Actions des produits de traitement

2.2.1. La chaux aérienne

Lorsqu’on incorpore de la chaux aérienne dans un sol, plusieurs actions sont attendues.

Elles peuvent être immédiates, dès l’instant où le mélange sol-chaux est constitué et portent alors sur l’état hydrique, l’argilosité et le cas échéant, sur la fraction organique du matériau.

D’autres actions, dites à long terme, se poursuivent durant plusieurs mois, voire plusieurs années après la mise en œuvre du sol traité.

2.2.1.a. Actions immédiates

La première action immédiate de la chaux sur un sol est la modification de son état hydrique. Elle diffère cependant en fonction de la forme sous laquelle elle est employée :

− La chaux vive provoque un abaissement de la teneur en eau par la combinaison de 3 facteurs : consommation d’eau par hydratation, vaporisation

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produite par la chaleur dégagée lors de l’hydratation et apport de matière sèche (chaux éteinte). La perte en eau est de l’ordre de 1 % par pour-cent de chaux vive introduite ;

− La chaux éteinte engendre un abaissement de la teneur en eau mais uniquement par apport de matière sèche. Elle est approximativement de 0,3 % par pour-cent de chaux éteinte introduite ;

− Le lait de chaux provoque au contraire une élévation de la teneur en eau qui dépend de la concentration et de la quantité utilisée.

La seconde action concerne la modification des caractéristiques de la fraction argileuse du sol traité. En effet, l’incorporation de chaux dans un sol argileux se traduit par un apport massif d’ions OH^- et Ca²⁺. Ils modifient les propriétés électriques des argiles ce qui a pour conséquence de modifier la plasticité du sol traité (augmentation de la limite de liquidité) ainsi que sa portance (augmentation de l’IPI). Etant donné que les STN ne comportent pratiquement pas d’argiles, nous ne nous attarderons pas sur ces phénomènes.

Enfin, la chaux peut également réagir avec la fraction organique contenue dans un sol.

Les principales conséquences sont la diminution de l’acidité des matières organiques et la neutralisation des agents pathogènes (virus, bactéries, etc.). Nous ne développerons pas non plus en détails ces aspects car une des conséquences du procédé Novosol^® sur le traitement des sédiments est la destruction quasi-totale de la matière organique qu’ils contiennent.

2.2.1.b. Action à long terme

La principale action à long terme d’un traitement d’un sol à la chaux est l’action pouzzolanique. D’après le GTS, elle est rendue possible par la présence de certaines argiles (smectite et montmorillonite essentiellement). La pouzzolanicité, dont le principe a été exposé Partie 2 - §5, a pour conséquence d’améliorer les performances mécaniques de la couche traitée et en particulier sa portance. Toutefois, les vitesses de solubilisation des constituants de la fraction argileuse d’un sol étant nettement plus faibles que pour les matériaux pouzzolaniques traditionnels, les phénomènes de cimentation se développent en général très lentement, notamment en raison du climat tempéré de nos régions. Concernant les STN, nous avons vu que ses propriétés pouzzolaniques s’exprimaient relativement rapidement, tout du moins à 20°C, ce qui explique que la chaux est un des liants que nous avons retenu pour la campagne de formulation.

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2.2.2. Les liants hydrauliques

Comme pour la chaux aérienne, on peut distinguer également des actions immédiates et des actions à long terme. Cependant, avec ces produits, ce sont principalement les modifications à moyen terme et à long terme qui sont recherchées.

2.2.2.a. Actions immédiates

Elles sont analogues à celles de la chaux et portent dans un premier temps sur l’état hydrique du sol. Un assèchement se produit du fait de l’ajout de matière sèche et, dans une moindre mesure, de la perte d’eau consommée par l’hydratation du liant. Selon les dosages appliqués, la perte d’eau est de l’ordre de 0,3 à 0,5 % par pour-cent de liant.

La seconde action, exercée par les LHR comportant une forte proportion de chaux, se traduit par une modification de la fraction argileuse du sol, de même que décrite précédemment. Ce phénomène n’est cependant pas aussi intense et rapide que pour un traitement à la chaux seule.

2.2.2.b. Actions à moyen et long terme

Les liants, en s’hydratant, donnent naissance à des espèces insolubles et résistantes qui agglomèrent les particules du sol et qui vont permettre d’augmenter sa cohésion et sa résistance mécanique. On peut considérer, en simplifiant, que la prise hydraulique se développe en 3 étapes. La durée de chacune d’elle dépend de la nature du liant et de la température du mélange.

Etape 1 : C’est celle du démarrage de la prise. Elle est liée au temps nécessaire pour la mise en solution et la précipitation des hydrates du liant. Ce temps, qui correspond au délai de maniabilité peut varier entre 2 et 24, voire 48 h après la fabrication du mélange. Ce délai est très important dans les opérations de traitement des sols, car il fixe la durée possible des opérations de mise en œuvre ;

Etape 2 : Le développement de la précipitation et donc de la rigidification du mélange provoque la prise proprement dite. Elle s’étend de quelques jours pour les liants à forte proportion de clinker à quelques semaines pour les liants à prise lente comme certains LHR ;

Etape 3 : Une fois la prise terminée, il y a une période dite de durcissement durant laquelle on observe une poursuite de la croissance des résistances mécaniques. Sa durée peut

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s’échelonner, toujours suivant la nature des liants et pour des climats tempérés, entre quelques semaines et plusieurs mois.

En traitement des sols, les durées de prise et de durcissement interviennent principalement pour évaluer le temps au bout duquel il est possible de solliciter mécaniquement le matériau traité. De même que pour les réactions pouzzolaniques, on peut considérer que la prise des liants hydrauliques s’interrompt dès que la température du mélange se situe en dessous de 5°C. Il convient de prendre en compte cet aspect en considération, notamment lorsqu’il s’agit d’évaluer la résistance du sol traité à l’âge correspondant à l’apparition probable du gel sur un chantier donné.