2 : Effets du traitement au liant sur les limites d’Atterberg et VBS

Plusieurs études ont permis d’observer les changements causés par l’ajout d’un liant, cependant les conclusions sur les limites de liquidité et les limites de plasticité ne sont pas compatibles [Osula , 1996 ; Al Rawas et al ., 2005]. En effet, le changement des limites de consistances en présence de liants est communément dû à l’effet de floculation et d’agrégation des particules après avoir ajouté des additifs chimiques [Brandl, 1981].

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69 Rahman (1987) a trouvé que les limites de plasticité et de liquidité de la latérite augmentent avec la teneur en chaux, l’augmentation de limite de plasticité est néanmoins plus lente que celle de la limite de liquidité. Il a aussi indiqué que l’indice de plasticité diminue au fur et à mesure que la teneur en chaux accroît. L’effet de la chaux sur les limites d’Atterberg a été exploré par Douglas 1991, ses résultats montrent que la limite de liquidité diminue et la limite de plasticité augmente avec l’augmentation de la teneur en chaux.

La relation entre l’indice de plasticité et le temps de durcissement de sol traité à la chaux éteinte a été étudiée, et l’indice de plasticité diminue beaucoup après le durcissement [Lin et al, 2007]. Il est clair que les modifications des limites dépendent de la quantité d’argiles, de limons et de sables. Le traitement à la chaux peut diminuer la teneur en eau des sols plastiques, neutraliser et floculer les argiles. Il s’ensuit une diminution de l’indice de plasticité (Ip), une augmentation de la limite de plasticité et de liquidité selon l’étude de Dupraz et al ., 2004.

Plusieurs auteurs [Osula , 1996; Al-Rawas et al, 2005; Rahman, 1987] ont étudié l’influence du ciment sur les limites d’Atterberg. [Osula , 1996 ; Al-Rawas et al ., 2005] ont trouvé que la limite de liquidité et l’indice de plasticité diminuent avec la teneur en ciment, mais la limite de plasticité augmente. Rahman 1987, a indiqué que la limite de liquidité augmente avec la teneur en mixture (ciment et chaux), et cela contredit les résultats de [Osula, 1996 ; Al-Rawas et al .,2005].

Afès. et al ., 2000 , ont étudié l’argile de Mila qui à été traité à 3% et à 6% de chaux au terme de cette étude l’argile à été reclassé en limon peut plastique par traitement à 3% de chaux ils ont montrés que le traitement pouvait être arrêté à 3% puisqu’a 6% on ne gagne rien en terme de diminution de plasticité on rappelle qu’a 0% Ip =23 et VBS=10 alors qu’a 3% Ip=13 et VBS=5.6.

L’ajout de la chaux ou du ciment à un sol argileux s’accompagne d’une diminution de la limite de liquidité (WL), d’une augmentation de la limite de plasticité (WP) et par conséquent d’une diminution de l’indice de plasticité (Ip) [Abdulkader ,2002 ; Akoto et al ., 1981] ; Bell ,1996 ; Attoh-Okine , 1990 ; Osula , 1996 ].

Par contre pour un sol limoneux, on observe les phénomènes contraires pour la limite de liquidité et celle de plasticité [Brandle, 1981 et Ho C et al ., 1963] ont montré une augmentation de la limite de plasticité d'une montmorillonite avec la quantité de chaux jusqu'à une valeur optimale qu'ils qualifient de point de rétention. Pour des quantités de chaux plus élevées, ont observé une stabilisation de la limite de plasticité.

La limite de plasticité de la montmorillonite augmente avec l'ajout de la chaux jusqu'à 4% puis commence à décroître [BELL, 1996 et BELL ,1994]. Avec la kaolinite, l'indice de plasticité diminue à partir de 2% de chaux. La limite de liquidité augmente jusqu'à l'ajout de 2% de chaux pour la kaolinite. Cette dernière continue de croître jusqu'à l'ajout de 8% pour la montmorillonite.

Au regard de ces résultats de la littérature, on conclut que la chaux influence plus la consistance du sol que le ciment. La limite de liquidité croît ou décroît selon les cas de figure. Les variations de la limite de plasticité sont beaucoup tributaires de la minéralogie de l'argile et du temps de cure [San L H, 2000].

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70 La résistance diminue avec l’augmentation de l’indice de plasticité. C‘est ce qui est monté par une étude [Walker, 1995] d’un sol constitué d’un mélange d’argile et de sable de rivière avec 5 ; 6.7;10% de ciment Figure IV.9. cette étude conclu à des recommandations qui sont résumées dans le Tableau IV.2. il conclu aussi à l’augmentation de gamma sec et de la résistance pour les dosages de 10%.

Figure IV.9 : Variation de la résistance à la compression en fonction de l’indice de plasticité [Walker, 1995].

Tableau IV.2 : Dosage recommandé en ciment suivant Ip d’après [Walker, 1995]. Ip Volume recommandé 1N/mm² 2N/mm² 3N/mm² <15 5% 7% 10% 15-20 5% 10% 20-25 6.5% 25-30 8.5% 30-35 10% >35

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71 Bigot, 2000 donne dans le Tableau IV.3 la susceptibilité au gonflement des sols suivant l’Ip.

Tableau IV.3 : Valeurs indicatives des paramètres d’identification des sols susceptibles de variation de volume d’après [Bigot, 2000].

Paramètres d’identification Susceptibilité de variation de volume du sol Indice de plasticité (%) Pourcentage de passant au tamis de 80 µm Valeur de bleu VBS >30% >90% >6 forte 15<Ip<30 >50% 2<VBS<6 moyenne <15 <50% <2 faible

Tableau IV.4 : Classification des sols en fonction de la valeur du bleu de méthylène cité par [Mellal., 2009]

Delfaut, 1990 a étudié en laboratoire une argile très plastique (Ip= 54), classée en A 4, si l'on retient le critère des limites d'Atterberg, Les figures IV.10 montrent l'évolution des limites d'Atterberg et de la valeur de bleu de méthylène au terme de dix jours. On constate que l'évolution WL en fonction du % CaO présente un minimum autour de 7 % de CaO, ce qui n'est pas le cas de l'évolution W_P en fonction du % CaO qui est continûment croissante entre 0 et 13 % de CaO. L'indice de plasticité chute de 54 à 10 entre 0 et 7 % de chaux vive et reste sensiblement constant entre 7 et 13% de chaux vive. Le taux de chute important de la plasticité prouve l'action déterminante de la chaux vive dans le traitement de l'argile plastique. Il en est de même pour la courbe VB en fonction % CaO pour laquelle l'indicateur de la plasticité qu'est l'absorption du bleu de méthylène dans ce type d'essai passe d'une valeur de 12 à 4,5 pour 13 % de CaO. On notera qu'à 5 % de CaO, valeur retenue pour la confection d'éprouvettes à des fins d'écrasement, l'argile est classée en A₂

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72 Figure IV.10 : Variation de la plasticité de l'argile en fonction du pourcentage de chaux

vive [Delfaut ,1990].

Une étude sur un sol latéritique du Burkina Faso traité au ciment étudié par [Younoussa, 2008] les résultats obtenus sur la plasticité sont représentés sur la Figure IV.11 ou nous observons des diminutions du VBS et de l’Ip. La fraction argileuse diminue avec ajout de ciment. L’indice de plasticité et la valeur au bleu de méthylène diminuent avec l’ajout du ciment.

L’ensemble de ces résultats s’explique en grande partie par la réaction d’échange cationique entre l’échantillon brut et les cations Ca⁺² libérés durant l’hydratation du ciment. La réaction pouzzolanique impliquant la fraction argileuse est aussi responsable de la réduction de l’indice de plasticité et de la valeur au bleu de méthylène notamment pour des pourcentages de ciment ≥ 6%.

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73 D’autres auteurs [Djedid et al ., 2001] considère la relation entre l'indice de plasticité et le pourcentage de fraction argileuse globale, pour la détermination du potentiel gonflant des sols (voir Figure IV.12) .

Figure IV.12 : Pouvoir gonflant en fonction de l’Ip [Djedid et al ., 2001]