 1454 1,664 202 12,21 8,58

3 bain marie 5h 117,90 97,26 875,94 1658 1,893 202 10,86 8,38

17,59 5,28 étuve 42h 116,90 96,63 857,29 1410 1,645 246 14,86 10,33

4 bain marie 5h 117,93 97,10 873,28 1632 1,869 228 12,26 8,66

17,49 5,19 étuve 42h 117,20 96,26 852,92 1389 1,629 267 16,13 10,79

5 bain marie 5h 117,70 96,40 859,06 1606 1,869 254 13,66 10,14

17,66 5,35 étuve 42h 117,56 95,86 848,45 1365 1,609 291 17,58 11,25

6 bain marie 5h 117,96 95,20 839,65 1576 1,877 284 15,27 12,17

17,44 5,13 étuve 42h 117,83 94,53 826,96 1342 1,623 314,14 18,97 13,50

Mémoire

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