II.2.1 Caractéristiques physiques et géotechniques
Le sol retenu pour cette étude est un limon fin peu argileux du Bassin Parisien très souvent
rencontré dans les travaux de terrassement et de traitement des sols. Le prélèvement a été
effectué sur un site dans la région de Saint-Quentin. Une masse humide du limon de 2500 kg a
été prélevée. Après une période de séchage à l’air libre, le matériau a été quarté, puis concassé
et broyé au malaxeur. Le matériau a ensuite été tamisé à 2 mm.
Les principales caractéristiques physiques et géotechniques du matériau ont été déterminées.
Les résultats sont donnés dans le Tableau II.1 et la courbe de compactage du matériau est
disponible en annexe A1. La courbe granulométrique du sol est donnée dans la Figure II.1.
Selon la classification GTR (NF P11-300), le sol retenu est un limon fin peu plastique de
classe A1.
Tableau II.1 : Principales caractéristiques du limon de Saint-Quentin.
Propriétés géotechniques Valeur Norme
Limite de liquidité (%) 28,5 NF P94-051
Limite de plasticité (%) 20,5 NF P94-051
Indice de plasticité (%) 8,0 NF P94-051
VBS (g de bleu/100 g de sol) 1,56 NF P94-068
Masse volumique des grains solides (Mg/m
3) 2,64 NF P94-054
Granulométrie
Passant au tamis 80 μm (%) 99,2 NF P94-056
Particules argileuses (<2 μm) (%) 6,0 NF P94-057
Référence de compactage Proctor normal
Teneur en eau optimale (%) 15,0 NF P94-093
Masse volumique sèche maximale (Mg/m
3) 1,82 NF P94-093
Les résultats de l’analyse minéralogique (Tableau II.2) montrent que le limon est
essentiellement composé de quartz, associé à des feldspaths potassiques (de type microcline ou
orthoclase) et alcalino-terreux (plagioclase de type albite), avec la présence de traces
d’amphibole. Quant aux minéraux argileux ils sont peu abondants (illite, chlorite et kaolinite).
Par ailleurs, les analyses ont permis d’identifier la présence de traces de minéraux gonflant
Figure II.1 : Courbe granulométrique du limon du Saint-Quentin (selon les normes NF P94-056 et NF P94-057).
Tableau II.2 : Analyse minéralogique du limon de Saint-Quentin.
Proportion des principaux minéraux (%)
Quartz potassique Feldspath Minéraux argileux Quartz Plagioclase Amphibole type hornblende
84 6 5 84 4 Trace
Proportion des minéraux argileux (%)
Illite Interstratifié type chlorite-smectite Kaolinite Chlorite type clinochlore Smectite
33 24 18 16 9
II.2.2 Produits de traitement
Un des objectifs du travail est de mettre en évidence l’impact de différents types de traitement
sur le comportement hydromécanique du sol. Ainsi, différents produits ont été sélectionnés en
fonction de leur(s) action(s) principale(s). Ce choix permet donc d’avoir un panel représentatif
des différents types de produits de traitement disponibles. Deux produits argileux, connus pour
leur action sur la conductivité hydraulique, ont été retenus : une bentonite calcique activée et
une kaolinite. Deux autres produits de traitement, fréquemment utilisés pour améliorer les
performances mécaniques des sols, ont aussi été retenus : la chaux et le ciment.
Produits argileux
La bentonite calcique activée utilisée est de type IMPERSOL T (SÜD-CHEMIE ©). La
kaolinite est de type PROCLAY (IMERYS CERAMICS ©). Leurs principales caractéristiques
Tableau II.3 : Principales caractéristiques des produits argileux utilisés.
Propriétés géotechniques Bentonite Kaolinite
Limite de liquidité (%) 333 55
Limite de plasticité (%) 52 31
Indice de plasticité (%) 281 24
VBS (g de bleu/100 g de sol) > 8 3,5
Masse volumique des grains solides (Mg/m
3) 2,69 2,54
Granulométrie
Passant au tamis 80 μm (%) 100 100
Particules argileuses (<2 μm) (%) 75,0 54,0
Les liants
La chaux utilisée est une chaux vive type CL 90 (CARMEUSE©). Le ciment utilisé est de type
CEM II B-M (LL-V) 32.5 R CE (LAFARGE ©), ces principaux constituants sont le Clinker
(65 à 79 %) ainsi que le calcaire et les cendres volantes. La chaux et le ciment ont été
conditionnés dans des sacs en plastique de quelques centaines de grammes hermétiquement
scellés jusqu’à leur utilisation.
II.2.3 Modalités de traitement
Les différentes modalités de traitements sont données dans le Tableau II.4. Ces modalités ont
été adaptées aux spécificités des produits utilisés. Ainsi, pour les liants (chaux et ciment), deux
facteurs ont été étudiés : le dosage et le temps de cure. Deux dosages ont été étudiés : un dosage
standard et un dosage correspondant au maximum usuellement utilisé dans le terrassement en
France. Ainsi les dosages sont de 1 et 3 % pour la chaux, et de 3 et 6 % pour le ciment. Plusieurs
périodes de cure ont été considérées (0, 7, 30 et 90 jours). Tandis que pour les produits argileux
(kaolinite et bentonite), le facteur étudié a été le dosage (sans temps de cure). Trois dosages ont
été considérés, faible (2 %), standard (5 %) et maximal (9 %). Ces dosages ont été retenus aussi
par rapport aux pratiques courantes en France.
Tableau II.4 : Modalités de traitement du limon (produits, dosages et temps de cure)
Nature du traitement Dosages (%) Temps de cure (jours)
Kaolinite 2 5 9 0 / / /
Bentonite 2 5 9 0 / / /
Chaux 1 3 / 0 7 30 90
Dans le cadre de cette thèse, le choix des conditions de compactage des éprouvettes de sol a été
guidé par les données bibliographiques qui montrent que le minimum de la conductivité
hydraulique des sols fins traités s’obtient du côté humide de l’optimum (cf. partie I.2.4).
Principalement un seul état de compactage a été considéré (wini et ρd). Cet état correspond à une
teneur en eau du côté humide de l’optimum (wOPN+~2,5 %) et à une densité correspondant à la
valeur ρd de la courbe de compactage Proctor normal de chaque modalité de traitement
(Figure II.2). D’autres états de compactage ont été considérés, mais uniquement pour la
caractérisation de la résistance à la compression simple.
Figure II.2 : Illustration des états de compactage considérés dans cette étude. Exemple illustré sur la courbe
Proctor du limon sans traitement.
II.2.4 Impact des traitements sur les références de compactage
Initialement le sol a été porté à la teneur en eau souhaitée par humidification et malaxage, puis
conservé dans des sacs hermétiques pour homogénéisation durant 24 h minimum. Le produit
de traitement a ensuite été malaxé avec le sol, en respectant les spécificités de chaque produit.
Ainsi, le mélange sol-chaux a subi un temps de cure de 1h entre le malaxage et le compactage.
Le mélange ciment-sol a été compacté dans un délai maximal de 30 min après le malaxage (NF
EN 13286-2). Aucun temps d’attente n’a été nécessaire entre l’opération du malaxage et celle
du compactage pour le limon traité par les produits argileux ou le limon sans traitement. Les
courbes de compactage ont été déterminées pour chaque traitement selon les normes
NF P94-093 et NF EN 13286-2. Les références de compactage Proctor normal de chaque
modalité sont données dans le Tableau II.5 et les courbes de compactage sont disponibles en
État 1 : wOPN+2,5 % /ρd courbe Proctor normal
État 3 : wOPN/0,9.ρ dOPN
Autres états de compactage
État 2 : wOPN/ρdOPN
Tableau II.5 : Références de compactage Proctor normal du limon de Saint-Quentin traité avec différents
produits de traitement (selon la norme NF P94-093).
Nature du traitement Dosage (%) Teneur en eau optimale (%) Masse volumique sèche maximale (Mg/m
3)
Limon sans traitement / 1,82 15,0
Kaolinite 2 1,80 15,5
Kaolinite 5 1,80 15,0
Kaolinite 9 1,79 15,8
Bentonite 2 1,78 15,3
Bentonite 5 1,78 16,0
Bentonite 9 1,74 17,5
Chaux 1 1,75 17,5
Chaux 3 1,73 17,5
Ciment 3 1,81 15,0
Ciment 6 1,82 15,0
II.3 Érosion interne : développement d’un dispositif « Hole Erosion Test optimisé»
Dans le document
Comportement hydromécanique et érosion des sols fins traités
(Page 89-93)