8compactage cours routes procedes generaux de construction

8/10/2019 8Compactage Cours Routes Procedes Generaux de Construction

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Chapitre 7 Compactage - 1 -

Chapitre7 Etude duCompactage et desdiffrents Matriels15

1. Thorie du Compactage

2. Les diffrents matriels

3. Dbit dun compacteur

4. Mthode pratique GTR


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Thorie sur le compactage

Objectifs du compactage

Trois objectifs principaux sont poursuivis lors de la ralisation des travaux routiers

de terrassements

de couches de forme

dassises de chausses de couches de roulement

1 2 3

Supprimer les dformationsultrieures

Augmenter lescaractristiques mcaniques

Assurer l impermabi li t

Tassements du remblaiTassements diffrentielsDformations de chausses

Ornirage de couche de surface

Augmenter la portance et latraficabilit des couches deforme ou de remblai.Augmenter le module desassises non traites

Augmenter la rsistance desassises traites et des couchesde roulementPermettre aux matriaux dersister au trafic routier

Le compactage est la premiredes protections contrelagression de leau.Objectif important pour la

couche de roulement, vitant lesdsordres sur les couchesinfrieures

Action du compactage

Les sols et les matriaux routiers sont constitus

de solides (grains de sol, granulats, sable.)

de liquide (eau, bitume, mulsion.)

dair (emprisonn entre solides et liquides)

Laction du compactage se traduit par

un rapprochement des grains du sol entre eux (tassement T) une expulsion dair

T

Avant compactage Aprs compactage

Serrage des grains solides Tassements T

Compactage Masses Volumiques

Expulsion dair Portance

Nota : On constateUne diminution du volume V

Le poids des solides Prestant identique

La masse volumique

apparente = P/Vaugmente



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Loi du logarithme

Laction du compactage est transmise en ralisant plusieurs passages de compacteur sur le matriau compacter. Au fur et mesure que le nombre de passes augmente, la masse volumique dumatriau augmente linairement suivant la loi logarithmique de la forme :

= a log n + b


Loi du gradient

La rpartition de la masse volumique du matriau, un tat de compactage donn, montre que lamasse volumique du matriau varie avec la profondeur suivant la courbe

= f (z)

(masse volumique)

A noter que pour un object if

visant 100 % de d ref fixeen laboratoire, les derniers% sont les plus difficil es

obtenir !!!

$

643216

Masse Volumique

100 % d ref

2 41

Epaisseuraprs

compactage

Partie infrieure de la couche

= f (z)

8

N passesEchelle Log

2.20

2.0995 % d ref

a : pente de la droiteb : ordonne lorigine

: masse volumiquen : nombre de passes

Z rofondeur

Constats : Les minimums de densification se situent :

en surface

la partie infrieure de la couche (appele masse volumique de fond de couche)

d fc

Le compactage nest pas toujours un iformesur toute lpaisseur de la couche compacte


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Dans la recherche dun compactage optimal on va sintresser en termes de densification 3facteurs :

d m : La masse volumique sche moyenne sur lpaisseur de la couchecompacte

= f(Z) : La rpartition de la masse volumique sur lpaisseur compacte

d fc : La masse volumique sche linfrieur de la couche compacte

d m (masse volumique)

E

Epaisseuraprs

compactage

Z(profondeur) Fond de couche

Reprsentation relle de

= f (z)

4 cm du fond

d fcMasse volumique enfond de couche (E-4cm)

At tent ion : Ne pas se l imiter cette tude seulement ! !!Comparons le compactage ralis par deux compacteurs diffrents

Une apprciation de la qualit du compactage ralis ne pourra tre correctequen examinant ou en contrlant les 2 facteurs d m et d fc

Z(profondeur)

d = f(Z)compacteur A

d = f(Z)compacteur B

d m

d fc (A)

d fc (B)

Epaisseuraprs

compactage

Fond de couche

Bien que :

d m

quivalentes

d fc diffrentes



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Les objecti fs de la qualit

Le niveau de qualit du compactage dpend


Du rle et de la destinationde la couche compacter

- base

- fondation- remblai- couche de forme..

Du type de matriau compacter

- grave naturelle

- grave traite- enrob- sable.

On fixe les valeurs dedensification partir dessais

d m et d fc

Essai de laboratoire- Proctor- Duriez-

Marshall- PCG

Cas des assises de chausses et de terrassements

Couche de base

Couche de fonda.

Couche de forme

Remblai

Q2: d m 97%

d fc 95%

Q3: d m 98.5%

d fc 96%

Q4: d m 95%

d fc 92%

Q1: d m 100%

d fc 98% d ref. (OPM)

Terrassements

Assisses dechausses

d ref. (OPN)

On peut observer que plus on se rapproche de la surface de la chausse, plus les exigences sur laqualit sont svres

Adquat ion du compactage

Cette relation prendra en compte :

Matriaux/

Matriel

la diversit des sols et des matriaux utiliss en construction routire

la diversit des matriels de compactage et leur efficacit

les objectifs de qualit diffrents suivant le rle de la couche compacter

le niveau de la couche dans la structure de chausse

Il sera ncessaire :

Labo

didentifier les caractristiques des sols et matriaux

dtudier leur aptitude ou leur comportement au compactage

de connatre les compacteursMatriel leur classification, leur efficacit, leur rendement


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Schmatisation

Matriaudisponible

Rle et destinationde la couche

Essais de labo

d m , d fc

Indice qualit

Q1, Q2, Q3, Q4

ClassificationG.T.R

Compacteurprconis

Tableaudutilisation mat

x

Choix ducompacteur


Dbit dun compacteur

Dlaiimparti

Contrle en place d m , d fc

Composition de lateliercompactage

Cadenceremblaiement


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Les Matriels de Compactage

Classification et uti lisation (tude par rapport au GTR)

Remarques prliminaires :

Les dfinitions et classifications ci-aprs font lobjet de normes (NF P 98-736)

Les compacteurs pris en compte dans ce document ont une largeur suprieure ou gale 1.30m

Les petits compacteurs (rouleaux vibrants plaques vibrantes pilonneuses) ne sont pasconsidrs dans la classification GTR

Seules les plaques vibrantes les plus efficaces sont intgres

Les diffrentes familles dengins cons idres ici sont :

Les compacteurs pneus : Pi

Les compacteurs vibrants : cylindres lisses Vi pieds dameurs VPi

Les compacteurs statiques pieds dameurs : SPi

Les plaques vibrantes : PQi

Les compacteurs pneus ( Pi )

Pour terrassements moyens ou pour des matriaux routiers surfacer

- i est le n de laclasse, il crotavec lefficacitdu compacteur

Trs mobiles ils sont utiliss pour des solsargileux sableux, les graves fines et moyennesTout lui est autoris (terrassement, coucheforme, chausse, enrob) mais moins efficaceque les vibrants

Vitesse maxi 6 km/hVitesse moyenne de travail entre 3.5 et 5 km/h

Classificationdaprs la Charge par Roue (CR)

P1 25kN < CR 40kN

P2 40kN < CR 60kN

P3 60kN < CR

Les compacteurs statiques ( pieds dameurs)Pour gros terrassements souvent tandem, parfois quip dune lame

Vitesse maxi 12 km/hVitesse moyenne de travail 6 km/h

Classificationselon la charge statique moyennepar unit de largeur du ou des cylindres pieds( M1/L)

SP1: M1/L entre 30 et 60 kg/cmSP2: M1/L > 60 kg/cm et < 90 kg/cm

Les plaques vibrantes (PQi)Utilisation pour petits travaux ou proximit douvrages.

PQ3:Mg/S entre 10 et 15 kPaClassificationde PQ1 PQ4 Le GTR prend en compte : PQ4:Mg/S > 15 kPaMgreprsente le poids de la plaque Sreprsente la surface de contact plaque/sol



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Les compacteurs statiques ( cylindre lisse)De moins en moins utiliss sauf pour le cylindrage denduits superficiels et le compactage denrobstrs minces < 4 cm.Les morphologies tandem ou tricycle sont les plus couramment rencontres.

L L

Tric cle Tandem

Les compacteurs v ibrants (Vi cyl indres lisses ou Vpi cylindres piedsdameurs)

Diffrentes morphologies des compacteurs vibrants :

Dsignation Descript ion Utilisation

Mono axe tract Un seul cylindre lisse ou piedsdameurs reli un chssis avecmoteur thermique pour la vibration

Remblai en forte paisseur

Automobi lemonocylindre

Un seul cylindre lisse ou piedsdameurs accoupl un essieu surpneus

Assises de chaussesCouches de formeRemblais

Tandem Deux cylindres vibrants relis par unearticulation centrale

Assises de chaussesEnrobs

Mixte vibrant-pneus Automobile monocylindre avec untrain arrire de 3 ou 4 pneus

Assises de chaussesEnrobs

Pratiquement pour toute utilisation :

Matriaux trs flottants avec objectif lev

Matriaux forte paisseur ou granulomtrie (remblais, enrochements, couches de forme) Enrobs compacter vite (temprature)

Enduit superficiel : emploi discutable

Vitesse maxi 12 km/hVitesse moyenne de travail entre 3 et 5 km/h

Classification daprs la charge statique Mapplique par largeur de cylindre Let daprs lamplitudedela vibration vide (NF P 98-761)

Cinq classes V1 V5avec deux sous-classesVmi (vibrant mono-cylindre) Vti (vibrant tandem)

Vi Vpi



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bit dun compacteur

Dfinition

Le dbit thorique dun compacteur est la quantit horaire de matriau Q quil est capable de densifier lobjectif qualit demand exprime :

En t/h (tonne/heure) pour les chausses et enrobs En m3/h (m3/heure) pour les terrassements


Commentaires

Q : quantit de matriau compacter (m3) ou (T)L : largeur du compactage (m)V : vitesse du compacteur (m/h)e : paisseur de matriau aprs compactage

d: masse volumique apparente aprs n passes (t/m3=N : nombre de passes ncessaires pour atteindre

d (objectif qualit)

L . V . e . dQ = --------------------

N

On serait tenter pour augmenter le dbit dun compacteur daugmenter la vitesse et lpaisseur dematriau mais lefficacit de densification en profondeur diminue avec la vitesse et lpaisseur

643216

N passesEchelle Log

1 42 8

Objectif Q2

2 km/h

4 km/h

6 km/h

Taux de compactageFond de couche %

Matriaux : grave0/20 concasse

Epaisseur : 30 cmCompacteur : VM2

90

95

100

Influence de la vitesse sur la masse volumique fond de couche d fc

Les diffrents coefficients k1 et k2LC

LL

L

Dfini tion de K2

Coefficient de rendementDbit pratique

K1 : de 0.5 0.8 suivant chantier(manuvres, arrts, encombrement)

K2 : = LCa.L

a: nombre de largeur de compacteur pourbalayer la largeur compacter arrondiau suprieur

LC : largeur de chausse compacterL : largeur du compacteur

Nota: K2 rarement pour terrassement, pluttpour chausse


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Les diffrents paramtres pour le dbit des compacteurs

Schmatisation

Tonnage rel compact (t/h)

L . V . e . dQ = -------------------- x K1 x K2

Dbit pratique

Volume rel compact (m3/h)

L . V . eQ = -------------------- x K1 x K2 N N



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Mthode pratique pour les remblais et les couches de forme (GTR)

Le GTR (Guide des Terrassements Routiers) dite des tableaux permettant de dterminer les dbitsdes compacteurs en fonction de leur classe et de la nature des matriaux

Les paramtres auxiliaires

Le nombre de passe n et le nombre dapplications de charge N

Une passe est par dfinition un aller et retour de compacteur

La valeur N indique dans les tableaux est le nombre dapplications de chargeLa valeur N correspond au rapport de e / (Q/S)arrondi lentier suprieur.

Dfinition de la largeur de compactage L

Elle correspond la largeur compacte et est illustre ci-dessous

L L L L/2 L/2


N/n = 1 N/n = 2 N/n = 1 N/n = 2

VMi VTi Pi SPTi

Le dbit par uni t de largeur de compactage Q/L

Il correspond au dbit thorique (avant application du coefficient de rendement K1)

Q/L m3/h

Q/S mV km/hQ/L = 1000 x (Q/S) x V

La valeur fournie est indicative pour des matriaux moyens et une utilisation de matriel dans desconditions normales. Q/L est recalculer si les conditions dutilisation sont diffrentes de celles dutableau (vitesse par exemple)

Elle permet de prvoir le dbit pratique attendu pour un compacteur donn par :

Qprat= k x (Q/L) x L x N/n


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Etude de cas : Dossier Recti fication de Virages

Nous allons tudier le remblai de zone R1 du dossier Rectification de Virages tudi en projet.

Rappels des donnes(CF corrig : Mouvement des terres, structures de chausse)

Quantit de matriau remblayer : 44 840 m3 (hors bretelle du Bief)Nature du remblai (CCTP) : R61, R62 ou C2 B5Couche de forme : 50 cm tout venant 0/200 provenant du R6 de D1Compactage par couches de 30 cm

Hypothses

Lentreprise dispose de trois types de compacteurs DYNAPACdans son parc matriel

Type Largeur de travail Classement Masse

CA 152D 1.676 m VM2 7.300 t

CA 252D 2.130 m VM2 10.050 t

CA 302D 2.130 m VM3 12.500 t

Valeurs issues de

la documentation technique ( disposition dans la salle) du site Internet DYNAPAC adresse dynapac.com ( disposition salle chef de travaux)

Pour traiter lexemple de la zone R1 du dossier, nous partirons sur la base que lentreprise utilise lecompacteur CA 302Dpour un matriau R61. (rendement k = 0.7)

Analyse du tableau de compactage pour l u ti lisat ion du matriau en remblai R61(cf page96 du GTR)

Extrait du tableau correspondant notre cas (R61 / VM3)


Remarques

Valeur constante (en m) quelque soit le choix dpaisseur

Valeurs extrmes en relation avec VColonne de droite e leve V faibleColonne de gauche dbit maximal avec V leve et e fixe 0.30 mNombre dapplication de charges (= arrondi > de e rel / (Q/S)si e = 0.40 m N = 0.40/0.09 = 4.44 soit 5Et V = V x e (colonne droite) / e (chantier)Soit (2 x 0.55) / 0.40 = 2.75 km/h

Dbit par mtre de largeur Q/L = 1000 x V x (Q/S)

Q/S

Energie decompactagemoyenne

e

V

0.30

3.5

0.55

2

N 4 7

Q/L 315 180

Dbit pratique Qprat = k x (Q/L) x L x (N/n)

0.09

V3

Pour le remblai R1

Qprat = k x (Q/L) x L x (N/n) Avec : k = 0.7Q/L = 315L = 2.13

Qprat = 0.7 x 315 x 2.13 x 1 = 470 m3/h N/n = 1

On peut ainsi valuer le nombre de compacteurs ncessaires connaissant soit :

la cadence de chantier (dbit de remblayage)

la cadence de lusine de traitement

tout en tenant compte du dlai imparti

En R1 : 44840 m3 soi t avec un seul compacteur un dlai de 4 4840 / (470 x 8) = 12 jours

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