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BULLETIN DES LABORATOIRES DES PONTS ET CHAUSSÉES - 231 - MARS-AVRIL 2001 - RÉF.

BULLETIN DES LABORATOIRES DES PONTS ET CHAUSSÉES - 231 - MARS-AVRIL 2001 - RÉF. 4361 - PP. 19-24 19 Exem ple d’étude de traitem ent pour déterm iner l’em ploi d’un sol en couche de form e M ichel KERGOËT Ingénieur Chef de la section Terrassem ents et construction des chaussées Laboratoire régional des Ponts et Chaussées de l’Est parisien RÉSUMÉ L’article illustre, sur un exemple concret, la méthodologie d’étude de traitement pour couche de forme décrite dans le guide tech- nique « Traitement des sols à la chaux et/ ou aux liants hydrauliques. Application à la réalisation des remblais et des couches de forme » (GTS). Le cas présenté est celui d’un projet ouvert à variantes sur le sol et le liant. Dans une première étape, l’article montre l’intérêt de l’essai d’aptitude au traitement pour faire une première sélection du couple sol-liant. La présentation se poursuit par une description de l’étude du comporte- ment mécanique du mélange et montre, en particulier, la forte pénalisation induite par une insuffisance de compacité. Il est alors montré comment l’entreprise a pu éviter cette pénalisation en justifiant, lors de l’épreuve de convenance, une méthodolo- gie d’exécution garantissant la compacité « fond de couche ». L’article présente enfin un dernier volet concernant le volume, la durée et le coût de l’étude ainsi que l’intérêt économique de l’optimisation du dosage en liant. MOTS CLÉS : 32 - Couche de forme - Compactage - Traitement des sols - Chaux - Ciment - Liant hydraulique routier. Présentation Pour la plupart des études de tracés routiers, les choix stra- tégiques de constitution des plates-formes de chaussées deviennent de plus en plus importants dans le contexte de la préservation des ressources en matériaux de qualité et du souci économique et environnemental de limiter les transports de matériaux sur la voirie existante. Dans ce cadre, une gestion en autarcie des besoins en matériaux de remblai et de couche de forme est un objectif du mouvement des terres du projet. L’étude présentée ici en est une illustration. Il s’agit d’un chantier de déviation situé en région pari- sienne dont les terrassements intéressent des volumes à extraire relativement limités (de l’ordre de 80 000 m3) constitués essentiellement de limons A2 et de sables fins pollués B5, suivant la classification du guide technique « Réalisation des remblais et des couches de forme » (GTR) [1]. Ces sols se prêtent habituellement bien au traitement et ont souvent été utilisés régionalement pour la réalisation de couches de forme (limons A2 essentiellement). Les besoins estimés par le bureau d’études, sur la base d’une couche de forme de 35 cm d’épaisseur, sont de l’ordre de 10 000 m3 et pourraient donc être largement couverts par l’un ou l’autre des sols à extraire. Par ailleurs, les identifications géotechniques réalisées dans le cadre de l’étude générale du tracé montrent que ces deux sols présentent des caractéristiques suffisam- ment homogènes pour que l’on puisse envisager leur emploi en couche de forme (dispersion de ρdOPN < 8 %). Les volumes de couche de forme concernés étant relative- ment limités, la solution de base adoptée par le bureau d’études est une solution largement éprouvée régionale- ment. Elle consiste à retenir une formulation de traitement BULLETIN DES LABORATOIRES DES PONTS ET CHAUSSÉES - 231 - MARS-AVRIL 2001 - RÉF. 4361 - PP. 19-24 20 des limons A2 par 2 % de CaO et 7 % de ciment CPJ CEM II A 32,5 en application du tableau C1- V du guide technique « Traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques. Application à la réalisation des remblais et des couches de forme » (GTS) [2]. Le classement de plate-forme PF3 est alors obtenu pour 35 cm de limons traités de classe mécanique 5 (arase traitée à la chaux de classe AR2). Le dossier de consultation des entreprises a donc été établi avec cette solution de base, en ouvrant le marché à variante sur le matériau (choix possible du sable B5), sur le liant et son dosage en deman- dant à l’entreprise une justification de la formula- tion comportant une étude de traitement de niveau 2, suivant les indications du GTS. La classe de plate-forme (PF3) et l’épaisseur de la couche de forme (35 cm) sont fixées (si l’on se réfère au GTS, tableau C3-I, il s’agit d’un cadre de marché voisin du type 2). L’entreprise adjudicataire du marché a donc pro- fité de cette ouverture à variante pour étudier l’alternative entre les deux sols (A2 et B5), le rem- placement du ciment par un liant hydraulique rou- tier (LHR) et l’optimisation du dosage en liant. Pour répondre à ces objectifs, l’étude a été con- duite selon les modalités du niveau 2 défini dans le GTS (fig. 1). Étude de form ulation Vérification de l’aptitude du sol au traitem ent La première étape de l’étude consiste à vérifier l’aptitude du sol au traitement sur une formulation de base préétablie pour ce test. Dans le cas présent, les formulations testées sont les suivantes : ➢ sol A2 traité par 2 % CaO + 6 % LHR ; ➢ sol B5 traité par 1 % CaO + 6 % LHR. Fig. 1 - Logigramme définissant le niveau de l’étude de formulation à engager. BULLETIN DES LABORATOIRES DES PONTS ET CHAUSSÉES - 231 - MARS-AVRIL 2001 - RÉF. 4361 - PP. 19-24 21 Le dosage en LHR a été choisi au vu de l’expé- rience régionale et le dosage en chaux a été modulé pour tenir compte de l’argilosité de ces matériaux. Les essais d’évaluation de l’aptitude de ces sols au traitement, effectués selon la norme NF P 94-100 [3], ont conduit aux résultats sui- vants, replacés dans la grille de jugement du GTS représentée sur la figure 2. La formulation de sols A2 traités satisfait aux cri- tères d’aptitude (faible gonflement volumique Gv et bon développement des résistances Rtb) et peut donc être retenue pour la suite de l’étude. Ce n’est en revanche pas le cas de la formulation à base de sols B5 dont les résultats du test d’aptitude sont considérés comme douteux. Il a donc été décidé de ne pas engager l’étude avec le sol B5. Cet exemple montre l’intérêt et la sélectivité de cet essai, qui a permis rapidement (en sept jours) d’orienter la suite de l’étude et d’en limiter le volume. Il reste cependant à généraliser la prati- que de l’essai afin de valider ou d’amender ulté- rieurement les seuils proposés dans le guide. Étude des perform ances m écaniques L’étude des performances mécaniques a ensuite été conduite selon la méthodologie décrite dans le GTS pour une étude de niveau 2 en faisant varier la teneur en liant dans la plage 5 à 7 %. Les principaux résultats sont résumés sur les figures 3, 4 et 6. Étude des caractéristiques m écaniques et de com portem ent au jeune âge On peut observer sur les figures 3 et 4 que le cri- tère de résistance minimale Rc = 1 MPa fixé par le GTS pour autoriser la circulation sur la couche traitée est atteint après quatorze jours environ pour le dosage de 5 % ou dès sept jours si l’on retient un dosage minimal estimé à 6 % de liant. Par ailleurs, quel que soit le dosage, la tenue à l’immersion au jeune âge est satisfaisante. Étude des caractéristiques m écaniques à long term e L’étude des caractéristiques mécaniques a été réa- lisée pour trois dosages en liant (5 %, 6 % et 7 %), sur des éprouvettes 5 × 5 (fig. 5) sur lesquelles ont a. Grille de jugement de l’aptitude au traitement. b. Essai d’évaluation de l’aptitude au traitement. Fig. 2 - Résultats de l’aptitude des sols A2 et B5 au traitement. BULLETIN DES LABORATOIRES DES PONTS ET CHAUSSÉES - 231 - MARS-AVRIL 2001 - RÉF. 4361 - PP. 19-24 22 été déterminés la résistance en compression dia- métrale et le module à vingt-huit jours et quatre- vingt-dix jours. La sensibilité aux dispersions d’exécution a été étudiée conformément au GTS à partir de la for- mule de base (6 %). Les résultats représentés sur la figure 6 montrent que : ➢ les points représentatifs des couples Rt, E des formulations à 5 %, 6 % et 7 % de liant se situent dans la zone 4 visée et sont pratiquement alignés ; ➢ l’influence la plus importante des dispersions d’exécution correspond au point C, qui cumule l’effet d’un sous-dosage en liant (5,4 %) et d’un sous-compactage de fond de couche (94 % ρdOPN). Ceci confirme, d’après notre expérience actuelle sur l’étude des sols fins traités, que le sous-compactage est souvent le facteur le plus pénalisant ; ➢ l’effet des variations de teneur en eau est sur- tout sensible en cas de sous-dosage (point A). Dans le cas présenté, la compensation de l’influence des dispersions d’exécution par ajuste- Fig. 3 - Évolution de la résistance en compression en fonction du temps et du dosage en liant. Fig. 4 - Sensibilité à l’immersion en fonction du dosage en liant. Fig. uploads/s3/ bl231-exemple-etude-traitement.pdf