Étude mécanique des formulations réalisées

Les formulations adoptées ont été optimisées afin de répondre aux critères de résistance et de maniabilité requises pour une application des coulis comme matériaux de remblai des tranchés. Les critères essentiels à satisfaire sont les suivants :

- Un Indice Portant Immédiat (IPI) à 48h égal au moins à 10%, afin de respecter le délai de remise en circulation ;

- Une résistance à la compression simple (Rc) à 28j comprise entre 0,5 et 1MPa, cette résistance est suffisante pour s’assurer de l’excavabilité du matériau ;

- Un affaissement au cône d’Abrams égal au moins à 15cm, pour vérifier la comptabilité du coulis et le meilleur enrobage des canalisations une fois mis en place ;

- Une bonne résistance à la compression après immersion afin de s’assurer de la bonne tenue à l’eau du matériau.

À cet effet, cinq formulations ont été définies afin d’évaluer principalement l’influence du type de liant hydraulique et son pourcentage dans les formulations sur les critères déjà présentés. La formulation F1, qui ne contient pas de sédiment, constitue la formulation témoin, le pourcentage de ciment CEM I 52.5 N est de 4% par rapport à la masse totale solide. Les formulations F2 t F3 contiennent respectivement 6 et 8% de ciment CEM I 52.5 N, tandis que les formulations F4 et F5 contiennent respectivement 6 et 8% de Rolac PI.

Composition F1 F2 F3 F4 F5 CEM I 52.5 (kg/m3_{) 32,00 46,15 61,54 0 0} Rolac PI (kg/m3_{) 0 0 0 46,15 61,54} Cendres volantes (kg/m3_{) 768,00 569,23 553,85 569,23 553,85} Sédiments (kg/m3_{) 0 153,85 153,85 153,85 153,85} Fibres (kg/m3_{) 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2} Eau (kg/m3_{) 124,28 204,05 204,05 204,05 204,05}

Tableau.III.3. 8. Composition des différentes formulations de l’étude

3.19.3.1. Masse volumique des coulis

La masse volumique absolue et apparente représente un paramètre essentiel dans la caractérisation des matériaux à matrice cimentaire. Le tableau résume les mesures de la masse volumique des différents coulis formulés. Une baisse de la masse volumique des coulis contenant des sédiments a été constatée. Cela s’explique par le fait que la substitution d’une partie des cendres volantes par le sédiment, qui a une masse volumique inférieure à celle des cendres volantes.

F1 F2 F3 F4 F5

Masse volumique absolue (Mg/m3_{) 2.15 2.01 2.08 2.01 2.08} Masse volumique apparente (Mg/m3_{) 1,63 1,53 1,56 1,53 1,55}

3.19.3.2. Indice de Portance IPI (NF EN 13286-47, 2012)

L’indice portant Californien ou l’indice de portance immédiate a été déterminé en exprimant la force exercée sur un piston pour un enfoncement fixé dans un matériau compacté dans un moule CBR, exprimé par rapport à une force normalisée. Les résultats obtenus sur les différentes formulations à 24h et 48h sont présentés dans le tableau. Il s’avère que les résultats des formulations incorporant des sédiments sont inférieurs à ceux de la formulation sans sédiments. L’ajout de sédiments agit défavorablement sur l’IPI. Ceci s’explique par la présence des contaminants dans les sédiments qui jouent un rôle de perturbateurs de prise [63]. Par ailleurs, les formulations contenant du Rolac PI (F4 et F5) développent des IPI plus élevés que celles contenant du CEM I 52.5 (F2 et F3).

Temps F1 (témoin) F2 F3 F4 F5

24h 20 4 7 9 11

48h 25 8 14 13 15

Tableau.III.3. 10. Résultats de la mesure de l’IPI à 24 et 48h

3.19.3.3. Affaissement au cône d’Abrams (NF EN 12350-2, 2012)

L’essai consiste a placé un échantillon de coulis dans un moule ayant la forme d’un tronc de cône. Lorsque le cône est retiré à la verticale, l’affaissement du béton permet de mesurer sa consistance (Figure.III. 3. 13).

Figure.III. 3. 13 Essai d’affaissement sur coulis

Les résultats obtenus pour les différentes formulations sont repris dans le Tableau.III.3. 11. Les valeurs d’affaissement obtenues sont comprises entre 13 et 16mm. Les coulis réalisés sont qualifiés de fluides pour F1 et F5 et très plastiques pour les coulis F2, F3 et F4. On constate que l’introduction des sédiments dans les formulations engendre une légère baisse de la valeur de

l’affaissement. Cette baisse pourrait être expliqué par la présence de complexes argilo-humiques ou limoneux humiques, qui ont un potentiel de rétention d’eau très important [5] ; [63], qui se traduit par l’absorption d’une partie de l’eau de gâchage.

Données F1 F2 F3 F4 F5

H (mm) 15,8 13,2 14,8 14,3 15,1

Consistance Fluide Très plastique Très plastique Très plastique Fluide

Tableau.III.3. 11. Résultats des essais d’affaissement sur les formulations de coulis

3.19.3.4. Résistance à la compression simple

Les essais de compression simple ont été réalisés sur les éprouvettes décrites ci-avant. La presse utilisée pour les essais de compression est déjà présentée. Les essais ont été réalisés aux échéances (7, 28, 60 et 90 jours).

Figure.III. 3. 14 Essai de compression simple sur des éprouvettes de coulis (11x22) cm

Les valeurs de résistance à la compression simple RC retenues est la moyenne des mesures effectuées sur trois éprouvettes issues de la même gâché. L’écart type des mesures varie entre 0,01 et 0,1 MPa. Les résultats obtenus pour les différentes formulations sont repris dans le Tableau.III.3. 12 et la Figure.III. 3. 15.

Rc (MPa) F1 F2 F3 F4 F5

7 0,56 0,28 0,36 0,31 0,42

28 0,78 0,37 0,45 0,47 0,61

60 0,86 0,46 0,54 0,62 0,82

Tableau.III.3. 12. Résultats des résistances à la compression simple des différentes formulations de coulis testés

Figure.III. 3. 15 Évolution des résistances à la compression simple des différentes formulations de coulis testés

L’observation des résultats permet de voir que les coulis contenant du Rolac PI développent de meilleures résistances comparées aux coulis à base du ciment CEM I 52.5 N. Cela pourrait s’expliquer par la différence dans la composition des deux liants hydrauliques. En effet, le Rolac PI contient plus de 60% de chaux ce qui agit sur la matière organique

3.19.3.5. Résistance à l’immersion dans l’eau

La résistance à l’immersion a été étudiée en suivant un protocole d’essai spécifique. En effet, des éprouvettes 11x22cm ont été confectionnées et conservées dans l’eau à une température de 20°C. Après 60 jours de conservation, les éprouvettes ont été testées pour mesurer leurs résistances à la compression. La résistance à la compression immergée est exprimée avec un coefficient , qui est donné par la formule :

= 𝐑c60𝒊𝒎𝒎

𝐑𝐜𝟔𝟎 Eq. II. 15

Cet essai a été réalisé seulement pour la formulation témoin F1 et les formulations F3 et F5, car les formulations F2 et F4 n’ont pas résisté aux conditions de conservation dans l’eau. Les

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 10 20 30 40 50 60 70 Rc (MPa) Jours F1 F2 F3 F4 F5

résultats sont présentés dans le Tableau.III.3. 13. Il s’avère que les échantillons (F3 et F5) contenant les sédiments présentent une meilleure résistance à l’immersion par rapport aux échantillons sans sédiments.

F1 F3 F5

Rc à 60 jours cure normale (MPa) 0,86 0,54 0,82 Rc à 60 jours cure dans l’eau (MPa) 0,67 0,52 0,73

 (%) 77,9 97,5 89,4

Tableau.III.3. 13. Résultats des essais de la résistance à l’immersion des coulis