Détermination de l’IPI et de l’I CBR

L’objectif de cet essai, présenté au §3.4.2, est d’évaluer la portance d’éprouvettes confectionnées selon le protocole de compactage Proctor Normal, immédiatement après leur fabrication (IPI) et après 4 jours d’immersion dans l’eau à 20°C (ICBR). Il nous a également permis de vérifier l’exactitude des paramètres Proctor déterminés par le calcul (cf.

Tableau 2) et de mesurer, pendant la phase d’immersion, le gonflement vertical du matériau compacté (Gver).

4.3.1. Mise en œuvre de l’essai

4.3.1.a. Préparation des éprouvettes

Pour chaque liant, 2 éprouvettes sont préparées dans des moules CBR (une pour l’IPI et l’autre pour l’ICBR) en suivant le protocole de compactage de l’essai Proctor Normal selon la norme NF P094-93 (cf. Partie 2 - §4.3.1). Lors de la confection des mélanges, les quantités d’eau ajoutées sont calculées en fonction des valeurs déterminées tableau 2, majorées de 0,5 %, soit wOPN + 0,5 %.

Pour l’échantillon destiné à la détermination de l’ICBR, on dispose des surcharges annulaires sur la face supérieure de l’éprouvette puis l’ensemble est immergé dans un bac rempli d’eau, lui-même disposé dans une pièce maintenue à 20 ± 1°C. Enfin, le dispositif de mesure du gonflement vertical est placé en appui sur les rebords du moule (cf. Figure 4 et Figure 14).

Chapitre 3 – Valorisation des STN en couche de forme

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Figure 14 : Immersion de l’éprouvette pour la détermination de ICBR et de Gver

4.3.1.b. Mesure du gonflement vertical

Le comparateur est réglé à 0 au début de l’essai, puis la valeur du déplacement vertical

∆H (mm) est relevé régulièrement (précision : 10^-2 mm) jusqu’au terme des 4 jours d’immersion. Gver correspond au rapport du déplacement vertical avec la hauteur initiale de l’échantillon (H = 126,6 mm), exprimé en %, soit :

ver

G H 100

H

= ∆ ×

L’incertitude relative de cette mesure (sur la valeur finale du gonflement) est de l’ordre de 0,6 %.

4.3.1.c. Détermination de l’IPI et de l’ICBR

Les indices portants immédiats et après immersion sont déterminés par l’essai de poinçonnement tel qu’il est décrit Partie 2 - §4.3.2. Pour l’IPI, il est effectué immédiatement après compactage et pour l’ICBR après la phase d’immersion.

4.3.1.d. Vérification de la masse volumique sèche ρdOPN

Pour vérifier si les paramètres Proctor évalués par le calcul étaient corrects, nous avons pesé les moules à vide puis immédiatement après le compactage des éprouvettes destinées à la mesure de l’IPI (précision : 1 g). Les teneurs en eau ont été déterminées par étuvage à 105°C à la fin de la confection des éprouvettes. La balance utilisée a une précision de 0,1 g.

Connaissant la masse de l’éprouvette, sa teneur en eau et son volume (volume du moule : Dispositif de mesure du gonflement vertical (comparateur + support)

Surcharges

Moule CBR contenant l’échantillon compacté

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2297 cm³), on peut calculer sa masse volumique sèche ρd, avec une incertitude absolue liée à la mesure de 0,005 g/cm³.

4.3.2. Résultats et interprétations

4.3.2.a. Masse volumique sèche Proctor

Le tableau 13 ci-dessous regroupe pour chaque liant les valeurs des densités sèches obtenues sur les éprouvettes compactées pour l’essai d’IPI comparées aux valeurs théoriques de ρdOPN (cf. Tableau 2). Nous avons également précisé les teneurs en eau expérimentales.

Tableau 13 : Comparaison entre les paramètres Proctor théoriques et expérimentaux pour les 5 liants

A part pour le Roc As, toutes les teneurs en eau sont inférieures aux valeurs théoriques mais les écarts sont raisonnables (en moyenne, ∆wOPN = 0,5 %). Concernant la densité sèche, on peut observer qu’en pratique, nous avons obtenu des valeurs très proches de celles déterminées théoriquement (en moyenne, ∆ρOPN = 0,01 g/cm³).

4.3.2.b. Gonflement vertical Gver

L’évolution du gonflement vertical en fonction du temps est donné figure 15. Nous avons également reporté les valeurs finales obtenues pour chaque liant dans le tableau 14.

La première constatation que l’on peut faire est que pour tous les liants, Gver se stabilise rapidement et les valeurs maximales sont atteintes au bout de 12h. Le traitement au Roc Sol présente un gonflement légèrement supérieur aux autres liants comme cela avait été observé lors des essais d’aptitude au traitement (cf. §4.2.2.a). Cependant, quel que soit le liant, les valeurs obtenues sont faibles (de l’ordre du pour cent).

Nature du liant Roc As Roc Sol Roc SC CEM II Chaux Vive

Théorique 30,9 30,9 30,9 30,9 30,8

wOPN

(%) Expérimentale 31,2 30,6 30,2 30,1 30,3

Théorique 1,32 1,32 1,32 1,32 1,32

ρ ρ ρρdOPN

(g/cm³)

Expérimentale 1,33 1,34 1,33 1,32 1,30

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Figure 15 : Gonflement vertical Gver en fonction temps et de la nature du liant

Tableau 14 : Gonflement final en fonction des liants

4.3.2.c. IPI et ICBR

Les résultats concernant les mesures de l’IPI et de l’ICBR pour chacun des liants ont été rassemblés figure 16 et tableau 15. Nous avons également calculé le rapport ICBR/IPI.

Figure 16 : IPI et ICBR en fonction de la nature du liant Nature du

liant Roc As Roc Sol Roc SC CEM II Chaux Vive Gver (%)

final 0,45 1,38 0,50 0,77 0,53

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Tableau 15 : IPI et ICBR en fonction de la nature du liant

Les valeurs d’IPI sont du même ordre de grandeur pour tous les liants. On remarquera cependant qu’elles sont légèrement supérieures pour le Roc Sol et la chaux vive. Cela provient probablement de la perte d’eau engendrée par l’hydratation de la chaux qui permet d’améliorer sensiblement la portance du matériau compacté. Concernant l’ICBR, on peut observer des écarts plus significatifs : les traitements au Roc Sol et CEM II permettent d’obtenir les meilleures portances après immersion (159 et 150), puis viennent le Roc SC (130), le Roc As (117) et la chaux vive (107). La différence entre le Roc Sol et la chaux vive pourrait s’expliquer par le fait que le Roc Sol contient à la fois de la chaux et du clinker, ce dernier permettant d’améliorer plus rapidement et significativement la cohésion des STN qu’un traitement à la chaux seule.

Finalement, on retiendra que pour tous les traitements envisagés, la portance augmente fortement en cas d’immersion de la couche, les rapports ICBR/IPI étant tous supérieurs à 2.

4.3.3. Conclusion

Cette campagne d’essais a permis de souligner plusieurs caractéristiques importantes concernant le comportement des STN traités. Tout d’abord, les valeurs des paramètres Proctor déterminés par le calcul ont été confirmées expérimentalement.

D’autre part, dans les conditions d’essai de l’ICBR, proches de celles rencontrées par une couche de forme mise en œuvre (simulation des couches supérieures à l’aide des surcharges et frettage horizontal des éprouvettes), le gonflement des STN traités est stable dans le temps et n’engendre pas de déformations préjudiciables.

Enfin, nous avons mis en évidence que la portance était nettement améliorée après 4 jours d’immersion. Ainsi, le risque de perte de cohésion en cas de saturation hydrique de la couche est écarté et d’autre part, les rapports ICBR/IPI sont tous nettement supérieurs à 1, ce qui est un critère de pérennité des traitements envisagés [GTS, 2000].

Nature du

liant Roc As Roc Sol Roc SC CEM II Chaux Vive

IPI 41 52 39 46 53

ICBR 117 150 130 159 107

ICBR/IPI 2,9 2,9 3 ,3 3,5 2

Chapitre 3 – Valorisation des STN en couche de forme

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Nous allons à présent aborder les campagnes d’essais relatifs aux performances mécaniques des STN, en commençant par les résistances en compression simple.