5.1 Stabilité immédiate _______________________________________________ 204 5.2 Résistance mécanique _____________________________________________ 206 5.3 Etude de l’immersion dans l’eau du mélange TSCopt traité ____________ 208 5.4 Étude au diffractomètre ____________________________________________ 211 5.5 Influence des paramètres de formulation sur les performances mécaniques212
6 Exécution Des Travaux (Traitement type et mise en œuvre) ___ 214
6.1 Préparation du sol à traiter ________________________________________ 214 6.2 Ajustement de l’état hydrique du sol ________________________________ 214 6.3 Épandage du liant _________________________________________________ 215 6.4 Malaxage _________________________________________________________ 215 6.5 Compactage ______________________________________________________ 215 6.6 Protection de surface ______________________________________________ 216
1 Introduction
L’évolution actuelle du contexte socio-économique dans le domaine de la réalisation des ouvrages en terre (terrassements) est marquée par la nécessité de réutiliser au maximum les matériaux situés dans l’emprise des projets, même ceux dont les caractéristiques, notamment mécaniques, sont faibles. Les procédés d’amélioration mécanique sont parfois insuffisants pour que les matériaux de chaussées atteignent la portance requise. Il est cependant possible de les améliorer par une technique de traitement aux liants hydrauliques, et permettre ainsi leur réutilisation. Cette technique a été élaborée et développée depuis plus de 30 ans.
Les premiers travaux ont été publiés vers 1960. En France, la technique de la stabilisation des sols par la chaux et/ou le ciment est vulgarisée en 1980(Vénuat, 1980). Les aspects méthodologiques permettant de définir l’aptitude d’un sol au traitement sont synthétisés dans le GTS (GTS, 2000). En Algérie, cette technique est devenue de plus en plus répandue avec les orientations des différents secteurs du BTP vers la valorisation des matériaux locaux. A titre d’exemple le projet de construction de l’Autoroute EST-OUEST tronçon Oued Fodda - Khemis Miliana a intégré le recours au traitement des sols à la chaux (Mellal et al., 2010)
Actuellement et presque partout dans le monde, la construction routière est orientée vers les sols traités aux liants hydrauliques. Les applications des tufs traités à la chaux et au ciment sont très nombreuses, et sont connues dans un grand nombre de pays.
Dans ce chapitre, et suite aux essais d’immersion présentés au chapitre 3, où la forte augmentation de la teneur en eau a détruit totalement la cohésion due au séchage de ce type de matériau, nous avons essayé d’améliorer les caractéristiques mécaniques par un traitement à la chaux et/ou au ciment. L’objectif est de pallier à ce problème de non stabilité en milieu saturé et d’étendre l’utilisation de ce matériau aux chaussées à moyen et fort trafic.
En se basant sur les travaux de différents chercheurs concernant le traitement du sol à la chaux et au ciment (Dupas et Pecker, 1979; Mitchell, 1981 ; Ben-Dhia, 1983 ; Ben-Dhia et al., 1984 ; Colombier, 1988 ; Boukezzi, 1997 ; Porbaha et al., 1998 ; Hachichi et al., 2001 ; Schnaid et al., 2001; Morsli et al., 2005; Thomé et al., 2005; Consoli et al., 2006, 2007 ; Goual et al., 2005 b, 2008 ), le mélange optimal TSCopt a été traité avec 4 et 8% de liant tel que le ciment portland, la chaux et association chaux + ciment.
Figure VI.1 – Organigramme de l’étude du traitement. MATÉRIAUX DE BASE Mélange: (100 – x).TSCopt+ x. liant (x = 4 et 8 %) Stabilité immédiate Essai Proctor modifié Essai CBR performances mécaniques Résistance à la compression simple Résistance à la traction Rtb Etude minéralogique DRX CONCLUSION Etude de l’immersion Ciment
2 Avantages De La Technique De Traitement
Le traitement des sols en place à la chaux et/ou au ciment est une technique qui offre trois types d’avantages : techniques, économiques, écologiques et environnementaux.
●Avantages techniques
Le traitement des sols en place à la chaux et/ou au ciment 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.
●Avantages économiques
Le traitement des sols en place à la chaux et/ou au ciment 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. Le seul inconvénient de cette technique, se présente dans le coût des liants.
●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. 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.
3 Description Des Essais
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
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.
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.
L’incorporation des liants dans les sols a un effet rapide sur le comportement rhéologique du matériau traduit par une stabilité immédiate, et un effet à long terme qui aboutit à l’amélioration des caractéristiques mécaniques du matériau traité.
3.1 Stabilité immédiate
Les propriétés rhéologiques des sols sont modifiées dès l’incorporation des liants. Ces modifications du comportement rhéologique des sols entraînent l’amélioration des propriétés de compactage et de portance, définies par une stabilité immédiate.
La stabilité immédiate caractérise l’aptitude du matériau :
A supporter les opérations de mise en œuvre et à permettre le passage des engins de compactage, c’est la compactibilité.
A ne pas se déformer au jeune âge sous le trafic du chantier ou sous la circulation, c’est la traficabilité.
La stabilité immédiate peut être caractérisée par l’indice de portance immédiat. Les aptitudes au compactage des mélanges (TSCopt + liant) ont été déterminées lors des essais Proctor modifié et de la portance immédiate.
3.1.1 Essai de compactage, “Proctor Modifié”
L’essai de compactage “Proctor Modifié” est réalisé selon la norme : NF P 94-093. Plusieurs échantillons du mélange (100-x%)TSCopt + x% liant sont préparés avec des teneurs en eau différentes. Pour chaque valeur de la teneur en eau on détermine la valeur du poids volumique sec γd, et on reporte sur un graphique les valeurs de masse volumique en fonction de la teneur en eau trouvées pendant l’essai. A partir de cette relation, on peut déterminer la teneur en eau optimum et la masse volumique sèche maximum de chaque mélange.
3.1.2 Essai de portance (essai CBR)
L’indice CBR est déterminé immédiatement, juste après le compactage, ou après quatre jours d’immersion selon la norme NFP 94-078. L’essai est réalisé à différentes énergies de compactage (12 coups par couche, 25 c/c, 55 c/c).