Temps de cure (jours)
3.5 Application au chantier
% ) C 0 C 5,8 % C 16 % C 30 % 0 20 40 60 80 0 25 50 75 100 Illite Arvel (%) wL ( % ) C 0 C 5,8 % a b
Figure 119 Evolution de la limite de liquidité en fonction de l’augmentation du dosage en ciment pour les mélanges à base de kaolinite de Provins, à dosage en ciment constant
La sensibilité à l’eau quant à elle augmente avec le dosage en ciment, de façon plus nette que sur les autres sols présentés plus haut (pour tous les mélanges sable de Fontainebleau – kaolinite de Provins), comme on peut le voir sur la Figure 120.
0 0,5 1 1,5 2 2,5 0 25 50 75 100 C (%) a SF50-KaoP50 SF25-KaoP75 Kaolinite de Provins
Figure 120 Evolution de la sensibilité à l’eau en fonction de l’augmentation du dosage en ciment pour les mélanges à base de kaolinite de Provins
On remarque aussi qu’avec l’augmentation du dosage en ciment la tendance reste la même, à savoir que c’est toujours le matériau le plus argileux qui présente la plus faible sensibilité à l’eau.
3.5 Application au chantier
Dans cette partie, nous allons comparer l’évolution du C/E maximal de plusieurs sols en fonction du dosage en ciment calculé en suivant cette consigne d’une part et calculé en suivant nos observations d’autre part, ceci afin de montrer une éventuelle différence dans la limite haute de la zone d’ouvrabilité du matériau. C’est ce que représente la Figure 121 pour le limon d’Ablaincourt, l’illite Arvel et la montmorillonite Arvel. Le C/E maximal atteignable est celui obtenu pour une teneur en eau minimale, qui est dans le cas du Deep Mixing égale à la limite de liquidité du matériau.
0,0 0,4 0,8 1,2 0 200 400 600 800 1000 C (kg/m3) C /E wL variable wL constante limon TGV a 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0 100 200 300 400 C (kg/m3) C /E wL variable wL constante illite Arvel b 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0 100 200 300 400 C /E wL variable wL constante Montmorillonite c
Figure 121 Comparaison des plages d’ouvrabilité en fonction de la limite de liquidité supposée du mélange pour le limon d’Ablaincourt (a), l’illite Arvel (b) et la montmorillonite Arvel (c)
Pour les matériaux peu plastiques de type limon, la différence est nulle, puisque la limite de liquidité du matériau ne semble pas dépendre du dosage en ciment.
Pour des sols plastiques et très plastiques (VBS comprise entre 5 et 8), nous avons vu que la limite de liquidité augmente pour atteindre un pic aux alentours de 70 kg de ciment par mètre cube. On observe une forte variation du C/E maximal atteignable selon que l’on utilise comme limite de liquidité celle du sol ou celle du matériau Soil-Mixing. Le C/E maximal atteignable est toujours plus petit dans le cas ou la limite de liquidité du matériau est prise en compte. De ce fait, la zone d’ouvrabilité est plus petite.
Pour les argiles vraiment très plastiques de type montmorillonite et bentonite, la zone d’ouvrabilité du matériau est au contraire plus grande si l’on calcule le C/E à partir de la limite de liquidité du matériau, puisque la quantité d’eau minimale à ajouter pour garantir la qualité autoplaçante du matériau diminue.
A titre d’exemple, pour l’illite Arvel, il faudra injecter pour un dosage de 210 kg/m3 230 l/m3
d’eau en plus si l’on considère la limite de liquidité du matériau plutôt que celle du sol pour obtenir un matériau réellement autoplaçant. Cette valeur n’est pas négligeable et il est donc nécessaire de faire varier les consignes sur chantier afin de garantir le caractère autoplaçant et donc la continuité du matériau
3.6 Conclusions
Dans cette partie, nous définissons le domaine d’ouvrabilité du matériau Soil-Mixing grâce à la limite d’ouvrabilité du matériau, que nous associons à la limite de liquidité. En effet, la limite de liquidité est définie comme la teneur en eau à laquelle le matériau s’écoule sous une contrainte seuil comprise entre 2 et 2,5 kPa. Nous considérons qu’au dessus de cette limite, le matériau est autoplaçant.
cimentaires constitués de sable et d’argile, et remet en cause notre hypothèse de départ qui consistait à assimiler le ciment à un sol fin à très jeune age. Les résultats obtenus sont en effet comparables à ceux obtenus par différents auteurs pour des temps d’hydratation beaucoup plus élevés (7 jours et plus).
Il existe une plage de dosage en ciment pour laquelle la limite d’ouvrabilité est supérieure à celle du matériau vierge : le pic se trouve aux alentours des 5 % de ciment, et la limite d’ouvrabilité du matériau peut dans certains cas ne pas retrouver la valeur du sol vierge avant un dosage égal à 50 % de ciment. Pour ces sols, le C/E maximal atteignable à faible dosage diminue donc. C’est un résultat capital qui implique de revoir les consignes chantiers, puisque c’est dans cette plage de dosage que les industriels travaillent. Cette augmentation varie grandement (et peut même être négative comme dans le cas de la montmorillonite). Un pourcentage maximal d’augmentation de 32 % a été obtenu sur une illite.
La zone d’ouvrabilité des matériaux va donc évoluer en fonction de la quantité de ciment ajoutée et du type de sol rencontré.
Les mélanges sable – argile – ciment ont montré que cette augmentation de wL semble être proportionnelle à l’argilosité du sol. Cette « bosse » est donc certainement due à la nature
minéralogique du sol. A dosage en ciment égal, nous avons également constaté que wL
augmente avec la quantité d’argile, montrant que comme dans le cas d’un sol naturel, la fraction argileuse joue sur les limites d’Atterberg, mais qu’elle n’est pas forcément la cause unique ni même principale de ces variations.
La sensibilité à l’eau du matériau tend quant à elle à augmenter avec le dosage en ciment. Toutefois, à faible dosage, la tendance n’est pas très nette pour certains sols. C’est un paramètre important qu’il faut prendre en compte sur chantier : même s’il est admis qu’il faudra donner des consignes pour atteindre au moins la limite de liquidité du matériau, il est préférable de se placer un peu au dessus, par sécurité (sur chantier, l’hétérogénéité des paramètres du sol est un problème) et pour faciliter la réalisation des travaux. Or, nous avons vu que la sensibilité à l’eau d’un sol peut varier très fortement : sa connaissance permettra d’obtenir un C/E plus élevé, ou de ne pas surdoser en ciment le mélange (selon la méthode Soil-Mixing utilisée). En effet, les différences de sensibilité varient de 1 à 5 : une même quantité d’eau ajoutée dans deux sols différents permettra de s’éloigner plus ou moins vite de
La détermination des limites d’Atterberg du sol, préconisée par la norme NF EN 14679 (AFNOR 2005), n’est donc pas suffisante. La détermination de la limite de liquidité du sol traité est cruciale pour pouvoir donner des consignes permettant d’obtenir un matériau continu et homogène.