Analyse granulométrique

Le diamètre maximum (Dmax) pour les deux matériaux récoltés sur site avant criblage et préparation était supérieur à 50 mm, la quantité de passant à 80 m était supérieure à 12% et la fraction > 50 mm représentait de l’ordre de 5 % de la fraction totale. Les sols reçus étaient classés C1 au sens du GTR. Dans ce cas, on considère que leur comportement est assimilable à celui de la fraction 0/50mm. Les matériaux ont donc été criblés et concassés pour obtenir des sols avec un Dmax de 20 mm. Vis-à-vis de la valeur usuelle de 50 mm, cette valeur de 20 mm a été retenue notamment pour éviter les effets d’échelle lors des mesures mécaniques.

Le sol de Boulogne après concassage présente une quantité de passant à 80 µm de 37,5 %. Le comportement du sol peut être considéré comme régi par celui de sa fraction fine selon le GTR. Le sol est donc classé C1A. La courbe d’analyse granulométrique du sol de Boulogne sur la Figure 70 présente également deux modes de distribution des grains et une granularité étalée (plusieurs essais de granulométrie/sédimentométrie permettent d’évaluer la dispersion des mesures et l’hétérogénéité du matériau testé. Les barres d’erreur sur la Figure 70, de même que sur la Figure 71 pour le sol d’Ivry, en sont l’expression.

Pour le sol d’Ivry, le passant à 80 µm est de 32,1 %. La quantité de fines est non négligeable et le sol est classé C1B5. Comme précédemment, la distribution granulométrique sur la Figure 71 est très étalée. Finalement si l’on compare les courbes granulométriques des deux sols (sur la Figure 72),

120 les deux sols, quoique d’origine différente avec des histoires variées, présentent des caractéristiques granulométriques très semblables avec une légère différence sur les fractions < 0,2 mm.

Figure 70: Courbe granulométrique pour le sol de Boulogne-Billancourt avec Dmax = 20 mm

Figure 71:Courbe granulométrique globale pour le sol d’Ivry avec Dmax = 20 mm

Une granulométrie étalée est synonyme de la présence de deux fractions granulaires, la fraction grossière et la fraction fine. La répercussion d’une telle distribution sur le reste de l’étude est non négligeable. En effet, cette texture a un impact sur la structure du sol compacté car les particules fines selon leur nombre peuvent combler plus ou moins les vides entre les particules grossières. Cette combinaison de particules engendre une structure qui peut être très dense et peu perméable après compactage.

D’autre part, avec la présence d’une fraction fine dans les sols urbains, on s’attend à un certain mode de distribution de la pollution. En effet, la fraction fine est connue pour son adsorption facile de la pollution métallique et son relargage. Meuser et al. (2010) ont montré que la concentration en certains métaux tels le Cd, le Pb ou encore l’As dépend de la texture du sol : plus la fraction est fine, plus la surface spécifique des particules est importante et plus la concentration en éléments sera élevée. Il a été démontré dans plusieurs études que la taille des particules fines permet la mise en solution plus rapide des pollutions du fait de la petite distance à parcourir pour atteindre cette solution.

3.1.2 L’activité argileuse du sol

L’activité argileuse est mise en évidence par la mesure des limites d’Atterberg, de la valeur de bleu et par le calcul de l’activité des argiles (Ac). Cette dernière est donnée par la relation suivante :

2

C I

A_c  ^{p 3.1}

où Ac est l’activité argileuse du sol, IP est l’indice de plasticité et C2 est la proportion de la fraction inférieure à 2µm.

Pour le sol de Boulogne, la limite de liquidité wL est de 32% et la limite de plasticité wP est de 21%. L’indice de plasticité IP=wL-wP est égal à 11. Il s’agit donc d’un sol comportant des fines et des gros éléments. Jugé peu plastique, le sol de Boulogne est classé C1A1. Ce type de sol est connu pour changer brutalement de consistance pour de faibles variations de teneur en eau, en particulier autour de la teneur en eau Proctor normale (wOPN).

Pour le sol d’Ivry, la limite de liquidité est de 30 % et la limite de plasticité de 18 %. Cela donne un indice de plasticité de 12. Il s’agit donc d’un sol comportant des fines et des gros éléments. Il est classé C1B5. La proportion de fines et la faible plasticité de ces dernières, rapprochent beaucoup le comportement de ces sols de celui des sols A1. Par ailleurs, les valeurs de l’activité argileuse (Ac) dans le Tableau 13 montrent que les deux sols présentent une activité argileuse peu active à normale.

122

Tableau 13. Valeurs des limites d’Atterberg des deux matériaux étudiés

wP wL IP Ac Prélèvement Moyenne (%) Écart type Moyenne (%) Écart type Moyenne (%) Écart type Sol Boulogne 21 1 32 - 11 - 0,75 Sol Ivry 18 0 30 - 12 - 1

Compte tenu de l’imprécision de la mesure de l’IP, des mesures de valeur au bleu de méthylène (VBS) ont également été réalisées (Tableau 14). La valeur au bleu de méthylène du sol de Boulogne est de 0,8. Cette valeur est inférieure à 2,5 ce qui confirme la faible activité argileuse mesurée. Concernant Ivry, la même remarque peut être faite avec une valeur de 1.1.

Tableau 14. Résultats des mesures de la valeur de bleu de méthylène du sol

Prise d'essai VBs moyen Écart type Nombre de prises d’essai

Sol Boulogne 0,8 0,1 9

Sol Ivry 1,1 0,0 5

Comme suggéré par Sun et al. (2013), les sols urbains que nous avons testés présentent une faible activité argileuse car l’urbanisation a tendance à diminuer la proportion de minéraux argileux dans ce type de matériaux La fraction fine dans ces sols est en effet associée à la dégradation de particules grossières comme les briques, le plâtre, le béton et éléments à base de béton et autres produits de construction et démolition, les scories... (Meuser, 2010).

3.1.3 Masse volumique des particules solides

Le Tableau 15 présente les résultats des mesures des masses volumiques des particules effectuées sur différentes fractions granulométriques issues des deux sols testés.

Tableau 15. Masse volumique des particules pour les deux sols (en g/cm3)

Fraction 0-0.08 mm Fraction 0-2 mm Fraction 0,08-2mm ^Fraction 2-20mm Avant calcinatio n Après calcinatio n Avant calcinati on Après calcination Avant calcinatio n Après calcination Sans calcination Sol Boulogn e Mo y. ^{2,63 2,71 2,52 2,72 - - 2,47}  0,10 0,10 0,01 0,02 - - 0,01 Sol Ivry Mo y. ^{2,60 2,76 2,58 2,72 2,59 2,70} 2,45  0,00 0,01 0,00 0,01 0,01 0,00 -

Les masses volumiques mesurées soit 2,52-2,63 g/cm³ sont un peu faibles que pour des sols naturels, pour lesquels la densité des particules est attendue entre 2,6 et 2,8 g/cm³ (Blanco-Canqui, 2005). De plus, les masses volumiques des particules de la fraction 0/0,08 mm et de la fraction 0/2 mm sont différentes. Cette différence est attribuée à la présence de matière moins dense que les particules minérales, comme par exemple de la matière organique ou de l’eau. Nous avons donc effectué une calcination à 550°C sur les matériaux afin de valider cette explication. Après calcination, les deux fractions ont des masses volumiques de particules quasi-similaires (égales à 2,71 – 2,76 g/cm³) et supérieures aux valeurs mesurées avant calcination. Elles correspondent plus alors à l’ordre de grandeur des valeurs attendues. Ces résultats prouvent la présence de particules moins denses qui disparaissent ou sont modifiées après calcination. Des résultats similaires après calcination sont observés sur les matériaux de démolition et de construction (Asakura, 2010) et, en particulier, les matériaux à base de gypse qui sont sensibles à la température (Santisteban, 2004). Les faibles densités mesurées sur nos sols peuvent alors s’expliquer par la présence de déchets de constructions et de démolitions (notés CDW) comme escompté dans une matrice urbaine. Ce type de matériaux possède en effet de faibles densités de particules entre 2,3 et 2,6 g/cm³ (Asakura, 2010 ; Arulrajah et al., 2013 ; Silva et al., 2014).